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엑솜 시퀀싱으로 childhood brain cancer의 원인 유전자 기전연구

요약

맥길대학교 연구팀은 48명의 glioblastoma(GBM)에 걸린 어린이들의 샘플을 엑솜 시퀀싱함으로써H3F3A(histone gene)와 ATRX와 DAXX(chromatin remodeling 관련 gene)의 mutation을 발견하여Nature에 게재하였다.

Glioblastoma란

'
'Glioblastoma multiforme (교모세포종)은 성인과 아이들에게 치명적인 뇌종양으로서, 신경교종 전체의 40%를 차지하고, 악성도가 매우 높으며 치료하기 어려운 종양이다. 구토, 두통, 반신마비 같은 일반적인 증상이며, 더 발전하면 점차적인 기억상실, neuron 사멸 증상이 나타난다.

연구방법

이러한 뚜렷한 유전 현상을 발견하기 위해 48명의 아이들의 GBM 샘플을 whole exom 시퀀싱하였다. 샘플 중 90%는 3-20세 사이의 환자에서 채취한 종양 tissue샘플이었다.
먼저, Illumina TruSeq kit를 사용하여 genome의 coding region을 enrichment하고,Hi-Seq2000 플랫폼으로 100bp paired-end read 시퀀싱을 하였다. Target region의 각 base의 median coverage는 61배로, base의 91%는 최소한 10 read가 cover되었다. 시퀀싱 과정은 다음 그림과 같다.

연구결과

44%(21명)에서 H3.3-ATRX-DAXX chromatin remodeling 기전에서 somatic mutation이 일어난 것을 확인하였다.

빈번히 발생되는 H3F3A 유전자의 mutation의 경우 replication-independent histone 3 variant H3.3을 encode하고, 31%에서 발견되며, 중요한 regulatory post-translational modification으로는 histone tail 위치(K227M, G34R/G34V)의 아미노산 변화였다.

ATRX mutation(α-thalassaemia/mental retardation syndrome X-linked)과 DAXX(death-domain associated protein) mutation의 경우 두 개의 subunit을 encode하며, 전체 샘플의 31%에서 발견되었다. Somatic TP53 mutation의 경우, 모든 case의 54%에서 동정되었고, H3F3A와 ATRX mutation 샘플의 86%에서 발견되었다.

다양한 등급의 glioma large cohort(n=784)의 스크리닝 결과, H3F3A/ATRX-DAXX/TP53 mutation이 GBM에 specific하며, 특히, 어린이와 20세 이하의 젊은 성인들에게 매우 비중이 크다는 것을 알 수 있었다.

게다가 H3F3A/ATRX-DAXX/TP53 mutation이 존재하는 경우 telomere의 길이 및 speecific gene expression profile과 매우 관련이 있다는 것을 알 수 있었다.