特雷弗·帕格

研究概要

玛格丽特公主临床基因组计划：基于医院的癌症基因组分析

普格实验室专注于将基因组序列分析应用于常规临床测试，尤其是现代癌症治疗越来越依赖于遗传信息。我对临床试验期间收集的连续活检和循环DNA的基因组分析、病因不明的肿瘤和罕见的儿童癌症特别感兴趣。作为一名临床分子遗传学家，我还通过高级分子诊断实验室花费了部分时间支持临床分子测试。

癌症的发生是由于基因序列和结构的改变改变了正常细胞的生物学特性。DNA测序技术的进步使人们能够在近100万个人类肿瘤中检测到这些变化，截至2013年9月，导致超过68万个独特突变和1.6万个重排，这些突变被列入《癌症体细胞突变目录》（COSMIC）。大规模研究发现，不同癌症类型的突变率不同，在儿科（Pugh等人，2012年，Pugh等，2013年）和血液系统恶性肿瘤（Wang等人，2011年）中发现的突变率最低，而在肺癌等环境相关癌症中的突变率最高（吸烟，Imielinski等人，2012）和黑色素瘤（日光照射，Berger等人，2012年）。在癌症类型内部和之间发现了复发突变，从而对特定癌症中被破坏的机制有了新的认识，并确定了新的生物亚型。

掌握了这方面的知识，针对中断路径的治疗显示出显著的疗效。这一范例的例子包括伊马替尼对白血病中BCR-ABL融合蛋白的抑制（Druker等人，2001年），厄洛替尼和吉非替尼对肺腺癌中激活EGFR突变谱的疗效（Paez等人，2004年），以及对BRAF p.V600E突变的黑色素瘤中vemurafenib的显著反应（Chapman等人，2011年）。相反，在不预先了解潜在分子改变的情况下，使用靶向治疗方法进行治疗，包括在未经选择的肺癌患者中进行吉非替尼的早期试验，在很大程度上是不成功的（Thatcher等人，2005年）。然而，虽然基因组“景观”已被描述为许多癌症类型，但很少有复发突变的基因与临床结果相关，而且大多数肿瘤没有暗示明确临床过程的突变。这些研究中的许多都利用了从没有一致临床指征或注释的肿瘤库中收集的理想组织，从而挑战了突变与临床结果之间的关联。对突变或拷贝数变异的孤立分析的另一个挑战是观察到不同类型的基因组变异可以以癌症基因为靶点，产生类似的效果（例如扩增、低甲基化、上调或碱基对突变）并且致癌途径或蛋白质复合物的几个成员可以在肿瘤类型中以低频率单独改变（Pugh等人2012，Pugh等人2013）。此外，有证据表明，常见的致癌机制适用于不同的癌症类型，并且没有任何突变真正局限于单一来源的组织。这一观察结果强调了从组织到基于分子的肿瘤分类的需要，并揭示了在已知强烈的基因型/表型关联的情况下，跨肿瘤类型“非标签”使用靶向治疗的机会。

为了开始将基因组基因型与临床表型联系起来，我们的实验室致力于对一致确定和治疗的癌症样本进行全面的基因组分析。具体来说，我们正在对肿瘤DNA、RNA和原发肿瘤活检的表观遗传标记进行高分辨率检测；由于DNA测序技术的不断进步，现在可以进行的检查。被称为“下一代测序”（NGS）的先进DNA测序方法能够对所有遗传内容（全基因组测序，WGS）、所有注释基因（全外显子组测序，WES）、全部表达基因（RNA测序，RNA-Seq）进行常规分析以及组织和最近的单细胞中的基因调节调节器（例如表观遗传标记、组蛋白结合位点和DNA/蛋白质相互作用）。这些数据类型是高度互补的，对一个大规模数据集的分析可以为另一个提供很大的信息。因此，我们正在开发实验室和计算方法，从次优肿瘤标本中提取基因组变异的多个来源，并将这些数据类型整合到单个肿瘤生物学的内聚画像中。我们的部分工作重点是通过提名用于靶向测试的临床信息标记以及开发支持临床实验室工作流程的生物信息学工具，将这些发现转化为临床实践。

近期出版物

• Berger等人，《自然》。2012年5月9日；485(7399):502-6. 黑色素瘤基因组测序显示PREX2突变频繁。
• Chapman等人《英国医学杂志》，2011年6月30日；364(26):2507-16. 使用vemurafenib提高BRAF V600E突变的黑色素瘤患者的生存率。
• Druker等人，《英国医学杂志》，2001年4月5日；344(14):1031-7. BCR-ABL酪氨酸激酶特异性抑制剂在慢性髓细胞白血病中的疗效和安全性。
• Imielinski等人。Cell。2012年9月14日；150(6):1107-20. 利用大规模平行测序绘制肺腺癌的特征。
• Paez等人，《科学》。2004年6月4日；304(5676):1497-500. 肺癌中EGFR突变：与吉非替尼治疗临床反应的相关性。
• Pugh等人，《自然》。2012年8月2日；488(7409):106-10. 髓母细胞瘤外显子组测序发现亚型特异性体细胞突变。
• Pugh等人，《自然遗传学》。2013年3月；45(3):279-84. 高危神经母细胞瘤的遗传景观。
• 撒切尔等人，《柳叶刀》。2005年10月29日至11月4日；366(9496):1527-37. 吉非替尼联合最佳支持疗法治疗难治性晚期非小细胞肺癌患者：来自一项随机、安慰剂对照、多中心研究的结果（艾瑞莎肺癌生存评估）。
• Wang等人，《英国医学杂志》2011年12月29日；365(26):2497-506. SF3B1等新型癌基因与慢性淋巴细胞白血病。

研究生

多莉·阿贝尔曼
Shirin Soleimani公司
瑞安·于田（Ryan Yu Tian）
Shih Yu辛迪·杨