靶向外顯子組測序成功鑑定SMARCA4突變體功能特徵

在人類原發性腫瘤和腫瘤衍生細胞系中，超過20%的癌症基因組存在一個或多個BAF亞基突變，且在多種腫瘤類型中都發現了核心催化亞基SMARCA4的改變。由於SMARCA4缺失的細胞依賴於它的旁系同源SMARC2，使SMARCA2成為一個有吸引力的治療靶點。但已有基因組研究僅利用有限的患者數據描述了SMARCA4突變，並且未能評估在其他BAF亞基和致癌驅動基因中的發生差異。因此在將潛在的SMARCA2相關療法轉化應用於臨床之前，我們必須了解SMARCA4突變譜及其功能特性。

近日，美國Genetech公司與Foundation Medicine公司聯合團隊報導了基於131,668名癌症患者的實體瘤基因組圖譜。研究發現，在9,434名患者中存在一個或多個SMARCA4基因突變。其中，SMARCA4純合子突變在某些腫瘤類型中非常普遍，並與患者存活率降低有關。此外，該研究揭示了SMARCA4解旋酶結構域中以前未曾描述的熱點錯義突變，一些SMARCA4錯義突變部分或完全擺脫了旁系同源基因依賴。該研究成果發表在Nature Communications上，文章題為「Functional characterization of SMARCA4 variants identified by targeted exome-sequencing of 131,668 cancer patients」。

文章發表在Nature Communications上

研究團隊採用靶向外顯子組測序技術對131,668名癌症患者的實體瘤進行檢測，繪製了基因組圖譜。分析發現，9,434名患者中SMARCA4發生了改變，並最終確定了10,562個SMARCA4變異體，其中一半以上（6,289個）為錯義突變。此外，SMARCA4突變出現在多種癌症類型中，頻率高達16%（圖1），這與癌症基因組圖譜（TCGA）和其他泛癌分析中描述的突變譜一致。對於某些癌症，例如非小細胞肺癌（NSCLC）和原發灶不明轉移癌（CUP），SMARCA4純合突變的發生率很高，這可能是由於在NSCLC（77%）和CUP（68%）患者中發現了很高的SMARCA4雜合性缺失（LOH）造成的。同時，研究人員評估了SMARCA4突變是否與其他可操作驅動基因的改變同時發生，結果顯示SMARCA4突變與NSCLC中最普遍的靶向癌基因（EGFR，ALK，MET，ROS1和RET）互斥，且EGFR突變與SMARCA4突變表現出最強的互斥性。

圖1. FoundationCORE®患者隊列中SMARCA4突變譜，來源：Nature Communications

為了解SMARCA4突變是否與臨床預後差異有關，研究人員對晚期NSCLC患者(3B+期)進行了回顧性研究，這些患者均接受了FoundationOne®或FoundationOne®CDX腫瘤測序。結果顯示，與攜帶野生型（WT）SMARCA4患者相比，攜帶SMARCA4純合子截短突變NSCLC患者的總生存期顯著降低。對於治療期間接受過檢查點免疫治療（CIT）的SMARCA4突變患者，攜帶SMARCA4純合子截短突變的NSCLC患者的總生存期顯著低於WT患者（圖2）。該研究結果表明，SMARCA4純合子截短突變的晚期NSCLC患者的需求尚未得到滿足，可能無法從目前可用的靶向分子治療和CIT中受益。

圖2. NSCLC中SMARCA4純合子突變，來源：Nature Communications

鑑於了解SMARCA4突變的廣度及其功能對於制定相關腫瘤的治療策略至關重要，因此，研究人員對SMARCA4基因的6,289個錯義突變進行了分析。結果發現，熱點SMARCA4錯義突變發生在ATP結合裂隙、DNA結合區和支撐螺旋內（圖3）。為了更好地理解SMARCA4錯義突變的後果，研究人員對SNF2 C末端解旋酶結構域中發現的一組突變進行了功能性表徵。結果顯示，只有WT SMARCA4能夠在該研究中重塑核小體，表明突變體顯著降低了可檢測到的核小體重塑活性。

圖3. SMARCA4 ATP酶解旋酶結構域的熱點錯義突變，來源：Nature Communications

SMARCA2補償SMARCA4缺失的能力使SMARCA2成為SMARCA4突變腫瘤類型的一個有吸引力的治療靶點，對SMARCA2靶向藥物的未來臨床開發具有重要意義。但目前對SMARCA4錯義突變是否能彌補SMARCA2缺失尚不清楚。該研究發現SMARCA4突變體（A1186T，R973L）在SMARCA2基因敲除後可以不同程度地挽救細胞生長。研究團隊通過ATAC-seq分析發現，SMARCA2耗損後，染色質可及性顯著下降，SMARCA4 WT完全恢復了染色質可及性，A1186T和R973L突變體表現出了克服可及性喪失的能力。此外，內源性SMARCA4突變體（A1186T）在缺少SMARCA2的情況下仍具有足夠的活性。以上實驗結果表明，SMARCA4錯義突變能夠不同程度的維持SMARCA2缺失的能力。

綜上所述，該研究利用ATAC-seq、ChIP-seq、RNA-seq等技術對臨床癌症患者的實體瘤進行檢測分析，鑑定了SMARCA4突變體的功能特徵。鑑於當前SMARCA2抑制劑的持續發展，該研究對SMARCA4突變體的全面探索為未來癌症患者制定、選擇治療策略提供了重要見解。

參考文獻：

Functional characterization of SMARCA4 variants identified by targeted exome-sequencing of 131,668 cancer patients. Nature Communications, 2020 https://doi.org/10.1038/s41467-020-19402-8