全外显子组测序鉴定女性膀胱癌致病基因及其性别特异性的研究

Bladder cancer is one of the most common malignant tumors of the urinary system, and the male incidence is 3-4 times that of female, but women have poor prognosis, and their mortality rate is significantly higher than that of men. It is believed that the existence of gender-specific disease genes is one of the most important reasons for significant gender differences in bladder cancer. Recent studies in male subjects found that gene mutations involving chromatin remodeling could lead to the occurrence of bladder cancer, but these risk genes were not detected in our candicate gene replication study in female. We speculate that there are still new pathogenic mutations of genetic factors that underlying the incidence of female. The new technology of whole exome sequencing is an economic and effective means of localizing new cancer causal genes. Systematically genomics analysis would benefit the screening and identification of both sex-specific and common disease genes of bladder cancer. With DNA samples collected from the female muscle invasive bladder cancer tissue and matched-normal tissues, this proposal plan to apply whole exome sequencing technology combined with bioinformatics functional analysis to identify female specific somatic mutations and to detect relevant biological pathways of bladder cancer. In order to reveal the gender-specific effects of detected disease genes in bladder cancer, the contribution of identified candidate mutations will be further studied by Sanger sequencing in expanded female and male samples, respectively. The completion of this project will provide specific disease gene list for female bladder cancer, and thus this project not only land firmly genetics basis for uncovering the molecular mechanisms of bladder cancer, but also is helpful for gender-specific early diagnosis and targeted gene therapy.

膀胱癌是一种最常见的泌尿系统恶性肿瘤，男性发病率是女性的3-4倍，但女性预后较差，死亡率明显高于男性。研究提示性别特异致病基因的存在可能是导致膀胱癌发病显著性别差异的关键原因。最新研究在男性中发现涉及染色质重塑的突变可致膀胱癌，但我们前期针对女性的验证研究中并未检测到这些候选基因，推测仍有女性特异的新的致病突变待鉴定。外显子组测序这一新技术是目前定位新的癌症致病基因经济而有效的研究手段，系统的基因组分析有助于鉴定膀胱癌男女特异的致病基因。本研究拟对已收集到的女性肌层浸润性膀胱癌组织及其配对的癌旁组织样本，进行全外显子组测序，结合生物信息学功能研究定位女性特异的膀胱癌致病体细胞突变，鉴定相关的生物学通路，并采用桑格测序分别在扩大的女性和男性样本中获得候选突变对膀胱癌的贡献度，为揭示膀胱癌性别特异的遗传致病基因，探明女性膀胱癌发生的分子机制，以及性别特异的早期诊断和靶向基因治疗提供遗传学依据。

项目的背景：膀胱癌是一种最常见的泌尿系统恶性肿瘤，男性发病率是女性的 3-4倍，但女性预后较差，死亡率明显高于男性。研究提示性别特异致病基因的存在可能是导致膀胱癌发病显著性别差异的关键原因。最新研究在男性中发现涉及染色质重塑的突变可致膀胱癌，但我们前期针对女性的验证研究中并未检测到这些候选基因，推测仍有新的致病突变导致女性膀胱癌发生。外显子组测序技术是目前定位新的癌症致病基因经济而有效的研究手段，系统的基因组分析有助于鉴定膀胱癌男女特异的致病基因。.主要研究内容：本研究拟对已收集到的女性肌层浸润性膀胱癌组织及其配对的癌旁组织样本，进行了全外显子组测序，结合生物信息学功能研究定位出女性特异的膀胱癌致病体细胞突变，鉴定相关的生物学通路，并采用桑格测序分别在扩大的女性和男性样本中获得候选突变对膀胱癌的贡献度，揭示了膀胱癌性别特异的遗传致病基因，为探明女性膀胱癌发生的分子机制，以及性别特异的早期诊断和靶向基因治疗提供遗传学依据.重要结果：本研究分析在8例中国人群的女性浸润性膀胱癌样本中检测到8个新的显著突变的基因MT1M、CLEC4A、IMPACT、COQ6、BTNL9、NKAIN4、GNRH2（q<0.1）。这些基因与染色质重组并无显著关系，说明女性膀胱癌的确存在染色质重塑以外的致病基因。对TCGA中的膀胱癌外显子组测序样本分析发现ARID1A，CDKN2A，ELF3，KDM6A,TP53,ZFP36L1,RB1和TBC1D12（q<0.1）对女性浸润性膀胱癌有显著贡献，这些基因在男性样本中均有检测到显著突变，其中ARID1A，ELF3和KDM6A在男女不同性别的膀胱癌样本中的突变率有显著差异（Fisher's Exact P<0.05）。比较发现中国人群和白人人群中检测到的显著突变的基因并未有重复，说明不同人群的膀胱癌致病机理存在差异。.科学意义：膀胱癌的发生具有鲜明的性别差异，至今国内外少有确切导致人类女性患膀胱癌的体细胞突变基因的报道。结合已发表的在男性患病个体中的研究，我们采用了全外显子组高通量测序的方法鉴定出导致男女特异、共有的膀胱癌的致病基因。膀胱癌致病基因的发现将增加人们对膀胱癌发生分子病理过程的认识，有利于性别特异的早期诊断，并提供未来基因治疗的靶位点。因此，本项目具有重要的科学意义和较好的应用潜力。