黄烨; 李君辉; 王欣; 邹煜; 黄文锋; 刘铖; 张红星

doi:10.3760/cma.j.cn112137-20220620-01352

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• 临床研究 •

溴结构域和超末端结构域蛋白家族编码基因胚系罕见变异与中国部分地区人群恶性肿瘤易感性的关系

中华医学杂志, 2022,102(42) : 3374-3381. DOI: 10.3760/cma.j.cn112137-20220620-01352

摘要

目的

探讨溴结构域和超末端结构域蛋白（BET）家族编码基因胚系罕见变异与中国部分地区人群恶性肿瘤易感性的关系。

方法

针对溴结构域蛋白2（BRD2）、BRD3、BRD4基因设计捕获探针，利用Illumina高通量测序平台，对2015年10月至2018年7月解放军总医院、广西医科大学第二附属医院、湖北省麻城市人民医院以及北京吉因加科技有限公司募集的1 673例恶性肿瘤患者和1 661例非肿瘤对照者的外周血白细胞基因组DNA进行靶向测序。根据基因组分析工具包（GATK）最佳实践指南进行变异检测分析，采用ANNOVAR、VEP软件进行注释，筛选BET家族中胚系罕见变异。为了确定潜在致病性胚系罕见变异，在ClinVar数据库中检索其致病性的临床和实验证据，并采用SIFT和PolyPhen-2软件预测变异的致病性。以Fisher′s 精确检验比较病例组和对照组变异率的差异，采用SKAT软件将性别、年龄作为协变量进行多因素回归分析。

结果

1 673例肿瘤患者中，男911例，女762例；年龄（57.9±11.7）岁；肺癌1 111例（66.4%），肠癌266例（15.9%），乳腺癌186例（11.1%），食管癌或胃癌110例（6.6%），同期招募非肿瘤对照1 661例，其中男821例，女840例；年龄（44.5±13.9）岁。BRD2基因中共有4个潜在致病性胚系罕见变异，且这4个变异仅存在于17例肿瘤患者中。从肿瘤患者和非肿瘤对照中共筛选出5个存在于BRD3基因上的潜在致病性胚系罕见变异，以及8个存在于BRD4基因上的潜在致病性胚系罕见变异。BRD2基因在肿瘤患者中的潜在致病性胚系罕见变异率为1.02%（17/1 673），高于非肿瘤对照［0（0/1 661）；OR=+∞，95%CI：4.81~+∞，P<0.001］。BRD3基因在肿瘤患者中的潜在致病性胚系罕见变异率为0.24%（4/1 673），与非肿瘤对照相比，差异无统计学意义［0.12%（2/1 661）；OR=1.99，95%CI：0.46~10.47，P=0.690］。BRD4基因在肿瘤患者中的潜在致病性胚系罕见变异率为0.18%（3/1 673），与非肿瘤对照相比，差异无统计学意义［0.36%（6/1 661）；OR=0.50，95%CI：0.14~2.08，P=0.340］。进一步将“华表计划”中国人群全外显子测序数据集用作对照，BRD2基因在肿瘤患者中的变异率为17/3 346（0.51%），明显高于对照［0.07%（3/4 154）；OR=7.07，95%CI：2.32~22.83，P<0.001］。17例携带BRD2基因4个潜在致病性胚系罕见变异患者中，肺癌9例，肠癌6例，乳腺癌1例，食管癌或胃癌1例。BRD2基因在肺癌患者中的潜在致病性胚系罕见变异率为0.81（9/1 111），高于非肿瘤对照［0（0/1 661）；OR=+∞，95%CI：3.95~+∞，P<0.001］；BRD2基因在肠癌患者中的潜在致病性胚系罕见变异率为2.26%（6/266），明显高于非肿瘤对照［0（0/1 661）；OR=+∞，95%CI：9.03~+∞，P<0.001］。携带BRD2基因罕见变异的患者具有更早的肠癌发病年龄［（47.0±7.4）比（57.2±12.1）岁，P=0.017］。

结论

BRD2基因可能是肺癌、肠癌的候选遗传易感基因，携带BRD2基因潜在致病性胚系罕见变异具有更高的肺癌、肠癌发病风险以及更早的肠癌发病年龄。

引用本文: 黄烨, 李君辉, 王欣, 等. 溴结构域和超末端结构域蛋白家族编码基因胚系罕见变异与中国部分地区人群恶性肿瘤易感性的关系 [J] . 中华医学杂志, 2022, 102(42) : 3374-3381. DOI: 10.3760/cma.j.cn112137-20220620-01352.

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溴结构域和超末端结构域（bromodomain and extraterminal domain，BET）蛋白家族是溴结构域蛋白的8个亚家族之一，由溴结构域蛋白2（bromodomain-containing protein 2，BRD2）、BRD3、BRD4和溴结构域睾丸特异性蛋白（bromodomain testis-specific protein，BRDT）组成。BET蛋白家族成员具有调控基因转录、基因组折叠、可及性基因组的区隔化、超级增强子组装和生物分子凝聚物的形成等功能，参与细胞周期、细胞生长控制、细胞凋亡、DNA双链断裂的非同源端连接修复以及同源重组DNA修复等重要生物学过程^{［1, 2, 3］}。

BET蛋白家族在各种组织中的表达不同，其中BRD2、BRD3和BRD4在胰腺、睾丸、卵巢、脑、肝、脾、肺和肾等多种组织中表达，而BRDT在睾丸和卵巢中选择性表达^{［4, 5］}。BET蛋白家族在肿瘤组织中常异常表达，在血液肿瘤和实体肿瘤的发生和发展中均发挥着重要作用^{［6, 7, 8, 9］}。鉴于BET蛋白家族在肿瘤发生发展中的作用，BET蛋白家族编码基因中的功能性胚系变异有可能改变个体的肿瘤易感性。有研究显示，BRD2基因上的胚系罕见变异可能与中国台湾的家族性鼻咽癌发生有关^［10］；BRD3基因上的胚系常见变异rs2427964 C>T与非小细胞肺癌患者的预后更差相关^［11］。然而，系统性评估BET蛋白家族基因胚系罕见变异与多种肿瘤发病风险关系的研究目前较少^{［12, 13, 14, 15, 16, 17］}。本研究针对BRD2、BRD3和BRD4基因，对中国部分地区的1 673例肺癌、肠癌、乳腺癌、食管癌或胃癌患者以及1 661例非肿瘤对照者的外周血白细胞基因组DNA进行靶向测序，以鉴定与中国人群恶性肿瘤发病风险相关的潜在致病性胚系罕见变异和候选易感基因。

对象与方法

一、对象

2015年10月至2018年7月，从解放军总医院、广西医科大学第二附属医院、麻湖北城市人民医院以及北京吉因加科技有限公司共募集1 673例肿瘤患者以及1 661例非肿瘤对照。每例受试者采集≥5 ml外周血，并在样本采集后72 h内进行DNA提取处理。使用公开的测序数据集作为变异过滤的参考数据集或遗传关联分析的对照数据，包括千人基因组计划^［18］中14个人群的2 504名健康人的测序数据，ChinaMAP计划^［19］中的10 588名中国健康人的全基因组测序数据，以及“华表计划”^［20］中的5 000名中国健康人的全外显子测序数据。本研究由北京生命组学研究所伦理审查部门批准，所有研究对象均已签署知情同意书。

二、DNA提取和测序

使用DNeasy Blood & Tissue试剂盒（德国Qiagen公司）提取白细胞基因组DNA。使用Qubit荧光计和Qubit dsDNA高灵敏度测定试剂盒（美国Invitrogen公司）进行DNA定量。使用 Covaris S2超声仪（美国Covaris公司）将从外周血白细胞中提取的基因组 DNA剪切成 300 bp的片段。采用 KAPA DNA文库制备试剂盒（美国Kapa Biosystems公司）在Illumina HiSeq 3000仪器上以Illumina 2×75 bp双末端配对读段进行测序。BRD2、BRD3和BRD4基因外显子中的碱基覆盖度达99.9%，平均测序深度为160 ×，所有样本的有效测序深度均>50 ×，以保证遗传变异的准确检出。外显子捕获和测序相关实验由北京吉因加科技有限公司协助完成。

三、变异检测和注释

使用FastQC 0.10.1软件评估所有原始测序读段的质量。以Cutadapt^［21］除去适配器序列和低质量的读段。数据过滤后，使用BWA^［22］将成对的末端读段与人类参考基因组进行比对（GRCh37.p13），将SAM文件转换为BAM文件，并使用Samtools^［23］生成分类和索引的BAM文件，使用Picard软件包（http：//broadinstitute.github.io/picard/）去掉重复。依据基因组分析工具包（the genome analysis toolkit，GATK）最佳实践指南进行变异检测分析^［24］，并利用ANNOVAR^［25］和VEP^［26］软件进行注释。

四、潜在致病性胚系罕见变异筛选

为了确定胚系罕见变异是否与恶性肿瘤的发生发展有关，将变异分为良性、可能良性、不确定性、可能致病性和致病性，从中筛选出潜在致病性胚系罕见变异。筛选条件为：（1）保留下来的变异等位读数≥5、占比（变异等位读数与总读数的比值）≥20%以及碱基质量分数≥20；（2）剔除在肿瘤患者以及非肿瘤对照中的人群等位频率≥0.5%的变异；（3）剔除在千人基因组计划以及在ChinaMAP、“华表计划”等大型中国人遗传变异数据库中的人群等位频率≥0.5%的变异；（4）保留SIFT、PolyPhen-2软件预测结果均为致病或可能致病的变异；（5）剔除ClinVar数据库注释为良性或者可能良性的变异^{［27, 28, 29, 30, 31］}。

五、统计学分析

采用R 4.0.2软件包进行统计分析。符合正态分布的连续变量以 $\bar{x} \pm s$ 表示。采用基于基因的负荷分析寻找与肿瘤显著关联的候选易感基因，以Fisher′s 精确检验比较病例组和对照组变异率的差异，采用SKAT软件将性别、年龄作为协变量进行多因素回归分析。以“华表计划”中国人群全外显子测序数据集作为独立对照，进一步验证统计分析结果。使用Wilcoxon秩和检验比较各组患者的诊断年龄。所有检验均为双侧检验，检验水准为α=0.05。

结果

一、基本情况

1 673例肿瘤患者中，男911例，女762例；年龄（57.9±11.7）岁；肺癌1 111例（66.4%），肠癌266例（15.9%），乳腺癌186例（11.1%），食管癌或胃癌110例（6.6%）。同期招募非肿瘤对照1 661例，其中男821例，女840例；年龄（44.5±13.9）岁。

二、肿瘤患者与非肿瘤对照中BRD2、BRD3和BRD4基因潜在致病性胚系罕见变异率

在肿瘤患者与非肿瘤对照中，检测到BRD2基因内含子、5ʹ和3ʹ非编码区以及蛋白质编码区的突变位点共138个，BRD3基因的突变位点117个，BRD4基因的突变位点194个。经过变异筛选后，BRD2基因中共有4个潜在致病性胚系罕见变异，且这4个变异存在于17例肿瘤患者中。BRD3基因中共筛选出5个潜在致病性胚系罕见变异，其中有3个变异存在于3例患者，有1个变异存在于1例非肿瘤对照，另有1个变异同时存在于1例患者和1例非肿瘤对照。BRD4基因中共筛选出8个潜在致病性胚系罕见变异，其中有2个变异存在于2例肿瘤患者，有5个变异存在于5例非肿瘤对照，有1个变异同时存在于1例肿瘤患者和1例非肿瘤对照（表1）。

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表1

1 673例恶性肿瘤和1 661例非肿瘤对照中BRD2、BRD3和BRD4基因潜在致病性胚系罕见变异

表1

1 673例恶性肿瘤和1 661例非肿瘤对照中BRD2、BRD3和BRD4基因潜在致病性胚系罕见变异

基因和染色体位置	潜在致病性胚系罕见变异	参考等位	替代等位	替代等位携带患者例数	替代等位携带对照例数	SIFT软件预测	PolyPhen 软件预测
BRD2 基因
Chr6∶32944688	c.1175A>T；p.H392L	A	T	3	0	有害的	可能有害的
Chr6∶32946062	c.1738C>T；p.R580C	C	T	4	0	有害的	可能有害的
Chr6∶32947696	c.2038G>A；p.D680N	G	A	1	0	有害的	可能有害的
Chr6∶32948153	c.2286A>T；p.E762D	A	T	9	0	有害的	极可能有害的
BRD3 基因
Chr9∶136899829	c.2059C>T；p.R687W	G	A	1	1	有害的	可能有害的
Chr9∶136907070	c.1219G>A；p.V407M	C	T	1	0	有害的	可能有害的
Chr9∶136917513	c.266G>A；p.R89K	C	T	1	0	有害的	极可能有害的
Chr9∶136918434	c.166G>A；p.A56T	C	T	1	0	有害的	可能有害的
Chr9∶136918454	c.146C>T；p.T49M	G	A	0	1	有害的	可能有害的
BRD4基因
Chr19∶15349191	c.4086C>G；p.F1362L	G	C	0	1	有害的	可能有害的
Chr19∶15349730	c.3844C>T；p.R1282C	G	A	0	1	有害的	可能有害的
Chr19∶15366146	c.2009A>G；p.Y670C	T	C	0	1	有害的	极可能有害的
Chr19∶15366230	c.1925C>T；p.P642L	G	A	0	1	有害的	极可能有害的
Chr19∶15367848	c.1478C>A；p.S493Y	G	T	1	1	有害的	可能有害的
Chr19∶15374334	c.1238G>A；p.R413H	C	T	1	0	有害的	可能有害的
Chr19∶15375418	c.1009G>A；p.D337N	C	T	0	1	有害的	极可能有害的
Chr19∶15376250	c.764C>A；p.P255H	G	T	1	0	有害的	可能有害的

注：BRD为溴结构域蛋白

BRD2基因在肿瘤患者中的潜在致病性胚系罕见变异率为1.02%（17/1 673），高于非肿瘤对照［0（0/1 661）；OR=+∞，95%CI：4.81~+∞，P<0.001］。BRD3基因在肿瘤患者中的潜在致病性胚系罕见变异率为0.24%（4/1 673），与非肿瘤对照相比，差异无统计学意义［0.12%（2/1661）；OR=1.99，95%CI：0.46~10.47，P=0.690］。BRD4基因在肿瘤患者中的潜在致病性胚系罕见变异率为0.18%（3/1 673），与非肿瘤对照相比，差异无统计学意义［0.36%（6/1 661）；OR=0.50，95%CI：0.14~2.08，P=0.340］。提示，BRD2基因中的潜在致病性胚系罕见变异可能会增加肿瘤发病的风险，BRD2基因可能是肿瘤易感基因。

进一步将含有约5 000名中国人外显子组测序数据的“华表计划”数据集用作对照数据集，使用相同的筛选条件进行潜在致病性胚系罕见变异的筛选。由于无法从华表数据集中获得个体水平的基因型数据，因此使用变异的总等位基因数来比较病例组和对照组之间的变异率。在“华表计划”数据集中，BRD2基因有1个潜在致病性胚系罕见变异，其在肿瘤患者中的变异率为17/3 346（0.51%），明显高于对照组［0.07%（3/4 154）；OR=7.07，95%CI：2.32~22.83，P<0.001］。另外，BRD3基因有7个潜在致病性胚系罕见变异，BRD4基因有11个潜在致病性胚系罕见变异（表2）。提示，在“华表计划”数据集中BRD2基因也是肿瘤易感基因。

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表2

1 673例肿瘤患者和“华表计划”数据集中BRD2、BRD3、BRD4基因潜在致病性胚系罕见变异

表2

1 673例肿瘤患者和“华表计划”数据集中BRD2、BRD3、BRD4基因潜在致病性胚系罕见变异

基因和染色体位置	潜在致病性胚系罕见变异	参考等位	替代等位	替代等位基因数^a	替代等位基因数/ 总等位基因数^b	SIFT软件预测	PolyPhen 软件预测
BRD2 基因
Chr6∶32943161	c.334G>T；p.D112Y	G	T	0/3 346	3/4 154	有害的	极可能有害的
Chr6∶32944688	c.1175A>T；p.H392L	A	T	3/3 346	-	有害的	可能有害的
Chr6∶32946062	c.1738C>T；p.R580C	C	T	4/3 346	-	有害的	可能有害的
Chr6∶32947696	c.2038G>A；p.D680N	G	A	1/3 346	-	有害的	可能有害的
Chr6∶32948153	c.2286A>T；p.E762D	A	T	9/3 346	-	有害的	极可能有害的
BRD3 基因
Chr9∶136898773	c.2120C>A；p.S707Y	G	T	0/3 346	1/9 940	有害的	极可能有害的
Chr9∶136898774	c.2119T>A；p.S707T	A	T	0/3 346	1/9 940	有害的	可能有害的
Chr9∶136899829	c.2059C>T；p.R687W	G	A	1/3 346	2/9 926	有害的	可能有害的
Chr9∶136899856	c.2032C>A；p.Q678K	G	T	0/3 346	2/9 930	有害的	可能有害的
Chr9∶136907070	c.1219G>A；p.V407M	C	T	1/3 346	-	有害的	可能有害的
Chr9∶136917513	c.266G>A；p.R89K	C	T	1/3 346	-	有害的	极可能有害的
Chr9∶136917550	c.229A>G；p.I77V	T	C	0/3 346	1/9 938	有害的	极可能有害的
Chr9∶136918434	c.166G>A；p.A56T	C	T	1/3 346	-	有害的	可能有害的
Chr9∶136918476	c.124A>G；p.M42V	T	C	0/3 346	1/9 942	有害的	极可能有害的
Chr9∶136918503	c.97G>A；p.G33S	C	T	0/3 346	1/9 942	有害的	可能有害的
BRD4 基因
Chr19∶15349564	c.4010G>A；p.R1337H	C	T	0/3 346	1/9 932	有害的	极可能有害的
Chr19∶15354250	c.2630C>T；p.A877V	G	A	0/3 346	1/9 940	有害的	极可能有害的
Chr19∶15364984	c.2137G>T；p.D713Y	C	A	0/3 346	1/9 940	有害的	可能有害的
Chr19∶15366330	c.1825C>G；p.P609A	G	C	0/3 346	1/9 942	有害的	极可能有害的
Chr19∶15367848	c.1478C>A；p.S493Y	G	T	1/3 346	2/9 940	有害的	可能有害的
Chr19∶15374269	c.1303C>T；p.P435S	G	A	0/3 346	1/9 942	有害的	极可能有害的
Chr19∶15374334	c.1238G>A；p.R413H	C	T	1/3 346	-	有害的	可能有害的
Chr19∶15375487	c.940A>C；p.K314Q	T	G	0/3 346	1/9 942	有害的	可能有害的
Chr19∶15375493	c.934G>C；p.E312Q	C	G	0/3 346	1/9 942	有害的	可能有害的
Chr19∶15376250	c.764C>A；p.P255H	G	T	1/3 346	-	有害的	可能有害的
Chr19∶15379831	c.308C>T；p.T103M	G	A	0/3 346	1/9 944	有害的	可能有害的
Chr19∶15383771	c.140C>T；p.P47L	G	A	0/3 346	3/9 942	有害的	极可能有害的
Chr19∶15383774	c.137C>G；p.P46R	G	C	0/3 346	1/9 942	有害的	可能有害的

注：^a1 673例肿瘤患者，总等位基因数为3 346；^b“华表计划”数据集；BRD为溴结构域蛋白；-为未发现该变异位点的替代等位

三、不同肿瘤患者BRD2基因潜在致病性胚系罕见变异率

17例携带BRD2基因4个潜在致病性胚系罕见变异患者中，肺癌9例，肠癌6例，乳腺癌1例，食管癌或胃癌1例（表3）。Fisher′s精确检验显示，BRD2基因在肺癌患者中的潜在致病性胚系罕见变异率为0.81（9/1 111），明显高于非肿瘤对照［0（0/1 661）；OR=+∞，95%CI：3.95~+∞，P<0.001］；BRD2基因在肠癌患者中的潜在致病性胚系罕见变异率为2.26%（6/266），明显高于非肿瘤对照［0（0/1 661）；OR=+∞，95%CI：9.03~+∞，P<0.001］。进一步采用SKAT软件将性别、年龄作为协变量进行多因素回归分析显示，肺癌患者和非肿瘤对照中BRD2基因潜在致病性胚系罕见变异率的差异有统计学意义（P=0.027）；肠癌患者和非肿瘤对照中BRD2基因潜在致病性胚系罕见变异率的差异亦有统计学意义（P<0.001）。

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表3

17例携带BRD2基因潜在致病性胚系罕见变异患者的基本特征

表3

17例携带BRD2基因潜在致病性胚系罕见变异患者的基本特征

编号	肿瘤类型	性别	确诊年龄（岁）	潜在致病性胚系罕见变异
1	肺癌	男	79	c.1175A>T；p.H392L
2	食管癌或胃癌	男	78	c.1175A>T；p.H392L
3	乳腺癌	女	51	c.1175A>T；p.H392L
4	肠癌	男	56	c.1738C>T；p.R580C
5	肺癌	男	68	c.1738C>T；p.R580C
6	肺癌	女	51	c.1738C>T；p.R580C
7	肺癌	男	59	c.1738C>T；p.R580C
8	肺癌	男	65	c.2038G>A；p.D680N
9	肠癌	男	51	c.2286A>T；p.E762D
10	肠癌	男	35	c.2286A>T；p.E762D
11	肠癌	男	49	c.2286A>T；p.E762D
12	肠癌	男	42	c.2286A>T；p.E762D
13	肠癌	男	49	c.2286A>T；p.E762D
14	肺癌	男	71	c.2286A>T；p.E762D
15	肺癌	男	75	c.2286A>T；p.E762D
16	肺癌	男	63	c.2286A>T；p.E762D
17	肺癌	女	52	c.2286A>T；p.E762D

注：BRD2为溴结构域蛋白2

四、携带BRD2基因潜在致病性胚系罕见变异与患者诊断年龄的相关性

Wilcoxon秩和检验结果显示，携带BRD2基因潜在致病性胚系罕见变异的患者具有更早的肠癌发病年龄［（47.0±7.4）比（57.2±12.1）岁，P=0.017］。但对于肺癌患者或全体患者，是否携带BRD2基因潜在致病性胚系罕见变异均具有相似的发病年龄［（64.8±9.7）比（59.7±11.1）岁，（58.5±12.8）比（57.9±11.7）岁，P值分别为0.167和0.969］。

讨论

本研究中，在中国部分地区人群中发现携带BRD2基因潜在致病性胚系罕见变异具有更高的肺癌、肠癌发病风险，以及更早的肠癌发病年龄，提示BRD2基因是肺癌、肠癌的潜在遗传易感基因；有相当比例的中国肺癌患者和肠癌患者携带BRD2基因潜在致病性胚系罕见变异。由于胚系变异的可遗传性和高风险性，对肿瘤患者的未患病亲属进行突变筛查并采取更加积极的预防措施，将使携带该突变的亲属获得健康和经济上的双重受益。虽然BRD2基因潜在致病性胚系罕见变异在中国肺癌和肠癌患者中的发生率较小，分别为0.81%和2.26%，但考虑到肺癌和肠癌的患者基数较大，对这一群体采取适当的医疗措施将具有重要的现实意义。恶性肿瘤相关突变的鉴定为肿瘤的治疗和药物开发提供了潜在的靶点，如表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR）T790M胚系罕见突变携带者对第一代EGFR抑制剂治疗反应不佳，携带这种突变的个体需要有针对性的疗法^{［32, 33］}；乳腺癌易感基因（breast cancer susceptibility gene，BRCA）1/2胚系罕见突变的鉴定导致聚ADP核糖聚合酶（poly ADP-ribose polymerase，PARP）抑制疗法成功应用于乳腺癌和卵巢癌^{［34, 35］}。基于同样的思路，BRD2基因变异携带者今后有可能受益于针对性的靶向治疗。因此，本研究结果除了强调罕见变异研究在识别肿瘤相关遗传病因中的价值之外，还为肿瘤高风险人群的筛查和针对性干预提供了新的视角。同时，BRD2基因变异携带率的绝对值较小，提示在用于筛查和干预之前需考虑使用基因组合，从而制定更优的筛查和干预策略。

经查询GWAS Catalog数据库，在既往全基因组关联研究中并未发现BRD2基因的常见遗传变异与肺癌和肠癌的易感性存在关联。但本研究中BRD2基因罕见遗传变异与肺癌和肠癌发病风险的增加显著相关，提示BRD2基因实际上是肺癌和肠癌的易感基因，只不过是通过罕见遗传变异来发挥易感性增加的作用。鉴于体细胞突变也是肿瘤发生发展过程中产生的罕见变异，那么BRD2基因的功能性体细胞突变有可能在肺癌和肠癌的发生发展过程中发挥作用。为此，检索了肿瘤基因组图谱（The Cancer Genome Atlas，TCGA）数据库，统计了肺癌和肠癌患者肿瘤组织中BRD2基因体细胞突变和结构变异情况。结果显示，在1 049例肺癌患者中，有5例携带了5个潜在功能性体细胞突变，携带率为0.48%（5/1 049），无携带结构变异的患者；在582例肠癌患者中，有6例携带了4个潜在功能性体细胞突变，携带率为1.03%（6/582），无携带结构变异的患者^［36］。对于携带BRD2基因潜在功能性体细胞突变的肠癌和肺癌患者而言，有必要继续通过研究深入揭示突变的肿瘤生物学功能和靶向干预价值。

本研究存在一些局限性。第一，外周血有核细胞中存在携带体细胞突变的循环肿瘤细胞，这有可能给胚系罕见变异的检出带来假阳性。由于循环肿瘤细胞在外周血有核细胞中的比例极低，结合基于阈值过滤（变异等位的比例≥20%）的生物信息学分析能够有效排除循环肿瘤细胞污染造成的假阳性。虽然循环肿瘤细胞造成假阳性的可能性概率很低，但理论上并不能完全排除，因此在条件允许的情况下，通过检测癌旁组织、皮肤组织等非肿瘤组织中的胚系变异，有望能够进一步排除循环肿瘤细胞造成的假阳性。第二，本研究中患者家族史和吸烟史等流行病学信息不明确，以及临床资料数据不完整，这可能会影响研究结论的可靠性和可重复性。第三，除了肺癌和肠癌之外，本研究未发现BRD2基因与乳腺癌、肝癌等常见肿瘤之间存在任何关联。本研究中，肺癌和肠癌之外的其他肿瘤患者人数较少，这可能是导致没有在其他肿瘤类型中发现关联的原因之一。鉴于BRD2基因在多种组织中均表达，并没有明显的组织表达特异性，因此有必要进一步招募更大独立人群，深入研究和验证BRD2基因遗传变异在肠癌、肺癌以及其他肿瘤中是否显著富集。此外，在实现基于BRD2基因胚系罕见变异的精准干预之前，还需要开展体内体外功能和分子机制研究，以明确BRD2基因胚系罕见变异与靶向药物疗效之间的关系。

总之，在中国人群中发现BRD2基因可能是肺癌、肠癌的候选遗传易感基因，携带BRD2基因潜在致病性胚系罕见变异具有更高的肺癌、肠癌发病风险，以及更早的肠癌发病年龄。本研究结果强调了胚系罕见变异研究在识别肺癌、肠癌等肿瘤相关遗传变异中的价值，并为肺癌和肠癌的高风险人群筛查和个性化精准干预提供了新的视角。

利益冲突

所有作者均声明不存在利益冲突

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贡献者信息

黄烨

安徽医科大学基础医学院，合肥　230032

李君辉

北京生命组学研究所　国家蛋白质科学中心　北京蛋白质组研究中心　蛋白质组学国家重点实验室，北京　102206

王欣

解放军总医院第三医疗中心口腔科，北京　100039

邹煜

北京生命组学研究所　国家蛋白质科学中心　北京蛋白质组研究中心　蛋白质组学国家重点实验室，北京　102206

黄文锋

广西医科大学第二附属医院肿瘤内科，南宁　530007

刘铖

湖北省麻城市人民医院骨科，麻城　438300

张红星

安徽医科大学基础医学院，合肥　230032

通信作者

刘铖

湖北省麻城市人民医院骨科，麻城　438300

Email：liucheng727@sohu.com

张红星

安徽医科大学基础医学院，合肥　230032

Email：zhanghx08@126.com

关键词

肿瘤; 溴结构域和超末端结构域; 肿瘤易感性; 胚系罕见变异; 肺癌; 肠癌; 横断面研究;

基金项目

国家自然科学基金（81472274）

作者声明

作者贡献声明

黄烨：实施研究、采集数据、分析数据、撰写和修改论文；李君辉：分析数据、论文审阅；王欣、黄文锋：采集数据、论文审阅；邹煜：分析数据、论文审阅；刘铖：酝酿和设计实验、采集数据、论文审阅、经费支持；张红星：酝酿和设计实验、实施研究、论文修改和审阅、经费支持

引用本文：

黄烨, 李君辉, 王欣, 等. 溴结构域和超末端结构域蛋白家族编码基因胚系罕见变异与中国部分地区人群恶性肿瘤易感性的关系[J]. 中华医学杂志, 2022, 102(42): 3374-3381. DOI: 10.3760/cma.j.cn112137-20220620-01352.

利益冲突

所有作者均声明不存在利益冲突

历史

出版日期：2022-11-15

收稿日期：2022-06-20

本文编辑

金琦吕相征

Clinical Research

Susceptibility study on the germline rare variants of bromodomain and extraterminal domain protein family-encoding genes and patients with cancer living in some regions of China

Huang Ye, Li Junhui, Wang Xin, Zou Yu, Huang Wenfeng, Liu Cheng, Zhang Hongxing

Published 2022-11-15

Cite as Natl Med J China, 2022, 102(42): 3374-3381. DOI: 10.3760/cma.j.cn112137-20220620-01352

Abstract

Objective

To explore the relationship between germline rare variants of bromodomain and extraterminal domain (BET) protein family-encoding genes and susceptibility to cancer in some regions of China.

Methods

Capturing probes were designed for bromodomain-containing protein 2 (BRD2), BRD3 and BRD4 genes, and Illumina high-throughput sequencing platform was used to conduct targeted sequencing of genomic DNA of peripheral blood leukocytes from 1 673 patients with cancer and 1 661 individuals without cancer recruited between October 2015 and July 2018 from Chinese PLA General Hospital, the Second Affiliated Hospital of Guangxi Medical University, People′s Hospital of Macheng City, Hubei Province and Geneplus-Beijing Co. Ltd. Mutation detection and analysis were carried out according to the genome analysis toolkit (GATK) best practice guidelines, ANNOVAR and VEP software were used for annotation, and germline rare variants in BET family were screened. To determine potential pathogenic germline rare variants, clinical and experimental evidence was obtained from the ClinVar database and SIFT and Polyphen-2 softwares were used to predict pathogenicity. Fisher′s exact test was used to compare the difference of the carrying rate of variants in the case group and the control group, and multivariate regression analysis was performed with the SKAT software with sex and age used as covariates.

Results

Among the 1 673 cancer patients, 911 were males and 762 were females, with the mean age was (57.9±11.7) years. There were 1, 111 cases (66.4%) of lung cancer, 266 cases (15.9%) of colorectal cancer, 186 cases of breast cancer (11.1%), and 110 cases (6.6%) of esophagus or gastric cancer. In the same period 1, 661 non-tumor control individuals were recruited, including 821 males and 840 females, with the mean age was (44.5±13.9) years. It was observed that there were 4 potential pathogenic germline rare variants in BRD2 gene carried by 17 patients with cancer, 5 potential pathogenic germline rare variants in BRD3 gene and 8 potential pathogenic germline rare variants in BRD4 gene. The carrying rate of potential pathogenic germline rare variants in BRD2 gene in cancer patients was 1.02% (17/1 673), significantly higher than that in controls without cancer [0 (0/1 661); OR=+∞, 95%CI: 4.81-+∞, P<0.001]. The carrying rate of potential pathogenic germline rare variants in BRD3 gene in cancer patients was 0.24% (4/1 673), and the difference was not statistically significant compared with controls without cancer [0.12% (2/1 661);OR=1.99, 95%CI: 0.46-10.47, P=0.690]. The carrying rate of potential pathogenic germline rare variants in BRD4 gene in cancer patients was 0.18% (3/1 673), and the difference was not statistically significant compared with controls without cancer [0.36% (6/1 661); OR=0.50, 95%CI: 0.14-2.08, P=0.340]. Furthermore, the dataset of whole exome sequencing of Chinese individuals in "Huabiao Project" was used as an additional control, and the rate of carrying BRD2 rare variants in cancer patients was 17/3 346 (0.51%), significantly higher than that in controls without cancer [0.07% (3/4 154); OR=7.07, 95%CI: 2.32-22.83, P<0.001]. Among the 17 patients carrying 4 potentially pathogenic germline rare variants of BRD2 gene, 9 were patients with lung cancer, 6 were patients with colorectal cancer, 1 was patient with breast cancer, and 1 was patients with esophagus or gastric cancer. The carrying rate of potential pathogenic germline rare variants in BRD2 gene in lung cancer patients was 0.81 (9/1 111), significantly higher than that in controls without cancer [0(0/1 661);OR=+∞, 95%CI: 3.95-+∞,P<0.001]. The carrying rate of potential pathogenic germline rare variants in BRD2 gene in patients with colorectal cancer was 2.26% (6/266), significantly higher than that in controls without cancer [0(0/1 661);OR=+∞, 95%CI: 9.03-+∞, P<0.001]. Wilcoxon rank-sum test results showed that patients with colorectal cancer carrying BRD2 rare variants had an earlier age at diagnosis [(47.0±7.4) vs (57.2±12.1) years old,P=0.017].

Conclusions

BRD2 gene may be served as a candidate genetic susceptibility gene for lung cancer and colorectal cancer. Carrying BRD2 potential pathogenic germline rare variants is associated with higher risk of lung cancer and colorectal cancer, and with earlier age of colorectal cancer.

Key words:

Neoplasms; Bromodomain and extraterminal domain; Cancer susceptibility; Germline rare variant; Lung neoplasms; Colorectal neoplasms; Cross-sectional study

Contributor Information

Huang Ye

School of Basic Medicine, Anhui Medical University, Hefei 230032, China

Li Junhui

State Key Laboratory of Proteomics, Beijing Proteome Research Center, National Center for Protein Sciences, Beijing Institute of Lifeomics, Beijing 102206, China

Wang Xin

Department of Stomatology, the Third Medical Centre, Chinese PLA General Hospital, Beijng 100039, China

Zou Yu

State Key Laboratory of Proteomics, Beijing Proteome Research Center, National Center for Protein Sciences, Beijing Institute of Lifeomics, Beijing 102206, China

Huang Wenfeng

Department of Oncology, the Second Affiliated Hospital of Guangxi Medical University, Nanning 530007, China

Liu Cheng

Department of Orthopedics, People′s Hospital of Macheng City, Hubei Province, Macheng 438300, China

Zhang Hongxing

School of Basic Medicine, Anhui Medical University, Hefei 230032, China

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