Cancer Cell：南京医科大学沈洪兵/胡志斌团队揭示肺癌致病变异的遗传新机制

肺癌是中国人群发病率和死亡率最高的恶性肿瘤。近十年来，基于高通量芯片和基因型填补策略的大样本全基因组关联研究（GWAS）已被广泛用于解析复杂疾病的易感机制。

前期，南京医科大学沈洪兵院士和胡志斌教授团队在中国人群中开展了多项非小细胞肺癌（NSCLC）GWAS，鉴定了20余个NSCLC发病相关的遗传变异，部分揭示了肺癌发病的遗传机制，上述研究成果发表于 Nature Genetics（2011，2012）和 The Lancet Respiratory Medicine（2019）杂志。

然而，传统基于芯片填补的GWAS策略仍然存在一定的局限性：一方面，芯片只覆盖部分基因组变异，其对于基因组其他变异基因型的推断依赖于填补技术，因此准确性依赖人群匹配且更全面准确的单倍型参考数据库，而现有参考库主要以欧美人群为主，大规模、高质量的中国人群参考库亟需进一步丰富；另一方面，芯片填补策略仅适用于研究常见和低频变异（Minor allele frequency，MAF ≥ 0.5%），对罕见致病变异（Minor allele frequency，MAF < 0.5%）的解析能力不足。

将全基因组测序（Whole-genome sequencing，WGS）技术应用于中国人群肺癌致病变异的鉴定不仅可以为研究者提供中国人群特异的单倍型参考库，提高常见和低频变异填补准确性和覆盖度，增加发现新易感变异的可能性；还可以提供罕见变异频率信息，为系统发现肺癌罕见致病变异，揭示肺癌发病新的生物学机制奠定基础。

2022年9月15日，南京医科大学沈洪兵、胡志斌团队在 Cancer Cell 期刊发表了题为：Analyses of rare predisposing variants of lung cancer in 6004 whole genomes in Chinese 的研究论文。

该研究首次将大规模全基因组测序应用于非小细胞肺癌的全基因组关联研究，构建了高质量的中国人群单倍型参考库，新发现多个非小细胞肺癌相关的常见和低频易感变异；同时系统解析了非小细胞肺癌编码区和调控区罕见致病变异，首次发现BRCA2启动子区变异可增加8.84倍的肺癌发病风险，该效应在男性和女性间没有差异，并在前瞻性队列中评价了BRCA2启动子区变异对肺癌发病风险的预测效能。

研究团队还基于上述基础和发现搭建了“奥秘可思”（OMICS）数据查询平台（http://omics.njmu.edu.cn:8012/search），以便于其他研究者查询。

研究团队对2984例NSCLC病例和3020例健康对照的外周血样本进行了（胚系）深度全基因组测序（~30×），开展了国际上迄今为止最大规模的以WGS为基础的肺癌基因组学关联研究。该研究系统鉴定了9162412个常见或低频遗传变异和91403178个罕见遗传变异，其中68.59%的罕见变异未被国际gnomAD数据库收录，为中国人群所特有。

以此为基础，作者首先构建了高质量的中国人群常见和低频变异的单倍型参考库，并基于该数据库对11256例NSCLC病例和11793例对照的芯片数据进行基因型填补，将可研究的常见和低频变异拓展至824万。随后通过整合分析，识别了20个影响肺癌发病风险的常见和低频易感区域，其中5个易感区域（6p21.31、20q11.23、6p24.3、6p22.2和22q11.22）为首次发现。通过肺组织表达数量性状位点数据和共定位分析，准确定位了这5个区域的易感基因（SRC、DSP、RGL2、BTN3A2和CCDC116）。

接下来，作者开发了肺组织表达转录本特异的注释方法，对发现的罕见变异进行功能评价，并以基因和调控区域为单位，研究罕见变异与NSCLC发病风险的关联。研究发现携带BRCA2基因罕见编码区功能缺失（Loss-of-function，LoF）变异的个体，NSCLC发病风险增加2.66倍。除了BRCA2，另有10个经典癌症易感基因（即RAD50、ATM、FANCA、ERCC6、RAD51D、FANCM、WRN、CHEK2、NBN和MRE11A）上的LoF变异也显著增加NSCLC的发病风险。在这些基因中，共有5.29%的肺癌患者携带183个罕见致病变异，其中98.91%为首次发现。

除编码区域的LoF变异外，作者通过整合组蛋白修饰、三维基因组等多维数据构建了非编码区变异的注释评分体系，定义一系列潜在的非编码区功能性变异，并首次全面系统的开展了非编码区域罕见变异与NSCLC的关联研究。研究新发现BRCA2启动子区的罕见功能性变异可增加8.84倍的NSCLC发病风险。为了评价该区域变异对肺癌发病风险的预测效能，作者进一步在江苏自然人群前瞻性队列中（包括23826个体）进行了研究，发现BRCA2启动子区的罕见功能性变异可增加3.89倍的肺癌发病风险，该效应与BRCA2的LoF变异效应类似。

在上述研究的基础上，搭建了“奥秘可思”（OMICS）数据查询平台（http://omics.njmu.edu.cn:8012/search），该平台可查询本研究中健康个体的基因组变异。

综上所述，该研究成功将全基因组测序应用于肺癌基因组学研究，系统发现了肺癌的常见/低频易感变异和罕见致病变异，也为全面揭示肺癌的遗传模式提供了新思路，为肺癌的遗传检测提供了大量候选变异。这些发现有助于完善肺癌高危人群的识别策略，也为肺癌的精准预防提供新的理论依据。此外，肺癌罕见强效致病变异的发现为将来在胚胎早期基因检测和干预提供了候选位点，提高了重大疾病源头防控能力。研究构建的查询平台也为中国乃至东亚地区的医学和遗传学研究提供了关键基础数据。

南京医科大学生物医学工程与信息学院王铖副教授、公共卫生学院戴俊程教授、秦娜博士后、范静依博士、马红霞教授及陈聪聪博士为该文章的共同第一作者，南京医科大学沈洪兵院士和胡志斌教授为通讯作者。