腫瘤抑制因子PTEN多低表達(dá)或者失活會導(dǎo)致類似致癌基因PIK3CA激活突變，會調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)磷脂酰肌醇(3，4，5)-三磷酸(PIP3)的水平，從而通過AKT和其他促腫瘤信號蛋白誘導(dǎo)信號，最終就會促進(jìn)腫瘤發(fā)生。為了對PTEN突變的進(jìn)一步研究，本文將Foundation Medicine Inc. (FMI)的34129 名結(jié)直腸癌 (CRC) 患者測序數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，捕獲到3,434個PTEN突變，并對PTEN突變圖譜進(jìn)行研究 。 

表一、CRC病人的臨床特征

1、CRC病人亞組分類

在收集到的34129名CRC患者中，1443個樣本（4.2%）是MSI-H。32233個樣本是MSS且TMB-L，為了方便記憶我們標(biāo)記為MT-L；1603個樣本MSI-H且TMB-H，標(biāo)記為MT-H；在MSS樣本中，有243個樣本TMB-H ，標(biāo)記為MSS-htmb。 從數(shù)據(jù)上來看MSS-htmb主要發(fā)生在較年輕病人中，而MT-H主要是較年長的病人（MSS-htmb，MT-L和MT-H年齡中位數(shù)分別是55，59和 64）。在發(fā)病性別上MT-L和MSS-htmb的患者主要偏向男性。此外在MT-H的病人中，小于60歲的病人偏向男性，高于60歲的病人偏向女性。男性具有非常高的TMB值，特別是MSS-htmb病人。與MT-L和MSS-htmb病人相比，MT-H的病人直腸癌占比較低。

圖1 CRC數(shù)據(jù)集的特征描述 

2、PTEN變異特征

在2966（8.7%）位CRC患者中檢測到非同義的PTEN突變或缺失， 癌癥基因組圖譜（ T he Cancer Gen ome Atlas ， T C GA ） 報道為8.1%， 與TCG A一致。PTEN突變主要是引起氨基酸變化或者蛋白功能缺失的典型突變，主要包括純合子缺失、移 碼突變、無義突變、剪接位點突變、錯義突變或短框內(nèi)突變、缺失或插入。但是從數(shù)據(jù)上看， 僅在1個病人中檢出PTEN擴(kuò)增以及38個病人中檢出重排。 我們再分析一下患者數(shù)據(jù)看看不同類型的CRC患者當(dāng)中PTEN的突變出現(xiàn)頻率。在MT-L組患者中，PTEN的突變數(shù)最低，在MT-H組中PTEN數(shù)較高（與 之前的研究一致）， 在MSS-htmb中極高。 MT-L組的大部分的CRC病人中，7.2%的腫瘤中僅包含一個PTEN突變（2301/32233） ，而僅有0.4% (137/32,233)的腫瘤包含多個PTEN突變。 有趣的是，在MT-L病人中，PTEN突變的發(fā)病率女性高于男性，但是在MSS-htmb中，男性高于女性，在MT-H中并無顯著的性別差異。在結(jié)直腸中不同的部位PTEN突變的頻率也有著一定的差異，在 結(jié)腸癌中PTEN的突變頻率高于直腸癌。 PTEN突變的頻率還與年齡密切相關(guān)，隨著年齡的增長，MT-L病人PTEN變異的突變率顯著增加。 在MT-L病人中，純合性缺失占主導(dǎo)體位（41%），截短突變（33%），錯義突變和短框內(nèi)缺失或插入占比25%。 在MT-H中僅檢出1例PTEN缺失突變，70%的PTEN變異主要是截短突變，其余的30%是錯義突變和短框內(nèi)缺失或插入。 然而在MSS-htmb中卻截然相反，36%是截短突變，62%是錯義突變和短框內(nèi)缺失或插入, 僅有2%發(fā)生大片段缺失。

圖2 CRC不同腫瘤亞組的PTEN變異分布

3、PTEN突變分布

PTEN的蛋白結(jié)構(gòu)域包括氨基端調(diào)控區(qū)，催化磷酸酶區(qū)（residues 14–185），介導(dǎo)磷脂結(jié)合和蛋白定位的 C2區(qū)（residues 190–350），以及有助于蛋白穩(wěn)定性的羧基端區(qū)（residues 351–403）包含區(qū)域結(jié)合motif和磷酸化位點。 有研究表明錯義突變主要位于編碼催化磷酸酶區(qū)的外顯子上，截短突變主要集中于C2區(qū)。數(shù)據(jù)分析來看，在CRC的2966個PTEN突變的病人中也得到類似的結(jié)論，錯義和插入缺失突變主要位于編碼磷酸酶區(qū)，截短無義突變和移碼突變主要位于C2區(qū)。在CRC病人中的50個熱點突變中，30個突變在多個癌癥中已經(jīng)報告，但是其余24個則是新發(fā)現(xiàn)突變。熱點突變占據(jù)PTEN突變的主導(dǎo)地位（MT-L ~51%，MT-H ~64%，MSS-htmb ~71%）。在所有熱點突變中，3個突變僅出現(xiàn)在MT-L病人中（C124，Q219和Q298），3個是MSS-htmb特有的（F341，R41和K183）。

圖3 影響PTEN蛋白的熱點突變

4、PTEN突變對LPA活性和蛋白豐度影響

在CRC患者的PTEN非移碼突變中，60%PTEN的錯義突變會一定程度上導(dǎo)致磷酸酶活性受損。AMP-seq分析（閾值0.4）表明大約一半（54–58%）的PTEN突變會導(dǎo)致PTEN的蛋白豐度降低。MT-L組和MT-H組患者中的90%的突變，以及MSS-htmb組患者的 80% 的突變均預(yù)測為部分或完全功能缺失，以上基本 包括所有的熱點突變。 由于PTEN具有同源二聚體的功能，其突變影響磷酸酶活性但是不影響其穩(wěn)定性很有可能是由于其具有顯性負(fù)性作用（DNE）。 MT-L組中的DNE突變顯著高于MT-H（~11% versus ~7.6%）。 CRC病人中的熱點突變對DNE和功能缺失具有非常強烈的選擇性，也表現(xiàn)出其對LPA活性和蛋白豐度有降低的作用。總的來說， MT-H和MT-L的PTEN突變具有不同的功能模式。

圖4 CRC不同腫瘤亞組的PTEN突變的LPA和蛋白豐富

5、PTEN共突變模式

CRC發(fā)病機制最常見突變通常是激活RAS（KRAS和NRAS），RAF和PI3K基因或者使APC，TP53或SMAD4等基因失去失活。PTEN突變通常僅發(fā)生在有APC突變（14%）和KRAS突變的腫瘤中，很少發(fā)生在APC和TP53共突變（4.7%）的腫瘤中。在MT-H組腫瘤中未發(fā)現(xiàn)這些基因之間的共突變情況，在MSS-htmb組腫瘤中發(fā)現(xiàn)PTEN與APC的共突變。在MT-L腫瘤中發(fā)現(xiàn)PTEN變異和SMAD4，KRAS，TP53基因突變之間具有相似的共突變和突變互相排斥情況。 然而，在PTEN缺失、KRAS和TP53突變之間存在極小顯著的共突變/突變排斥可能。在MT-L和MSS-htmb腫瘤中卻發(fā)現(xiàn)高頻的PTEN和PIK3CA共突變，但是在MT-H腫瘤中并未發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象。有趣的是這些突變還與患者的年齡有關(guān)，在MT-L腫瘤中PI3KCA突變和PTEN錯義/插入缺失共突變的發(fā)生趨向于較低年齡。

與此相反，PTEN缺失和PI3KCA突變出現(xiàn)顯著的互相排斥情況。相比單個PTEN突變的MT-L腫瘤，具有多個PTEN突變的MT-L腫瘤更容易與PIK3CA發(fā)生共突變（45% versus 25%）。

圖5 PTEN突變的共發(fā)生模式

總之，本研究者確定了與MSS/MSI、TMB、患者年齡和腫瘤位置相關(guān)的PTEN突變的特定模式，為CRC腫瘤提供了一個詳細(xì)的藍(lán)圖。