研究背景

BAP1 基因的遗传性功能丧失 (LOF) 突变导致了肿瘤易感性，其中一些与神经发育问题有关。不为人知的变异产生常染色体显性肿瘤倾向综合征，在患者治疗过程中出现并发症。

最近关于 BAP1 致病性种系突变个体的筛选标准对于识别风险群体和改进监测建议至关重要。识别恶性肿瘤中的破坏型体细胞 BAP1 突变可能有助于定制的癌症治疗。

关于研究

在本研究中，研究人员利用 SGE 来表征 BAP1 基因中的单核苷酸变异，从而加强了精准医学的努力。

研究人员专注于研究 BAP1 基因中具有未知意义的变异 (VUS)，这对患者的治疗至关重要。他们研究了种系和体细胞 BAP1 多态性在肿瘤倾向和靶向肿瘤治疗中的功能。他们研究了 BAP1 变异与皮肤黑色素瘤、葡萄膜黑色素瘤、胆管癌、间皮瘤、脑膜瘤和肾癌等癌症的相关性。

研究人员对 18,108 种不同的变异进行了实验，其中 6,196 种具有异常功能。然后，他们利用这些发现来评估英国生物库 (一个基于人口的肿瘤收集库)、癌症家谱和克林瓦尔的表型关系。

研究人员开发了一个 HAP1 DNA 连接酶4 (LIG4) 敲除 (KO) 菌株，其中包括克隆产生的 Cas9 (HAP1- a5) 的基因组整合。他们改进了质粒和转染方法，筛选了五个时期的所有 BAP1 编码外显子。此外，他们针对每个 SGE 区域进行了两项不同的研究。

细胞适应度被用作 BAP1 功能的生物学读数，显示其在 HAP1 细胞中的重要性和 SGE 有效性。进行了集中集群规则间隔短回文重复相关蛋白9 (CRISPR-Cas9) 筛选，在所有 22 个 BAP1 靶区中分布了 193 个 sgRNAs 和变体文库。

研究人员对基因结构和保存进行了功能分析，将变异分类为功能类别。错误发现率 (FDR) ≥ 0.01 的变异归为未改变，FDR ≤ 0.01 且功能评分为负的变异归为衰竭。FDR ≤ 0.01 且功能评分为阳性的变异被归类为富集。研究人员将这一测量结果与 SGE 结果进行了比较，并通过比较来自不同基因组编辑研究的 log2倍变化 (lfc)，测试了每种变体的功能评分和分类的可靠性。

研究人员将 BAP1 SGE 测试与美国医学遗传学和基因组学学院 (ACMG) 的证据框架进行了比较，以确定其对变异解释的有效性。他们研究了 BAP1 在癌症和神经发育中的变异，并将其分为高度缺乏和轻度缺乏。他们使用全表型关联研究 (PheWAS) 来识别缺陷变异，并开发了癌症型表型特征和罕见变异负担测试面罩。

他们还利用来自癌症基因组图谱的核糖核酸测序 (RNA-seq) 数据，评估了 UK Biobank BAP1 突变与葡萄膜黑色素瘤定量方面之间的联系。他们还检查了基础医学数据库中 394,756 例患者样本的肿瘤测序数据，以确定新的 BAP1 变体。

研究结果

破坏性的非同义型种系 BAP1 突变与癌症诊断和胰岛素样生长因子-1 (IGF-1) 水平升高相关，提示可能的致病机制和治疗靶点。功能评分准确分类变异，灵敏度>99%，特异度>98%，曲线下面积(AUC) 值 > 0.999。

修订后的 SGE 方法通过在 HAP1 LIG4 KO 细胞系中建立 BAP1 的必要性，增加 Cas9 活性，并保持强健的单倍体，提高了实验质量。改进的 SGE 程序将 HAP1 细胞的转染效率从低于 5.0% 提高到 60% 以上。BAP1 的本质性使得突变结果分离，停止获得和移码变体主要具有负功能评分。

错义变异和密码子缺失产生双峰分布的分数，使研究人员能够确定关键的 BAP1 蛋白残基和结构域。在 18108 个 BAP1 变异中，11912 个是恒定的，5665 个是缺失的，531 个是富集的。未改变的变体没有功能评估，但丰富的变体获得了更好的分数。研究小组观察到一些同义变体在屏幕上消失了。同义型耗尽变异的 SpliceAI 得分显著高于未改变的同义变异。耗尽版本有更广泛的评分范围。

BAP1 保守的 N 端 UCH 结构域更能抵抗错义突变和密码子缺失。用库 A 或 B 的 LFCs 和 FDRs 计算的功能分类产生了 90% 的变异分类一致性。研究人员发现，99.8% 的致病性真值集变异显示出预期的减少，而 97% 不变或增加。功能分类的测试和 SGE 是非常相似的，允许同时识别一个可能的变形。

研究结论

研究表明，使用 SGE 对基因座进行广泛的功能评估可以提高患者的诊断，对疾病原因的生物学认识，以及对基因和蛋白质功能的基本认识。

期刊参考