1] Department of Pathology, John Hopkins Medical Institutions, Baltimore, MD, USA [2] Department of Gastroenterology and Hepatology, University Medical Center Utrecht, Utrecht, The Netherlands [3] Department of Pathology, University Medical Center Utrecht, Utrecht, The Netherlands.
Stanley Institute for Cognitive Genomics, Cold Spring Harbor Laboratory, Woodbury, NY, USA.
Oncogene. 2014 Jan 16;33(3):347-57. doi: 10.1038/onc.2012.586. Epub 2013 Jan 14.
The incidence of Barrett's esophagus (BE)-associated esophageal adenocarcinoma (EAC) is increasing. Next-generation sequencing (NGS) provides an unprecedented opportunity to uncover genomic alterations during BE pathogenesis and progression to EAC, but treatment-naive surgical specimens are scarce. The objective of this study was to establish the feasibility of using widely available endoscopic mucosal biopsies for successful NGS, using samples obtained from a BE 'progressor'. Paired-end whole-genome NGS was performed on the Illumina platform using libraries generated from mucosal biopsies of normal squamous epithelium (NSE), BE and EAC obtained from a patient who progressed to adenocarcinoma during endoscopic surveillance. Selective validation studies, including Sanger sequencing, immunohistochemistry and functional assays, were performed to confirm the NGS findings. NGS identified somatic nonsense mutations of AT-rich interactive domain 1A (SWI like) (ARID1A) and PPIE and an additional 37 missense mutations in BE and/or EAC, which were confirmed by Sanger sequencing. ARID1A mutations were detected in 15% (3/20) high-grade dysplasia (HGD)/EAC patients. Immunohistochemistry performed on an independent archival cohort demonstrated ARID1A protein loss in 0% (0/76), 4.9% (2/40), 14.3% (4/28), 16.0% (8/50) and 12.2% (12/98) of NSE, BE, low-grade dysplasia, HGD and EAC tissues, respectively, and was inversely associated with nuclear p53 accumulation (P=0.028). Enhanced cell growth, proliferation and invasion were observed on ARID1A knockdown in EAC cells. In addition, genes downstream of ARID1A that potentially contribute to the ARID1A knockdown phenotype were identified. Our studies establish the feasibility of using mucosal biopsies for NGS, which should enable the comparative analysis of larger 'progressor' versus 'non-progressor' cohorts. Further, we identify ARID1A as a novel tumor-suppressor gene in BE pathogenesis, reiterating the importance of aberrant chromatin in the metaplasia-dysplasia sequence.
巴雷特食管（BE）相关食管腺癌（EAC）的发病率正在上升。下一代测序（NGS）为揭示 BE 发病机制和进展为 EAC 过程中的基因组改变提供了前所未有的机会，但治疗初治的手术标本稀缺。本研究的目的是确定使用广泛可用的内镜黏膜活检进行成功 NGS 的可行性，使用从接受内镜监测期间进展为腺癌的患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。使用从患者的正常鳞状上皮（NSE）、BE 和 EAC 获得的黏膜活检样本进行配对末端全基因组 NGS。
选择性验证研究，包括 Sanger 测序、免疫组织化学和功能测定，用于确认 NGS 发现。NGS 鉴定出 ARID1A 基因的错义突变和 PPIE 以及 BE 和/或 EAC 中的另外 37 个错义突变，这些突变通过 Sanger 测序得到证实。在 15%（3/20）的高级别异型增生（HGD）/EAC 患者中检测到 ARID1A 突变。在一个独立的存档队列中进行的免疫组织化学分析显示，ARID1A 蛋白丢失分别发生在 NSE（0/76）、BE（4.9%/40）、低级别异型增生（LGD）（14.3%/28）、HGD（16.0%/50）和 EAC（12.2%/98）组织中，与核 p53 积累呈负相关（P=0.028）。在 EAC 细胞中敲低 ARID1A 后，观察到增强的细胞生长、增殖和侵袭。此外，还鉴定了可能有助于 ARID1A 敲低表型的 ARID1A 下游基因。
我们的研究确立了使用黏膜活检进行 NGS 的可行性，这应该能够使更大的'进展者'与'非进展者'队列进行比较分析。此外，我们发现 ARID1A 是 BE 发病机制中的一种新型肿瘤抑制基因，再次强调了异常染色质在化生-异型增生序列中的重要性。
