单细胞测序应用与突变在克隆结构中的位置评估

   骨髓增生异常综合症（MDS）是临床上和分子上异质性疾病的集合，它们影响老年人,并且以塑性造血，血细胞减少和急性髓性白血病（AML）的发展趋势为特征。
   无论起源如何，MDS的发病机理都包括逐步获取的体细胞突变，从而导致高度多样的克隆体系。虽然强大的驾驶员撞击会立即导致MDS新疾病，但MDS的某些奠基者突变源自亚临床克隆扩展，在某些其他健康个体的血液中存在克隆性造血（CH）。CH的患病率随年龄增长而增加，并高度暗示MDS的前驱阶段，即CH可能是MDS之前的状态。在某些人中，CH通过获取次要匹配资料而发展为MDS。但是，由于存在死亡和竞争的风险，以及后续转化表型的潜伏期较长，只有一小部分具有CH突变的携带者会形成MDS。最初，无症状的CH突变因此比典型的AML命中率低得多，例如t（15;17）或涉及MLL的易位。
   11月，Nagata Y等人在Nat Commun发表一篇 “Invariant patterns of clonal succession determine specific clinical features of myelodysplastic syndromes.”的SCI文章。这篇文献分析了1809名骨髓增生异常综合征（MDS）患者，并应用单细胞测序-验证的PyClone生物分析流程来推断克隆结构，并评估突变在克隆结构中的位置。3,971个突变均根据其在推论的克隆层次结构中（显性和再次）的等级进行分组。作者也评估了突变如何影响最终的形态，进展，生存率和对治疗的反应。SF3B1，U2AF1和TP53的突变更可能占主导，而ASXL1，CBL和KRAS的突变则是次要的。在显性/继发突变的不同组合中，作者确定了37个显着的相关性，其中12个影响临床表型，5个与不良预后相关。作者还预测了对低甲基化疗法的反应。克隆层次结构具有独特的等级，显性/继发突变的结果不变组合产生了对MDS特定临床表型的新颖见解。
一、MDS 的突变谱

A.36个突变基因的频率（黑条）和拷贝数变化（灰条）。B.与基因突变有关的临床特征。评估了频繁的基因突变（>2％，n=30）的影响。气泡大小可编码1809位患者的突变频率；MDS（n=1583）与MDS/MPN（n=226）和低（n=1043）与高风险（n=766）的比值比（OR）绘制在x轴上。y轴显示负的log10错误发现率（FDR，即q值）；我们感兴趣的FDR截止值为0.1，显示为水平的红色虚线。C.最近称为PyClone的高级算法允许推断克隆结构。在每个样品中评估了在1809个样品中鉴定出的所有3971个突变。在859个样本中发现了多个克隆。条形图和饼形图分别显示了具有不同克隆数的样品的数量和分数。D.MDS的克隆进化。祖先/最初的命中被归为主要，随后/次要的命中被归为次要突变。E.具有三个克隆的代表性三个样品。显示了三个示例性样本中经拷贝数调整的变异等位基因频率（aVAFs）（y轴）和突变基因（x轴）。蓝色和红色方块表示显性和次级突变。不同颜色的圆圈显示PyClone估计的不同克隆.F.排序读取计数和原始VAF。该散点图描绘了在1809名患者中鉴定出的3971个突变。蓝色和红色条分别表示显性和次级突变。垂直和水平虚线分别表示平均总读取次数和VAF。G.我们小组中所有36个基因的显性，共显性和次级突变分布。显示了主要突变（n=2155）和次要突变（n=1816）。饼图显示了每个基因的显性突变比例。最左边五个突变频率最高的基因分别在左侧（MDS，来自MDS的sAML）和右侧（MDS/MPN，来自MDS/MPN的sAML）表示。H.显性突变与次要突变之间的aVAF分布。点图描绘了主要（蓝色）和再次（红色）突变。方框和胡须表示显性和继发性突变的aVAF的中值和最小值至最大值。

二、显性和再次突变及其组合的比较

A.显性与继发性复发性体细胞突变频率的比较（在此，“复发”定义为>2％，n=22）；*表示q<0.01，其中q是Benjamini-Hochberg校正的Fisher精确检验P值。B.更有可能具有显性（蓝色）或再次（红色）突变的基因的几率和95％的机密区间。C.D（c）具有显性突变的患者和（d）具有继发性突变的患者的前五个常见基因的比例。在前五个基因中具有多个显性或继发性突变的患者属于称为多重性的组。E.显性和再次突变之间的非随机关联。显示的是前四个显性突变组中每个的次级突变。条形图指示具有（蓝色）显性突变与不具有（条纹）显性突变的患者的二次突变频率。*q<0.01，使用Benjamini–Hochberg校正的Fisher精确检验P值。F.显性和再次突变的相关性。y轴和x轴分别给出了复发性显性（>1％，n=16）和次生突变（>1％，n=22）。共现和互斥分别以紫色和绿色渐变编码。圆大小编码q值（带有Benjamini–Hochberg校正的费舍尔精确检验P值）。

三、成对的显性和再次突变影响表型

A与B.具有TET2和/或SRSF2突变的患者的临床特征。森林图显示了（a）单突变和（b）遗传事件的MDS与MDS/MPN（左侧），高（HR）与低风险（LR）亚型（右侧）的比值比（OR））分别对。显著性由FISHER的精确检验确定；*P＜0.05（MDS对MDS/MPN）。圆圈和误差线表示“或”和95％置信区间。蓝色和红色点表示显性和再次突变。C.临床特征依赖于突变组合。在X轴上比较的表型特征是MDS（n=1583）与MDS/MPN（n=226），在y轴上是低（n=1043）vs高风险（n=766）组。每个气泡的区域表示在1809名MDS患者中鉴定出的突变频率。蓝色和红色的气泡分别显示了显性和再次突变。箭头指示突变序列/顺序。具有显着表型效应的所有显性和继发突变对均以箭头连接的实心气泡突出显示。

四、显性和继发性突变的次甲基化治疗的存活率和响应

对显性和显性突变对的 Kaplan-Meier 曲线。曲线上方显示了代表性的四个同时出现的对。每个图描绘了四个不同的组结果（显性和再次突变，仅显性突变，仅次级突变，无显性突变和次级突变）。B与C. 突变的存在与低甲酰化疗法的反应之间的关联。圆圈和胡须表示优势比（OR）和 95％置信区间。绿色圆圈表示响应者（左侧面板）或完全响应（CR）（右侧面板），而粉红色圆圈表示两个面板中的非响应者。灰色圆圈无意义。 b具有 TET2 或 ASXL1 突变的患者。c 具有 TET2 或 ASXL1 突变的显性或继发突变的人。

五、克隆性造血（CH）相关 MDS 的特征

A. 在四个不同的队列中，从CH衍生出CH和MDS的测序病例数。还显示了四篇论文。B.从CH到CH衍生的MDS的渗透率。饼图显示了合并的四个队列中CH和CH衍生的MDS的病例数。C.CH和MDS队列中突变的基因和频率。CH队列中的突变频率和MDS队列中的显性突变分别显示为浅粉红色和紫色条形图。左侧显示了四个基因（DNMT3A，TET2，ASXL1和JAK2）在MDS中发生突变，并在CH中频繁发生。中间显示了两个队列中以相似频率突变的五个基因（TP53，SF3B1，SRSF2，GNB1和CBL）。右侧显示了七个基因，它们通常是MDS中的显性突变体，而CH中不常见。这些不同的组标记为CH相关（CHR），重叠和CH不相关（CH-U）。D.估计与CH有关的MDS。具有DNMT3A，TET2，ASXL1和JAK2显性突变的MDS患者被定义为CH相关。那些带有TP53，SF3B1，SRSF2，GNB1和CBL的重叠定义。最后，具有显性突变的那些被定义为与CH无关。E.CH-R，CH-U和重叠MDS的比例。饼图显示MDS患者（n=1809）分为CH-R（n=627），CH-U（n=373）和重叠的MDS（n=809）。F.CH-R和CH-UMDS中遗传突变的分数。饼形图显示了CH-R（n=627）和CH-UMDS（n=373）中具有显性突变的基因部分。G.CH-R（绿色）和CH-UMDS（黄色）中二次突变的频率。