単細胞ゲノミクスは、骨髄性新生物における突然変異のエピスタシスから逃れるための遺伝的・分子的基盤を明らかにした

Single-cell genomics reveals the genetic and molecular bases for escape from mutational epistasis in myeloid neoplasms.

• Justin Taylor
• Xiaoli Mi
• Khrystyna Dilai North
• Moritz Binder
• Alexander Penson
• Terra L Lasho
• Katherine Knorr
• Michael Haddadin
• Bo Liu
• Joseph Pangallo
• Salima Benbarche
• Daniel Howard Wiseman
• Ayalew Tefferi
• Stephanie Halene
• Yang Liang
• Mrinal M Patnaik
• Robert K Bradley
• Omar Abdel-Wahab

抄録

血液悪性腫瘍の大規模シークエンシング研究では、高頻度の突然変異の間に顕著なエピスタシスがあることが明らかになっている。エピスタシスの最も顕著な例の一つは、RNAスプライシング因子の突然変異である。これらの病変は骨髄性新生物において最も一般的な変化の一つであり、一般的には相互に排他的な方法で発生するが、これは合成致死的相互作用および／または収束的効果に起因する所見である。しかし、不思議なことに、複数のスプライシング因子の変異が共存する患者が観察されており、血液悪性腫瘍におけるエピスタシスの最も一般的な例の一つの理解に挑戦している。ここで我々は、スプライシング因子変異を2つ以上保有する骨髄性悪性腫瘍患者のバルク解析と単細胞解析を行い、これらの変異が共存する頻度とその根拠を理解することを目的とした。スプライシング因子の突然変異は4,231人の患者で相互に排他的であったが（q<0.001）、0.85％の患者が2つの善意のスプライシング因子突然変異を保有しており、そのうちの50％は同じ細胞内に存在していた。しかし、二重変異体の突然変異の分布は、最も一般的な対立遺伝子であるSF3B1K700EとSRSF2P95H/L/Rに対する選択と、SF3B1非K700E突然変異、SRSF2P95でのまれなアミノ酸置換、U2AF1S34/Q157の複合突然変異など、あまり一般的でない対立遺伝子に対する選択とで、単一突然変異体のそれとは異なっていた。二重変異体に富むSF3B1およびSRSF2対立遺伝子は、最も一般的な対立遺伝子に比べてRNAスプライシングおよび/または結合への影響が減少していた。さらに、U2AF1の二重変異は、野生型対立遺伝子を維持したままシス変異を起こした。これらのデータは、スプライシング因子突然変異の分子効果を制御する上で、またそれらの共起・排他性を制御する上で、対立遺伝子特異的な違いが重要であることを強調している。

Large-scale sequencing studies of hematologic malignancies have revealed notable epistasis among high-frequency mutations. One of the most striking examples of epistasis occurs for mutations in RNA splicing factors. These lesions are amongst the most common alterations in myeloid neoplasms and generally occur in a mutually exclusive manner, a finding attributed to their synthetic lethal interactions and/or convergent effects. Curiously, however, patients with multiple concomitant splicing factor mutations have been observed, challenging our understanding of one of the most common examples of epistasis in hematologic malignancies. Here we performed bulk and single cell analyses of myeloid malignancy patients harboring >2 splicing factor mutations to understand the frequency and basis for the co-existence of these mutations. Although mutations in splicing factors were strongly mutually exclusive across 4,231 patients (q<0.001), 0.85% harbored two concomitant bona fide splicing factor mutations, ~50% of which were present in the same individual cells. However, the distribution of mutations in double mutants deviated from those in single mutants with selection against the most common alleles, SF3B1K700E and SRSF2P95H/L/R, and selection for less common alleles, such as SF3B1 non-K700E mutations, rare amino acid substitutions at SRSF2P95, and combined U2AF1S34/Q157 mutations. SF3B1 and SRSF2 alleles enriched in double mutants had reduced effects on RNA splicing and/or binding compared to the most common alleles. Moreover, dual U2AF1 mutations occurred in cis with preservation of the wild-type allele. These data highlight allele-specific differences as critical in regulating molecular effects of splicing factor mutations as well as their co-occurrences/exclusivities with one another.

Copyright © 2020 American Society of Hematology.