骨肉瘤是最常见的原发性恶性骨肿瘤，多好发于青少年。过去40年里骨肉瘤一线治疗依然以手术联合化疗为主，该方案可以治愈50-70%的初治非转移患者。然而，在表现出化疗耐药或伴发转移性疾病的患者中，这一比例不足20%[1,2]。因此，亟需开发一种临床患者分层方法，准确评估化疗预后并采取针对性措施，进而有效延长患者生存期。
本研究入组了110例骨肉瘤患者，并按照患者是否实现五年无病生存（Disease-free survival，DFS）分为预后好组（28例）与预后差组（82例）。
选用允英公司AllNGS Panel-315实体瘤分子管家套餐，完成入组患者体内肿瘤发生及发展相关的总计315个基因的全部外显子与部分内含子区段测序。测序数据经严格质控与比对注释后，发现不同队列里突变分布特征并不一致，其中有16个基因突变仅存在于预后好组中，而另有35个基因突变只分布于预后差组中。
借助于机器学习随机森林（Random forest，RF）算法与支持向量机（Support Vector Machine，SVM）算法，本研究对所有检测到的点突变（Single nucleotide variants，SNV）进行了筛选与建模，发现位于29个基因上的总计40个SNVs可以区分骨肉瘤患者化疗预后。
值得注意的是，我们在炎黄中国人基因频率数据库（Chinese Millionome Database，CMDB）中将这40个SNVs的频率与骨肉瘤患者进行了对比，证实其中21个SNVs的频率与健康人群存在显著性差异（P＜0.05），提示这些SNVs可能与骨肉瘤发生风险高度相关。
进一步地，本研究滤除了40个SNVs中的全部同义突变，只保留位于15个基因上的17个非同义SNVs。有趣的是，患者携带这17个非同义SNVs的数量与患者化疗预后显著相关（P＜0.05，OR=0.799），尤其是携带FAT1或MSH2基因上两个SNV位点的患者，相比于非携带者而言更易于获得良好的化疗预后。
为了验证这一结论，我们后续又新募集了一个总共包含26名骨肉瘤患者的验证队列（8例预后好，18例预后差），并证实了携带这两个非同义SNVs将对化疗预后提供有益贡献。
此外，本研究通过生物信息学分析调查了上述FAT1与MSH2两个基因之间的关系，并构建了调控网络。我们首次发现，中国人群中存在MSH2-TP53-FAT1这一调控轴，可能对骨肉瘤患者的化疗药物响应具有重要意义。
综上，本研究首次报道了两个对中国骨肉瘤患者化疗预后具有重要意义的生物标志物，同时分析了其背后可能存在的潜在的分子机制。研究成果拓展了骨肉瘤的伴随诊断与精准分子医疗领域，并为指导骨肉瘤患者化疗后生存预测及临床分层治疗提供了重要参考与理论依据。
参考资料：[1]. Strauss SJ, Frezza AM, Abecassis N, et al. Bone sarcomas: ESMO-EURACAN-GENTURIS-ERN PaedCan Clinical Practice Guideline for diagnosis, treatment and follow-up. Annals of oncology : official journal of the European Society for Medical Oncology. 2021;32(12):1520-1536. doi:10.1016/j.annonc.2021.08.1995
[2]. Gill J, Gorlick R. Advancing therapy for osteosarcoma. Nature reviews Clinical oncology. 2021;18(10):609-624. doi:10.1038/s41571-021-00519-8
[3]. Zhou C, Sun Y, Gong Z, et al. FAT1 and MSH2 are predictive prognostic markers for Chinese osteosarcoma patients following chemotherapeutic treatment. J Bone Miner Res. Mar 13 2022;doi:10.1002/jbmr.4545
