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本研究的主要作者包括Tao Hong、Yupeng Yan、Jingwei Li等，研究机构包括首都医科大学宣武医院、中国医学科学院阜外医院等。研究于2019年发表在《Brain》期刊上，题为“High prevalence of KRAS/BRAF somatic mutations in brain and spinal cord arteriovenous malformations”。
学术背景
脑和脊髓动静脉畸形（Arteriovenous Malformations, AVMs）是先天性的血管病变，可能导致颅内出血或永久性残疾，尤其在年轻人中较为常见。尽管已有研究表明KRAS基因的体细胞突变与脑动静脉畸形（BAVMs）相关，但关于脊髓动静脉畸形（SAVMs）的遗传基础尚未被充分研究。此外，BRAF基因的突变在AVMs中的作用也未被报道。本研究旨在通过超深度下一代测序技术（Next Generation Sequencing, NGS）和数字液滴PCR（Droplet Digital PCR, ddPCR）技术，全面分析BAVMs和SAVMs中与肿瘤相关的体细胞突变，尤其是KRAS和BRAF基因的突变情况，以揭示这些突变在AVMs发病机制中的作用。
研究流程
研究纳入了31名患者，其中21名患有BAVMs，10名患有SAVMs。所有患者均接受了手术切除，并采集了病变组织和配对的血液样本。研究流程包括以下几个步骤：
1. 样本准备与DNA提取：从组织和血液样本中提取基因组DNA，使用Covaris M220声波破碎仪将DNA片段化至300-350 bp，随后通过KAPA Hyper Prep Kit进行末端修复、A尾添加和适配体连接，最终构建测序文库。
2. 目标基因富集与测序：使用定制的422个肿瘤相关基因的探针面板进行杂交富集，测序在Illumina HiSeq 4000平台上进行，平均测序深度为1077×。
3. 数据分析：使用BCL2Fastq进行样本解复用，Trimmomatic去除低质量碱基，BWA-MEM将测序读段比对到人类参考基因组hg19，GATK进行碱基质量校正和插入缺失（indel）重比对，Mutect和Scalpel分别用于检测单核苷酸变异（SNV）和插入缺失。
4. 突变验证与低频突变检测：使用ddPCR验证NGS检测到的突变，并检测NGS方法无法检测到的低频突变。
5. 统计分析：使用t检验和Pearson相关性分析评估突变频率与临床特征之间的关系。
主要结果
研究发现了KRAS和BRAF基因的体细胞突变在BAVMs和SAVMs中高度普遍，总体突变率为87.1%。其中，BAVMs的KRAS/BRAF突变率为81.0%（17/21），而SAVMs的突变率为100%（10/10）。研究首次在CNS AVMs中检测到了激活的BRAF突变（p.V600E）和两个新的KRAS突变（p.G12A和p.S65_A66insDS）。突变频率与病变体积呈负相关，但与患者年龄无关。
具体而言，KRAS突变主要集中在第12号密码子（p.G12D、p.G12V、p.G12C、p.G12A）和第61号密码子（p.Q61H），而BRAF突变则集中在第600号密码子（p.V600E）。ddPCR验证了NGS检测到的所有突变，并发现了NGS未检测到的低频突变。统计分析显示，突变频率与病变体积和最大直径呈显著负相关，表明突变可能在病变早期发生，并在病变生长过程中被稀释。
结论
本研究首次系统地揭示了KRAS和BRAF体细胞突变在BAVMs和SAVMs中的高发性，支持这些突变在AVMs发病机制中的致病作用。研究结果表明，RAS/RAF/MAPK信号通路的激活是AVMs的共同特征，这为未来的靶向治疗提供了理论基础。由于几乎所有AVMs患者都存在KRAS或BRAF突变，未来的临床试验可以在不进行组织基因诊断的情况下，直接使用RAS/RAF/MAPK通路抑制剂进行治疗。
研究亮点
1. 高发性突变：首次在BAVMs和SAVMs中发现了KRAS和BRAF突变的高发性，突变率分别为81.0%和100%。
2. 新突变发现：首次报道了BRAF p.V600E突变和两个新的KRAS突变（p.G12A和p.S65_A66insDS）在CNS AVMs中的存在。
3. 突变频率与病变体积的负相关：突变频率与病变体积和最大直径呈显著负相关，支持突变在病变早期发生的假说。
4. 靶向治疗的潜力：研究结果为使用RAS/RAF/MAPK通路抑制剂治疗AVMs提供了理论依据，且无需进行组织基因诊断。
其他有价值的内容
研究还探讨了AVMs的遗传同质性，指出BAVMs和SAVMs可能具有相似的发病机制，仅在病变位置上有差异。此外，研究提出了未来开发针对AVMs的靶向基因测序面板的建议，以更全面地分析肿瘤相关基因和血管畸形相关基因的突变情况。