1911年，研究人员首次在动物模型中发现了病毒具有将健康细胞转化为恶性实体瘤细胞的潜力。直到二十世纪后期，在各种实体瘤中确定病毒是实体瘤转化为恶性肿瘤的致病因子之一。在此后的研究中，研究人员借助高通量测序手段，将肿瘤中属于病毒的mRNA筛选出来，然后利用统计分析确定了多瘤病毒和默克尔细胞癌之间的相关关系。

随着大规模基因组测序项目的推出，通过规模化数据分析的方法来研究病毒-肿瘤关联的时机已经到来。利用来自TCGA的RNA测序、全基因组测序和全外显子组测序数据，可以为病毒-肿瘤关联研究提供丰富的资源。

近日，美国纪念斯隆凯特琳（MSK）癌症中心研究团队在The Journal of Molecular Diagnostics上发表了题为“Defining Novel DNA Virus-Tumor Associations and Genomic Correlates Using Prospective Clinical Tumor/Normal Matched Sequencing Data”的研究文章。该研究分析了48148个肿瘤样本的测序数据，利用其中与人类基因组无法比对的reads识别病毒DNA。该研究提供了一种在临床样本高通量测序数据中检测和发现病毒的技术，并探索了病毒相关肿瘤的基因组相关性，为诊断和患者管理提供参考信息。

高通量测序数据中包含了可以比对到参考基因组的reads和不能比对到参考基因组的reads。对于被病毒感染的癌症组织，不能比对到人类参考基因组的reads包含了临床研究中的相关病毒（图1A）。研究团队建立了一种可以检测常见的人类DNA病毒的测序技术，通过分析其在48148个临床肿瘤样本的测序数据，发现平均每个样本有32810个pair-reads不能比对到人类参考基因组（图1B），其中26.1%的样本鉴定出病毒DNA（图1C和1D）。

图1. 基于测序的病毒诊断方法概述。

研究团队通过比较上述方法获得的高危（HR）人乳头瘤病毒（HPV）测序数据与传统方法验证数据，ROC特征分析显示曲线下面积为 95.3%（图2A）。图2B总结了通过额外两种传统验证方法对HR HPV呈阳性样本的检测结果，显示三种方法之间的HPV基因分型具有100%的一致性。表明新的检测技术与传统分子方法具有相当灵敏度和特异性。图2C显示了RNA ISH在具有广泛病毒reads的样本中的比较信号。随着检测到的pair-reads总数减少，ISH信号的强度也降低，表明检测到的病毒reads数与RNA表达水平相关，因此其与样本中病毒核酸的量相关。

图2. 对测序分析鉴定出来的病毒进行验证确认。

在分析的48148个样本中，共有来自51种不同病毒种类的82种独特亚种病毒分类。图3A显示了队列中具有四个或更多实例的肿瘤-病毒对，其配对频率比对照显著增加。图3B显示了（人疱疹病毒6型）HHV6阳性肿瘤中的reads数量和配对血液样本中相应的reads数量。图中的三角形代表HHV6存在于肿瘤中但不存在于血液中的罕见病例，这表明病毒没有进行染色体整合，因此仅存在于肿瘤中。图3C显示了ciHHV6（HHV-6通过共价键整合在染色体端粒上）在肿瘤类型中的相对频率。和预期的一致，基于ciHHV6的群体频率，大多数肿瘤类型显示HHV6的频率约为1%。

图3. 48148个肿瘤中病毒与肿瘤类型之间的关联。

一位有吸烟史的55岁女性被发现有肺部肿块。对肺肿块进行组织活检，检测结果显示其特征与鳞状细胞癌一致，因此，该患者被诊断患有肺鳞状细胞癌，并接受了肺癌的标准治疗。随后，该患者出现肝转移。转移性病变经组织学证实，并进行分子检测。研究团队在该样本测序时鉴定出HPV16 reads，同时HR HPV ISH证实肺和肝活检均存在病毒（图 4）。临床结合该患者有早期宫颈癌病史，通过简单切除治愈。在了解HPV16状态后，该患者的临床诊断被修改为转移性宫颈癌。上述病例证明了病毒检测在癌症患者诊断和治疗中的重要作用。

图4. 在意外转移性肿瘤中发现HR HPV。