［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
Cancer Discov. Aug  2015

* X3 c! \1 g) y# s8 Y% _4 F摘要
1.文章展示了食管腺癌（EAC）的进化频谱，表现为复杂的驱动突变、平行进化以及基因组加倍
- f: w# W' d* z9 T/ M- D2.阐明异质程度与新辅助治疗（NAC）疗效的相关性：异质性低的宿主，NAC疗效更好
, c4 G4 o$ t7 @. O6 J2 x( |3.多部位测序（M-seq）显示：CTT区域的T>G突变随着肿瘤进化显著减少；含铂的NAC会增加CpC区域的C>A突变
4.基因组不稳定性是EAC进化的早期事件，会导致化疗过程中产生可靶向的原癌基因扩增，为未来的治疗方案提供理论基础
! u" c! T% B2 X, P: a, N. o$ k背景
! D% ^4 |! ~7 ^% X1 S$ C" v1.食管癌预后不良，过去20年EAC在西方国家的患病率显著上升
2.手术前NAC治疗能够改善患者预后，但是50-60%的肿瘤对治疗耐药
: k2 z8 G6 H# U0 V& t3.对单个肿瘤多部位的M-seq数据进行进化分析，可以区分存在于所有部位的早期突变
+ D6 A; P/ Y' R" c' }9 v
Multi-tumor regions
. E  v  x" O  {6 H7 U" Q5 ?方法
: H$ X: z; H2 \
+ D1 G/ O6 a' k9 V( @$ b1 g结果——体细胞突变的瘤内异质性
0 j- d' ]1 _! ?" j; l

以EAC005患者为例
对NAC前后的突变频谱进行进化分析（parsimony ratchet method），可将突变分为四类：
1.主干（蓝色，ubiquitous）突变：存在于肿瘤组织的所有部位
2.共享（橙色）突变：存在于1个以上的部位中
3.NAC前的独有（红色）突变：仅存在NAC前的1个部位
4.NAC后的独有（绿色）突变：仅存在NAC后的1个部位
后三类均属heterogenous突变
( O; \3 `0 s7 A1 h( {
+ T' I* P. p' V+ ]7 o$ c其余7例患者的进化分析
' l& T: q& _9 o$ r7 x' k2 p
异质程度与新辅助治疗（NAC）的疗效相关：化疗前异质性越低的宿主，NAC疗效越好。

- ~) y+ q2 N, i为了定量分析肿瘤细胞中的SNVs，作者整合了三个变量（拷贝数，VAF和肿瘤负荷）来计算Cancer Cell Fraction (CCF)，并且将SNV进行聚类。

结果显示：
1.单一部位取材不能准确分析克隆频谱，因为一些热点突变仅存在于某个部位且显示出高CCF，如EAC001患者中的SLC39A12 pA44E突变
- L9 h8 I, }8 t2 f" I, ]* m% U2.通过不同部位的共享突变位点个数，可以判断部位间的空间距离，如EAC001患者的R2离R1比R4更近
4 M3 T6 U* J$ [
0 Z' p2 \, c6 SM-seq结果还显示EAC样本中还存在大量的拷贝数变异
1.超过40%的变异来自于扩增（A），说明基因组扩增是肿瘤进化的早期事件
2.通过与TCGA中ESCA的数据进行比对，发现有15个片段在至少一个肿瘤中存在扩增。这些片段大多对应可作为靶点的原癌基因。
* \4 E9 z/ c% G. P; o结果——突变频谱的时空解析
* M. B* g4 `% o+ A' ~" I
Trunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
  h" y* \) E1 S0 M; [结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少
1 ^" f/ a* |7 }/ s* P4 n" O' [
( j- `6 P. u( ^6 G  {接受含铂药物的NAC治疗会产生特异的分子标签， C>A突变增多
, A) x3 `# ?% |) u% a
本文从时间（新辅助前后）和空间（多部位测序）两个维度对食管癌的分子进化图谱进行了阐述和解析。
讨论
1.EAC的单样本检测会低估肿瘤异质性和突变负荷。虽然M-seq检测到的总突变中位数远高于单个部位检出的突变，但仍然只检到肿瘤的局部
6 X0 N) ]. F$ h5 J2.基因组扩增和TP53、CDKN2A等抑癌基因的突变是EAC的驱动事件
3.原癌基因的扩增普遍存在且不受含铂药物的干扰，但有可能成为新药物靶点
4.NAC的纵向实验可能进一步解析瘤内异质性与细胞毒反应及复发的关系，用来预判治疗耐药以降低治疗的医源性影响
* A/ e/ m2 f6 C$ K/ Q2 p转自吉因加科技微信订阅号
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