［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
+ p4 A# k$ R7 mCancer Discov. Aug  2015

- O3 ^+ _& q8 u- L$ I. c摘要
' ^, q4 _: ~5 j7 J1.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
2.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
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
; Y& ?' r' V6 f6 K. G9 R4.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
3 T% t% B1 e# E7 ]$ V& N, \背景
! g" v# P8 M' o! L$ A4 ?& w/ H1.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
: c4 A3 A" V8 w8 \: E3.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

. H) o; |$ n$ H0 L; l+ xMulti-tumor regions
方法
/ e* E$ y0 _- z/ r
% i$ `+ C6 a( _. z% h3 K结果——体细胞突变的瘤内异质性

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：
* j( \2 R. a% g/ G1.主干（蓝色，ubiquitous）突变：存在于肿瘤组织的所有部位
4 B3 E9 d" }8 b1 q2.共享（橙色）突变：存在于1个以上的部位中
5 q  U& s/ s7 D' H% g: W7 ~* o3.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
5 h, t+ a. P$ j2 a7 w, N& y后三类均属heterogenous突变

: w' R' D" n/ z' p其余7例患者的进化分析
1 n6 P) u/ z" D: a' Z* H6 f
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。

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：
* [% Y: D; v( C1.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
2.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

M-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
3 \5 \, s3 q. ^! y2 N2.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。
结果——突变频谱的时空解析
" ^1 T) ?' A: X; C7 I9 G4 a: _
Trunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
; ^4 V6 m8 k7 ~9 U结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少

* f0 h& M" h/ W9 r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
5 D7 q7 d0 H8 B+ [. j5 `
) @: d$ T! F, ~0 b4 D8 _2 {  J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。
2 }6 \0 a$ ^; N& `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
( D, k' g* k% m( z2.基因组扩增和TP53、CDKN2A等抑癌基因的突变是EAC的驱动事件
% Q4 c6 Q- s! m3 t( n) e; i" |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
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