［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
  O' p/ Q- E& ^, L7 ?$ w$ ?Cancer Discov. Aug  2015

摘要
4 l, {( L- F. H9 @  G( r1.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 e0 B% v4 ?; u9 E/ u/ }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
2 D; z5 K+ F- d& ~! H4.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
背景
1.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
! y  a7 }) }- V3 W$ m2.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
3.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$ p1 _  Q9 J6 U0 ^& U3 }+ ^+ |
8 l- _" {; F3 J; c, m  qMulti-tumor regions
. e4 O2 b4 U( o" n9 Q方法

# O, }# }( r, l% ~! d结果——体细胞突变的瘤内异质性

以EAC005患者为例
* p; y. K7 `! Y! w1 M. _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
( U3 ~6 E6 @! Z  k$ j0 f! z4.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
1 u: O3 Q* Z1 v
2 _0 R5 J1 a) R3 S8 G# O其余7例患者的进化分析
8 ~4 u6 i0 I4 Z/ P& U. r0 `
- a1 l3 w) ^" R! e" ?/ 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  m5 W, i" f. \5 a4 g
- S0 m8 \# v1 K8 S0 c  x2 T" A3 k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。
) S+ ^+ X6 j9 S: {
结果显示：
2 N8 q$ Y; f! C5 O) I1.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
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。
) L+ E6 Q1 ~, e4 K结果——突变频谱的时空解析
, p8 s9 o6 Q2 D) p/ T; h/ t
. _" j, P6 U6 ]4 fTrunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少
$ u, H. P  D2 q4 ~  |7 p) t
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 p9 Z/ N6 r+ p0 Q
& r9 I" z! c8 L# C( Z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
2.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
转自吉因加科技微信订阅号