［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

" h- d* u+ l* M2 Z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
' b3 F9 [2 N- G" j0 y1 P% @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
: w# Y/ c5 j: i& z6 ~/ R$ s& i3.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
背景
3 o2 f& j* a2 ], j, D! Y1.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
( g/ N" w. e& X3.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

  a* Z3 K* k1 L4 aMulti-tumor regions
" E8 y& {" {9 n; c- p方法
( K  J# R! x! z2 z4 a7 s* Z* H* D
( D& i4 k- s8 b. \) L6 ^. @1 }' E结果——体细胞突变的瘤内异质性
( d* W% t1 i1 K: 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：
3 d1 {/ e2 c, d& m0 S& |+ f. R1.主干（蓝色，ubiquitous）突变：存在于肿瘤组织的所有部位
9 Y" r, k+ D; l2 B2.共享（橙色）突变：存在于1个以上的部位中
8 w7 A1 ]3 R3 \6 Z  X# d3.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
9 L, Q% \3 X! K8 y! k2 `3 D% ]' L后三类均属heterogenous突变

其余7例患者的进化分析
% G8 k8 P3 a' M5 ?2 N* R8 w3 i
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。

8 N; c8 G8 m7 U& {5 @- \. ]# T+ S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。
0 `" u+ o# t) M& a
结果显示：
1 v3 x0 W7 ~: I! T+ i( o, A1.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
4 K# a6 T" t5 g/ G- M7 j& H% @
" s5 \/ }* ~& TM-seq结果还显示EAC样本中还存在大量的拷贝数变异
1 z* n# y+ `, q9 }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
5 N7 a6 x8 C6 f# T0 ?6 u2.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 S. f5 k( Q, X5 o
2 G6 O4 V4 `6 D/ x4 ?Trunk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

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

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。
9 h: K. }- H: o* h5 A) N4 b9 t4 z$ l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
# Z0 y$ M9 F9 X( U0 N0 e( Y2.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
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