［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

摘要
; c2 ~. D- r0 L3 E1.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
, K/ o$ E( o6 ~' V; l+ D8 I+ T3.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
% u$ n3 r0 n1 V- [& S$ _& O4 s4.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
+ P4 O4 \+ Z, W背景
8 Y0 g9 d) N5 T! S5 [" T1.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
5 _4 y3 K' H7 L5 Y. }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
) i8 Y. n, f) e- d5 a0 U6 }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

Multi-tumor regions
方法

# X3 R6 F0 _0 \. F: [结果——体细胞突变的瘤内异质性
" H) Y9 i, g; s  K8 D

以EAC005患者为例
/ h  j0 {2 e" T% `  a5 X3 ~8 S  @4 b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! }- \+ y- U0 ]1.主干（蓝色，ubiquitous）突变：存在于肿瘤组织的所有部位
/ @1 O- T" i5 D; r2.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
  o. V5 G1 B- e2 F7 ?4 O后三类均属heterogenous突变
$ K. d5 a$ [3 z& I
其余7例患者的进化分析
; z" J0 j$ J0 }+ p+ s
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。
3 \; ]& E& k# a
  S0 Z( Y: l5 q1 v& E( S3 ?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
: ?; |6 y% Q0 ]1 G' f2.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。
1 ]8 ^( L3 G' d: t7 U" C结果——突变频谱的时空解析
$ k# y; w. h: o( A, G8 F
- l6 f+ ^8 j$ M/ T# ~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
4 X. U2 |1 q9 J8 y7 J4 d) r
! f5 k/ h# C4 j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 N7 H8 n3 h4 n/ }% k
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
0 m6 ]1 ], K- b/ m( v, t! P; {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
" y1 y, t& A9 w+ U! o% O+ E1 Q转自吉因加科技微信订阅号
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