［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
+ w# Q. Q* r! t, Z! I1.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
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
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
! s. Z! Q/ i0 Q* l, }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
* v7 R; A& _9 C0 \9 y+ o$ G2 Z$ Q3.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
  B# R, `3 Q6 E& b
% b( F( F! C1 p1 L2 k6 \2 D8 kMulti-tumor regions
方法
4 w% ~% j, ]/ `; H, ~- {! r! f
; b+ \( I  C; e. e# d结果——体细胞突变的瘤内异质性
& \* J! H9 z% M; b

以EAC005患者为例
, P# I, a  C1 W4 P/ C8 {  `7 q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：
. q7 f( W+ e& P3 b1.主干（蓝色，ubiquitous）突变：存在于肿瘤组织的所有部位
, K4 A! X/ I8 D$ e2.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
' V; A3 D: j& b, p2 O4.NAC后的独有（绿色）突变：仅存在NAC后的1个部位
) o6 B; F! w+ T: H/ y6 y后三类均属heterogenous突变
2 [. u% n" U! P( D. p
; F$ h, s! m, ]* _1 B4 K0 ]7 ]& p其余7例患者的进化分析

0 M8 e8 H+ E: e# ~  t2 N7 R7 t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。

2 \& x, u; o, O2 e8 }/ Y. 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。
) p. z( v/ R  t5 R/ ], q3 X7 w  j
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
9 I2 N$ a- b! U1 [& c$ _4 T0 @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
4 V1 Z, b: _0 M* h/ o, r2.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

( q: \  o8 ]- W2 dTrunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
7 K# |* b/ E6 H8 v' C1 D5 x$ t) O+ s0 m结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少
. s; X3 _0 b& c3 r5 h" a! c
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
# V2 R/ _6 J0 L# I8 E
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
4 f6 N  B1 r5 ]) A1 u( I2.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
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