［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
' H5 O& r/ J; k" z( OCancer Discov. Aug  2015

- D4 F; o  [* {, z# x3 s摘要
8 [& P0 T  P9 r3 |. f% u. K% c1.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$ e7 H4 Z; Y& V. ?! s1 @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 Z3 a  p2 S, l1.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
; t* I; a& @  A2 N( {# U3 x* [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
5 m$ }+ Q6 G5 ]3 K; \6 I
Multi-tumor regions
方法

结果——体细胞突变的瘤内异质性
2 O1 I+ ^5 J8 h! z

以EAC005患者为例
( D$ g8 @+ n8 [- G0 U. k. `) W/ 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
9 ?  c+ M0 ]8 `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
4.NAC后的独有（绿色）突变：仅存在NAC后的1个部位
7 F8 J- y( n; B! V后三类均属heterogenous突变
, t8 Y4 ]* V2 s
7 F( Q" y2 c, D1 F& a7 s' `3 q$ f其余7例患者的进化分析
1 ~+ r$ Z$ l* |4 f% C
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。
' @. g5 q/ h, ]2 ~% B3 a* W  C
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。
$ F$ X9 {) F: y& z
结果显示：
2 w9 R/ D# v6 U1.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
0 A& R! i# U2 e8 \/ W- p& i/ L2.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
9 n4 Q2 J$ ?  L3 J4 `& x/ R' m4 f( y
; E: t* t+ p  V& MM-seq结果还显示EAC样本中还存在大量的拷贝数变异
0 A, \: i$ t/ e; K% }8 |7 w1.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。
结果——突变频谱的时空解析
8 e6 A0 h4 A* s2 `; n( @
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
" w% @9 `* J% Y6 O& K3 f! a
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。
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
7 Z! {  k( i+ w" {) M3 M+ s2.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
2 K' q. w$ m; t1 I  k4.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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