［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

& p6 g8 W# U; x* P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
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
8 }" I5 |$ k8 j+ F  J6 `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
6 L% B2 v! M( N& M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
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
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
9 f1 e' q3 y. O0 Q9 K4 _方法
- m9 l3 v$ K% S" `: q
) X  X/ M' T2 i! C结果——体细胞突变的瘤内异质性
) p1 T+ Z, y* n

以EAC005患者为例
& X  m  @$ l+ C) B% f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
3 L% h7 R$ R  P  N4.NAC后的独有（绿色）突变：仅存在NAC后的1个部位
/ Q% g4 `! T& {后三类均属heterogenous突变
4 G+ m1 l3 I7 u" o% E
其余7例患者的进化分析
' Y- U' d& I3 l. ~
/ b: V# f* l* {9 ]7 i0 _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。
7 F7 c) l( v7 x6 s; b
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
2 M7 g! V) R( D2.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。
结果——突变频谱的时空解析

Trunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
" D3 o# ^  O: h6 s: R0 c6 M) x0 i% |- |, n结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少
; p  o2 t- i  m9 `
1 P% S# N& q" C. k% Z5 K3 O, `, ?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

2 V3 d" G) e* b% Q% 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。
( R3 ~4 j4 \0 g1 ]! n) p4 k  X讨论
: @" v# o0 d9 X! z8 c- Y( W1.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
9 j& a1 ^% v6 d- ]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
! J2 P  C" i! h, L0 S! A5 I! I4.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
' N* }( Z; x/ x% y% U& L5 ~7 J/ t转自吉因加科技微信订阅号
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