［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
% r/ E& c4 w7 S. q1.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
4 E: s1 n9 k3 ]# |# Z. x3.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
, Z$ F" O  v/ x( A1.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
$ W( s9 E) Z+ B% F5 Z) M0 w3.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

  `' r/ M, O9 T. l- M4 nMulti-tumor regions
方法
( e9 ~; X2 o' I: j
' u! g" G9 n  D6 t8 K( `- E; V& G& g结果——体细胞突变的瘤内异质性
5 _% c7 K7 K  f: w0 _

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：
1.主干（蓝色，ubiquitous）突变：存在于肿瘤组织的所有部位
9 c7 P/ T! Z7 S& k* D0 [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
( x8 s" Z* a7 w9 F后三类均属heterogenous突变
8 e, t; e4 e" I% ]% u) Q& w
, F4 B( q2 j0 U& z2 X其余7例患者的进化分析
" e/ P; E) h8 B: G2 D- c
: u, @6 T" A8 ~. u8 W  O- X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。
. E1 r( ?/ \2 v
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。
( E! R+ [" d5 `0 n5 l' l
# d2 C5 |+ b% |6 p结果显示：
  r" [- F, c( E' c& T2 J8 O1.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
) t! w4 I  H  [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
. }" y- m" [) ^$ I+ w* {
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 j0 P# Q9 e9 L- Z# \8 c8 P2.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 N) s4 e3 u/ l! T, Q& i2 D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
; N8 p- ]1 x* u7 g; o结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少

6 v- `* z& f* x  |: F5 C5 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

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 O; p0 N- S4 s2 u' V2.基因组扩增和TP53、CDKN2A等抑癌基因的突变是EAC的驱动事件
3 t6 u+ \+ q$ o* H. S! O5 l3.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 |5 t1 w( @9 z$ v$ [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
9 n. m: X5 N2 D' W0 @) s9 p# Q转自吉因加科技微信订阅号
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