［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

, t6 {8 E4 g1 R5 ^% k7 R- }, e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
  s0 I8 ?$ T1 F) V; h3.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
7 p6 Y! k* j* G9 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
3 J( D4 K# F0 f. o4 R2.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
! j1 }9 m- V6 N/ Z1 W
% y- r4 }: r" b8 |Multi-tumor regions
方法
. _3 S9 x+ B5 {( K2 f* t. A
结果——体细胞突变的瘤内异质性

以EAC005患者为例
3 W& o: r) ?, T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：
$ o1 g" ~4 ^. B; h0 d1.主干（蓝色，ubiquitous）突变：存在于肿瘤组织的所有部位
% z! L" s0 ?$ L2.共享（橙色）突变：存在于1个以上的部位中
" y  Q2 C2 \# [5 ^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
后三类均属heterogenous突变
% [3 v: b' s# e) D6 I( ]0 a* \  m, ?
& W( c% K% {6 i4 Q9 R其余7例患者的进化分析
; A1 d) g5 H5 X
; N$ D: u/ v. @3 h: Q) R) U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。

结果显示：
( |. f" V0 {1 A$ U3 e6 i& |" x; a% ~" _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
; B5 m8 \4 ?! b0 u% T# 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

M-seq结果还显示EAC样本中还存在大量的拷贝数变异
# ?" L0 z9 c* r! k5 P6 G* B1.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
3 V9 C) H" N. j# k: O2.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。
6 k7 n! _$ Q6 M+ u$ u结果——突变频谱的时空解析
5 _5 Q5 D+ P/ y! g" m. y! e
+ L! R1 X/ ?( x, Z4 w  LTrunk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

* s/ F2 e$ A- B% M2 F* N8 h1 S3 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

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
# Q2 L. Y6 z& `& D$ Q3.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
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