［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
) ^6 y% h2 N8 y& `7 \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
" U7 W& R$ f/ ~2 |4 g2.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
. W9 n' P  F0 H  O; L9 W2 U! v4.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
) Y. R2 k& C) C  G) |背景
! J! V# o5 I4 t1.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
方法

结果——体细胞突变的瘤内异质性
7 d" i3 O% [, |& Q& `( P6 z

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：
# T, Z9 @) Y# T1.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
. e) y% m6 R- }. I4.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

其余7例患者的进化分析
1 q" z' v! P6 B5 i
0 u! Q7 r1 N! l6 P+ |, F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。
* {  \6 b3 v4 x, t5 P* {) J
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。
3 B4 x* a; J" I+ k; z
结果显示：
" Z$ `6 m. \4 j9 g1 C1.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.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
" b" Z, `" x# c# i! R$ l0 [
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
, ^' z% X$ y  c4 E5 i  Q" 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。
结果——突变频谱的时空解析

- z5 D# N4 V" Q. rTrunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
5 C8 q- e" |7 X7 b1 X; A结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少

* |8 U" F' P4 ?: S3 T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

, d* C/ x  r4 `) C% }+ l  X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
: [! o7 c1 q" V3.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
8 M5 o  }; H3 p0 }, d4 p0 L( A4.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
/ E9 N. W0 _) A, q8 K. w转自吉因加科技微信订阅号