［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

" G5 U' I9 p. |- w摘要
: M* t) A2 M. p1.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
" Y1 e+ w- l  s) J! Q3.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
3 U3 z8 ~* _6 [" @8 [9 _. W' ^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
* ~, Q$ O; `0 A- K% i! Z1.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 E- B1 Y  u9 c. T7 e5 g3.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

; L8 B5 M5 \) k( z/ R. W. T+ i0 ]Multi-tumor regions
方法
) ]3 g8 V- W2 ?2 q& k
. B2 ?8 M) e8 |) \结果——体细胞突变的瘤内异质性

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：
3 }7 D9 k- Z! \) j; V- o0 l$ |: H1.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
8 K5 A) d: S( J7 G4.NAC后的独有（绿色）突变：仅存在NAC后的1个部位
; ~7 E* L# z2 v  ], U! V后三类均属heterogenous突变
2 S  }! j) \( Z( U/ c$ u4 M4 }" a; m; J
其余7例患者的进化分析
* E3 {/ z. m: Q  A: v
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。
2 Q, f7 r- m9 L0 d" A5 h: U5 t
结果显示：
9 g- _- Z# a8 m4 O5 }. \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
; F1 \0 k) ^3 ^6 q. n1 c/ c2.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
+ {( g( t5 q* ]& {, l. \5 E
. ^& c& H, n( k1 NM-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
# K( T0 P. _  A结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少

+ U5 T) s. h7 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
( T+ V) j1 O% i4 C) c
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
1 Q5 m/ t2 W' e$ E  x2 c2 c% Z, R# _2.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
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
* v2 d! q8 I. v7 |& y转自吉因加科技微信订阅号