［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

0 j" ~# N- C# L摘要
4 }) `2 ?6 D; Y8 _9 h& `9 s1.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
$ y5 `6 m. G2 z/ B! Y' v2.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
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
. Q. _' p: l- ^" @$ W7 r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
6 x8 F$ ~5 M* i2.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
% t2 C0 v: ]+ \8 V$ r3.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
* L8 p. @: d! ~4 p* o$ {方法

结果——体细胞突变的瘤内异质性

以EAC005患者为例
( X* r: H  N4 l! u% K% z/ O# 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：
9 P1 v7 a$ b: o: @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
4.NAC后的独有（绿色）突变：仅存在NAC后的1个部位
5 ]2 k/ H: D: ^5 ]" `2 e# h后三类均属heterogenous突变

: Q* O1 M! l, j8 A其余7例患者的进化分析

+ y# J' N  d" V7 G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。
" o) _* y) Y/ \! d& y6 z& g: W  m
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：
  d5 ?0 y* n/ f* A0 v/ l/ U1.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

# P: j9 _% a7 T2 lM-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 P+ }& M6 X$ `6 E2.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。
" C" f, h$ k5 x7 n0 M' C4 X7 l: s结果——突变频谱的时空解析

& M! T& }# @' v. ~) |% K2 G( gTrunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
0 e2 N1 o2 _, ?- X结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少
9 W+ b! L& h9 }- _
& m2 m0 e) d" O$ K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 O, e. f4 J6 Z" z
' a$ j" {0 t+ @7 X, j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
, _) G0 q) m9 P* e4 }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
0 X/ D8 \, v$ Z5 E( 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
; z/ a7 ~+ J8 ]" n* g4 I1 _转自吉因加科技微信订阅号
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