［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
% u$ b6 g- ?( S4 \) r8 }Cancer Discov. Aug  2015

摘要
, B; `2 w; p! d+ j% x: Z1.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
$ z$ b9 H" n' J/ E& z2.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
& i0 _* A2 W, r" I& ^1 c. |: p3.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
- @8 G0 [* E  s7 z4.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
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
' |" G5 r* T4 N2.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
' G# ~. m+ \* {) A5 b2 z  s+ R
( ^* s/ q2 H4 E' o* n4 f6 l8 Z2 dMulti-tumor regions
( \5 y' \7 @0 F. c0 n方法

结果——体细胞突变的瘤内异质性

以EAC005患者为例
1 }, {8 t  ]% `( {1 M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
% j% h. X$ U/ j0 c9 Q4 {5 P4 _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
5 A: Z! \: G8 ~  O- o* z# z* N, v4.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
/ f9 t0 Q; V4 }1 ?
其余7例患者的进化分析

( }5 }6 R) i& H! [  o- c6 \; L% A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。
# w" N0 \. m! {/ P% E8 G
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。
! T" X' z5 R0 n+ ^+ Q/ N- U
3 C. A. j! f2 w! T1 C5 J, |% s结果显示：
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
. U& g1 C1 [: K' I$ Q9 J* M3 |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

( F0 @+ _! u" |$ w* Y; T6 jM-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。
, S* M* u& |1 `& V) P" K* L结果——突变频谱的时空解析
6 b9 u: q! y9 h3 Y9 g
& T, q+ P/ ]3 y0 ^& n! `9 v% T/ ITrunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
( P  l6 e' F! N+ w结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少
/ a5 W: k8 A, G! [
5 j/ Q, P- ^1 S' ~2 t6 k' }& i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
- l* Y3 M2 Z* ]& k0 b. Y( w
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
3 f- d2 j8 n0 A7 U1.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
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
" y- Q7 b' \$ w. C8 N, j; U& v6 V; K4.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
转自吉因加科技微信订阅号