［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
/ K; a$ H8 R2 |7 d7 aCancer Discov. Aug  2015

摘要
1 F0 l0 x3 O1 N8 s% 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
% G* b+ }" A% h9 G0 A3 [% f2.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
3 q' s8 L& _! ]% Q4.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
  r5 j: `5 X+ Q6 C! Q8 f& n1 B7 J1.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
9 X: n6 Q$ \/ w% L4 N& c2.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
- [) \- t2 \8 u/ Q2 G方法

结果——体细胞突变的瘤内异质性
3 B5 A1 |. H0 F( C9 M* A. `4 F

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：
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
& A) y* g- J0 G( ~! c/ @3.NAC前的独有（红色）突变：仅存在NAC前的1个部位
6 n! ?: O8 H. W/ w4.NAC后的独有（绿色）突变：仅存在NAC后的1个部位
& o( A5 F) d( i7 K; e- p后三类均属heterogenous突变
/ B/ B; W* D- J& j5 h# E0 z
其余7例患者的进化分析

$ }1 ~" c: ~3 B% n9 ]/ D/ `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。

5 i- ?' ]  K0 e$ ]5 x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 h* O; x; J) H
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
6 x' N% W' @4 E* j6 T/ N2.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

+ z) b! s1 N4 N* f+ |9 @M-seq结果还显示EAC样本中还存在大量的拷贝数变异
  {, H9 Q1 d5 k( B. V" I) G1 O7 p1.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
* F* i4 ?# {( v1 a7 ^6 {$ z2.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。
8 J( S" }& ~; X7 [  q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
& X1 M6 L  n- Q8 ~+ u: d结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少

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
( `0 }) M% f7 u' q. G( o9 Q) M; R
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。
- n% ]- J5 L/ d/ {" ~  W- B( P4 w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
! N; `- D9 T- q" m. B4 \6 l' a2.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
7 {% a) O  Y- G3 ]0 s4.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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