［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
/ L( Z2 }% E; @6 y1.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
4 w3 A8 h0 K& M* t3.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
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
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
) z, P: i& N1 V3.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
$ o6 l7 `& h- Z
Multi-tumor regions
方法

$ R5 J+ `4 _& X9 h, i3 s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：
6 P9 O, S4 E+ k1.主干（蓝色，ubiquitous）突变：存在于肿瘤组织的所有部位
. k0 U; E0 f2 o6 i' S' x# U6 X2.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
. I9 G% b; ~# s" U后三类均属heterogenous突变

其余7例患者的进化分析

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。

8 H# m$ {# C  p7 f, d0 I% v& V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。
' ?/ Y; n) I: m* {# \: e' K5 J
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
- g0 I2 C7 P, _( L6 w' |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

4 U3 W/ J+ _" }! V6 K7 CM-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
" p& @: _" v' ^+ o! p* R2.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。
1 l2 y9 B) V- _! d6 v0 x结果——突变频谱的时空解析

$ h# U9 J+ u7 G  eTrunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少
- P, N2 b* p8 s4 P' C3 a! B
' j6 x; I) Q% p( F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
1 m4 N, x/ v# Q+ ^7 A( S0 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。
讨论
$ }: X$ H' I  q4 r6 {4 y/ X1.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
  S2 U' w8 a( p/ E* n3.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
3 P  r# x; Z! M! A3 u' I# |9 X4.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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