［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
: N- @' r5 A; \# C% A* uCancer Discov. Aug  2015

$ H! F$ M# E1 z0 D; t* I1 y8 i+ ]+ g摘要
$ x5 N, U, g- W9 }$ _* L* X, t1.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
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
$ v, U" I& f4 B9 b+ S. \( C1 V& 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
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
' y3 _; E8 ^0 j0 b' Y1 e3 `% z3 }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.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
1 ~/ o8 R: ~+ x方法

结果——体细胞突变的瘤内异质性
2 b) O4 V: e' Q5 k  s* \% D+ r

以EAC005患者为例
/ {9 q# ?9 `; t5 ]5 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：
* f0 w/ X4 g5 C  B" O1.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
& [2 `; r' Z9 {! }# `, t! A% t( J3.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
7 x8 F0 Z- s; ^& r9 u' X; L( t后三类均属heterogenous突变
' w% S2 S: h5 A; c3 C8 Z; }
其余7例患者的进化分析

3 @, Q# v6 p) ^; ?4 |& n; @& C+ o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。

% q0 [+ [: c( N2 W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：
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
( H- k; n5 F  K4 \! L2.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
' S" C) U' `8 F4 H0 j4 A/ q
M-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
$ k. I# X3 ]' v9 ~- h2.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。
, D; `( c1 n0 m9 r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
结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少
# b4 p3 U/ z8 ^0 \9 u. P/ [: [  d9 _
3 [3 `, }" z3 J$ i" b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

# h/ J9 j  H/ |7 e( g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
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
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