［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 L; x0 Y* O2 O# }7 L摘要
% V7 @5 q6 e. A1 |/ 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
% _" n/ H! U- l3 D- P2.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
+ u1 p: U1 U6 S$ a3.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
% ]2 P; V' v) c, y7 Y( m- B: L3 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
' h6 g) _. L$ p" R" H9 R1.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
% i+ P$ c1 `2 ~+ ]5 ^4 T( `# R2.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
  a% e  u4 E# Y* ?方法
& L: F8 U2 Y: _6 G4 L
结果——体细胞突变的瘤内异质性

以EAC005患者为例
( R3 Z6 s9 T5 [: y& D) X( Y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
' _7 B6 Z/ b0 }8 l: u5 Y; [0 q3 k0 |8 y3.NAC前的独有（红色）突变：仅存在NAC前的1个部位
" w0 E( S* y8 Z8 Y4 k4 V& q4.NAC后的独有（绿色）突变：仅存在NAC后的1个部位
; V( X( J& J$ \后三类均属heterogenous突变

4 K8 M  |3 @! b& c# n其余7例患者的进化分析
/ H# `7 S3 R3 |' J, o* r; i" S7 i
! ]0 d& y$ E9 M- d! e2 ?5 I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。

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。
2 ?) Q5 z% T$ p4 h/ f0 h! V& G" z
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
+ `4 x& ?$ \$ {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
& Q! G# H' b1 D- ~+ V7 O
M-seq结果还显示EAC样本中还存在大量的拷贝数变异
: N7 S1 x+ N+ ^1 }5 D1.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
4 j& `: a. M& p' M8 u& w2.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。
5 u- Z: @; g. J( H( t结果——突变频谱的时空解析

% {1 e/ Q  H/ ITrunk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
7 P3 L9 D1 w' l" ]* [
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

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
  V( n$ u0 ]$ [2 Q) s1.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
( S* N3 Z1 @. ]- M3.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
  S. ~, M: ?2 R0 o1 H6 ^* ^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
4 E( ^: f( y1 k6 z1 J4 K9 m转自吉因加科技微信订阅号
8 p) q( q7 M' g9 O