［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

: J7 O% q2 n$ t摘要
: R5 B; j8 M/ S1 F4 l& y: ^1.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
% A9 u2 j! V6 S3.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
, Q2 _' u3 m  E8 ^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
* ]& K2 A& N  D4 b/ J$ O- L1.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
) ^! O8 P. j, g1 y0 E& B7 T2.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
( a  x3 `4 r+ q: o% I
% C" n! }) N* A7 J- B) g4 w) M+ IMulti-tumor regions
方法
) T  X- m% |4 l% f% i/ X0 D0 m
: Y- e5 \% k+ V- x; o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：
7 r$ J: W& c8 s; i+ Y) l2 n1.主干（蓝色，ubiquitous）突变：存在于肿瘤组织的所有部位
  ~( I* D7 v$ J2.共享（橙色）突变：存在于1个以上的部位中
0 a, t6 z  J( y! z3.NAC前的独有（红色）突变：仅存在NAC前的1个部位
" n+ m* r! W7 M) l) N8 E4.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

: m; ^' ?) z' a" E7 q. h其余7例患者的进化分析
7 Y1 ?: H/ b, R6 s
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。

* ]7 _  q1 T0 t1 ]# ~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。
; A+ ?) O1 F% c
, R5 V( Q* Y% X; m( K结果显示：
6 h5 q! N( F1 S2 z3 @. B' ~% W1.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
- }$ k. l5 S+ }2 m, @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
) d7 N( q7 x, X- \  \
" A" @/ d7 ?4 n- q  ~M-seq结果还显示EAC样本中还存在大量的拷贝数变异
# j9 _2 O, f+ N+ f& b# l2 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
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。
2 U4 ]% t6 ^% e' i% g. ]# ^结果——突变频谱的时空解析
9 Q5 f/ J# H4 N5 s( b" R( b
# Z, G4 N8 p4 |# v* Z# _- W: v2 K/ [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
# b, W8 _0 e+ B' Y2 w3 l  ]+ g
* M+ {5 Y* e% p* V1 s1 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
; ]: \5 a! E- M- M2 O
  J0 U, T5 U$ |" y' G4 T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。
" p# W6 f  D) g: g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
) I. ~3 d5 [$ l2 }2.基因组扩增和TP53、CDKN2A等抑癌基因的突变是EAC的驱动事件
8 k: x4 `# K& S& Y3.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
/ A5 D4 z( u0 l( }* p* m# }' Y" ~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
# ^  P0 Y5 w, u; A7 a# M  @2 p* d+ K3 G转自吉因加科技微信订阅号
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