［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
* X: r( a  S& J+ \1 F& U6 `3 W1.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
$ c& B$ I8 q$ E& J1 ?! `2 I$ b2.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
% X  k2 B- m! D. y1 X3.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 y$ _# @* Y" r  m. [7 A5 h2 v4 g4.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
* p- a+ z6 E8 J3 G* x2 W背景
; Y5 M5 u) O3 h  y- x1.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
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
9 U3 |1 q5 T6 s7 S% v
Multi-tumor regions
8 v  D7 e; G/ r( C方法

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：
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
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
) N2 s+ S, {, F% v  m后三类均属heterogenous突变

其余7例患者的进化分析

6 S# }7 G- r. ^% \% h" M) G+ t; e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。
4 i/ O4 N3 I  ?' J  ^/ R: `* G
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：
- F3 j' D, h8 N$ |9 l. e# [; |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
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

M-seq结果还显示EAC样本中还存在大量的拷贝数变异
1 M! g, w7 L7 M4 y( f+ R# ?2 g1.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
: K7 |7 G% F- g" _% x% E" e2.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。
; `: g' k  [2 G4 V6 o8 T  n# F0 ^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

4 v, I5 y# H& w4 q- a. O0 Q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
' K7 O: T& }* R# S9 L
8 X2 l  B4 F. U$ H0 f8 I7 k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。
7 a% B0 }" L  z! N, y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
7 Z; z5 ^- |  v# G* N转自吉因加科技微信订阅号
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