［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
/ q+ ]! ]1 f$ C+ }. a1.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
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
, s9 f4 a/ P- |, z, U背景
7 g/ s- V' Z+ H) q' I: V( k8 g9 M1.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
$ {5 E; d, D. Z  f- Z, E6 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
% S# L' i* u" |
! s3 b' S, n; m8 oMulti-tumor regions
6 w( x3 u, s. {1 I# z方法

% P) _* h) z+ I& s结果——体细胞突变的瘤内异质性
0 B4 U  _/ m7 n. w- C

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
, O: _; o2 o* ~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
后三类均属heterogenous突变
% ~+ z; {' w/ |( I" @5 ~
1 ?0 O3 e' l1 F, \6 ]其余7例患者的进化分析
8 I* m; R" U% _5 H) 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。
0 x" ?: R; F  r- M& }, |
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。

* r4 ~- T0 S0 `+ x: H* }% H结果显示：
2 N" v/ o2 V1 [4 D% H; V/ e1.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
  y! X5 R2 U! V7 ~# {8 h' d! V2.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
3 s/ z: \& K& Z" t  |% W( n
, d0 V6 L$ n/ P" e3 oM-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
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。
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
; r" A3 U) ~/ R结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少

2 {7 U# I/ y' [! t! k# P3 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
2 }) A0 C4 w) J- n. X
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。
2 ?8 W% ]6 n7 l/ a# ?& a  ~) r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 a9 W2 f; D! I/ Y" ~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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