［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
1 N9 ?- m0 R  \3 b" aCancer Discov. Aug  2015

摘要
, |; \, `0 r5 z: P% D) A' G3 e1.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
9 p6 F7 s+ d, }2 I* l" {# o+ R4.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
5 k/ P$ x$ A/ ?. ?8 o, |背景
* c. s" ~, H! i0 d2 E% n1.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
: m2 O! @0 C$ l+ O" e3.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
# Z" ^7 j( B2 W/ ?
Multi-tumor regions
+ |# l4 V* w$ }; |9 s方法
. n% J8 n6 B" `/ ?5 g+ Q
8 i0 @2 n, M$ v$ m# x. s& K结果——体细胞突变的瘤内异质性
4 y! D# H, w- [

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
$ ]( Q( o, R0 H0 A* y2.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
% }$ V8 f1 ^1 _2 V4.NAC后的独有（绿色）突变：仅存在NAC后的1个部位
4 f, ~6 ^) o! e' Z7 x* C% u后三类均属heterogenous突变

) V2 V4 l; _0 s+ ~) M  ~其余7例患者的进化分析

5 G- ?- A2 D1 W8 z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。
' B  I0 z  c4 Q
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。

3 n/ ]" P8 M/ _1 }* ~- c  i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
  r& `9 W8 `4 M( f' Z3 r( ]/ {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

' |  d. I6 P: O( k5 p8 z1 ZM-seq结果还显示EAC样本中还存在大量的拷贝数变异
) t' U- Z' a( P/ w+ Y1.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
6 L' H4 R6 B( \+ w+ G) I2.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
# I( p( A: c. v$ v$ [% B+ O7 V结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少

# U( D" ?  K& g7 E0 V$ P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
4 m/ K/ K* q# x8 {. b
9 w, Y! G! T) 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
- M; o2 o' e- x1.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
5 j" h+ H% a1 w) ]5 V7 Y2.基因组扩增和TP53、CDKN2A等抑癌基因的突变是EAC的驱动事件
, n1 \; q- {1 L1 A  C4 a1 H3.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
2 ]( L. F* J9 V" N/ k4.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
3 C! _' w8 {/ s$ M6 ~( y6 u& p转自吉因加科技微信订阅号