［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
7 }2 Q) D/ s) y; O, ZCancer Discov. Aug  2015

$ [: ^6 w- R' @% q摘要
2 r9 b8 a" u2 w, L0 j1.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
& y3 N6 K$ x0 c' c' ]& S, v& {( q3.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
: U& c" J% `7 c! b& p2 e. z, d4.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
& q% [5 u' `* B; }- a背景
1.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
2 ?" a2 U( Z' D5 y* q$ q3.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
* r) D, i  `) d6 ]
2 t+ J, Q( V9 S& i% LMulti-tumor regions
6 m; O0 C1 w% ?$ \2 Z方法
) W2 k! W& E; L+ W" q+ H- f
结果——体细胞突变的瘤内异质性
" U% m7 p2 _1 o) ]# }" G1 D  g7 u

以EAC005患者为例
* l* K6 b) I7 g/ X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
8 b4 f4 E; N" W7 a1 X" |( [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

2 L3 w: q6 W; p' L* m. _其余7例患者的进化分析
* ?( a% P4 C7 F) s  |3 Q
, h. s9 e6 J3 q5 M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。
, I. ]  ?- t! r1 W$ S
/ h" X8 X6 S; @7 N8 J# B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：
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
3 w* |/ p( l# h- W- R2.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
; W+ K, m0 d) o9 i1 J3 E6 {
- e0 p* l0 |% o4 Z5 [3 L  kM-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
" v$ I5 d! K$ g+ I
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
" {% m3 {/ X" b  J2 E" p- H$ |
' w5 h$ ^( |( E  w, I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
( {  h& E- H2 l& L9 J& k
* f2 f: @3 J1 E; m2 a) D8 R3 R. B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。
& K2 D, S; K7 H& U0 T2 K2 [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
& R. g* {  I' x6 k& b2.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
( w+ c5 @7 e3 E: e6 l4.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
8 k0 q7 I* P% H( l转自吉因加科技微信订阅号
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