［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
% f( ?. g! H& }; N1 xCancer Discov. Aug  2015

1 }' Q5 Y& f) g) o( g摘要
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
- F2 T3 |- W- R6 D2 Z% L4 G* o2.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
+ N5 ^: V6 I* i3.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
  s0 ^" P1 I$ y2 B$ {6 P4.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
4 f* X/ y4 q! ^/ W1 z4 h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
) }- o8 ~- u* \1 j6 B0 W9 n( L2 X" N2.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
* s6 d4 x. u& r# f% i, G3.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

3 Z, K$ d& u. aMulti-tumor regions
$ x9 K# G3 |0 E. w6 R, Q' J方法

1 Y8 \9 d# P% r+ m. x6 X结果——体细胞突变的瘤内异质性
' T6 r( P/ O4 K# 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
7 X, ?9 E0 ^5 g3 E" J2.共享（橙色）突变：存在于1个以上的部位中
, V1 D% h8 n$ Z# {3 L7 Q" ~* x3.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

其余7例患者的进化分析

. k6 S, R5 ^+ i6 `1 V' Q% [4 H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。
/ y- U' l4 S8 n* l) l; E- ^. e
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。
9 C* }8 H; W9 U' ?4 w' c7 ?
结果显示：
/ V3 h' m, ]" t2 Z4 W3 @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
. l: P# ^/ W2 B5 }8 P  k( E
; t& Z  f9 m$ e+ [8 z8 XM-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
6 e3 e4 m* T$ p: s
1 Q& L% T: K. H! g, A% W0 PTrunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
& w- J9 D! b9 ]- H结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少

5 |- v$ a7 `, A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

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
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
, p: a( _( d+ ^0 Q) n) a6 T2.基因组扩增和TP53、CDKN2A等抑癌基因的突变是EAC的驱动事件
* W1 d- U% ~/ J) t# d4 k3.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
) j; G' Q+ d- |) u! A4.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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