［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

" [8 }7 {1 O) B) O1 ~6 a0 t摘要
* L( D; k' i2 d8 X1.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
  x3 T0 t9 x/ H* {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
, g; i, |2 y6 W8 U- `! v: i2 Z! |背景
6 w( N0 {! C2 P' D+ q1.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
8 P, q. a" t$ \2 E5 H4 B, c3.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
6 H2 o& G# K9 e% B
Multi-tumor regions
方法

结果——体细胞突变的瘤内异质性

以EAC005患者为例
; g( N5 V4 Z+ k0 e+ M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
8 {5 z7 w$ |3 e, W9 {6 K& a6 f# O2.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
' ^" y! b# P$ f  l( A$ f后三类均属heterogenous突变

其余7例患者的进化分析

2 T7 T4 K7 r9 O9 R; z( Q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。

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。

" Z2 r2 \: Q# d5 T6 X结果显示：
2 m8 B$ x+ I: G) ~3 A1.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
# Q+ m/ t# H) J1 M2 S! V6 K
0 h6 Z& `5 [: p; M9 E  AM-seq结果还显示EAC样本中还存在大量的拷贝数变异
0 q9 X) _' l) l1.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
0 N) I/ F; o! z, }- y* b2.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
9 S$ m3 c0 |1 g; _, v. f$ K0 p结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少
7 J  j; U$ C3 A! {; x1 R3 }, 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
% `( X& X7 G% ]( e& j
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
4 w0 t9 M% d# O  g+ C1.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
$ {& ^) o  ^6 e9 B: {2.基因组扩增和TP53、CDKN2A等抑癌基因的突变是EAC的驱动事件
, p, B% t- H. P+ e2 R9 B8 @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
; G2 |# n3 ]$ H3 \5 ^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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