［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
$ a9 s  T- |* E; Y) t3 o9 w. jCancer Discov. Aug  2015

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
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
' T4 I6 n. n5 e- D* k3.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
" I, }& Z/ R/ k9 v4.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
) ]1 U1 T; Y9 J0 O9 @4 f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
: J0 T" l9 o) u+ f1 Z" ~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
0 l' b+ P% P' T: m3.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

Multi-tumor regions
) y  e/ i% o$ @1 L2 i方法
' s* [  G" \! q( y, }, i
8 d# O( u5 Z1 j  r+ d结果——体细胞突变的瘤内异质性
$ ?& U: h# q  O& Z& a- b, l9 k- M: r

以EAC005患者为例
( \* C* j# ?" t2 v. 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
" H7 j7 L7 M( c. s! J0 y$ V; \2.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
- p8 ^- L" g: Q后三类均属heterogenous突变

7 |8 C1 {- \) W- h, i% {其余7例患者的进化分析
8 Q( b) O1 G, |# Q" [; A: z$ p# 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。
, ~+ O% O3 Y# \6 F5 j9 R
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。
" [. J. I( X! N: v9 ]* G& Q; q6 i
结果显示：
$ l$ _8 t+ x; v, x% T/ F5 F4 ^* B1.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 `9 B9 A  E- H1 s0 p# 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
5 E$ C% X7 M; V$ o$ ]: G- n
( o, {  c. ]1 P( b. r# {7 ?4 `9 n% Q3 vM-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
( J$ m! ?9 z: X# D2.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
" Y6 _# U% D4 ~! K3 Q8 t
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
' I( f. f% E+ z4 s8 h
- h7 }4 y8 ^) ?& I% N. E) V4 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

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。
. T/ G/ _9 }  i* s2 N7 c8 K& S. Q讨论
; `% P) j, ~" s" W: X& e1.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.基因组扩增和TP53、CDKN2A等抑癌基因的突变是EAC的驱动事件
  T8 G  H. I9 V: ]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
转自吉因加科技微信订阅号
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