［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

7 {2 i# Z0 Q+ k: t. b摘要
1 D* ~% _" i* W& O" ]' f+ E  t2 f1.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
8 v) @5 H+ L, D3 E1 e2.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
; R# S" H, Y4 l  V, ]" K: f# A5 p7 Y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
; H! W2 g6 {8 F# N0 M# 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
) o4 Y6 L8 [& t6 Y( n
Multi-tumor regions
方法
# Q% ~0 t) A" z$ H2 B
) J# j$ Z2 r2 |' c结果——体细胞突变的瘤内异质性
8 a: }4 q1 d$ V

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：
; e" K3 F. _0 g) ?2 l9 S7 i; ?, T1.主干（蓝色，ubiquitous）突变：存在于肿瘤组织的所有部位
+ I' ]3 A' o" B8 J+ W2.共享（橙色）突变：存在于1个以上的部位中
; P- p2 i! k! L1 l8 N3.NAC前的独有（红色）突变：仅存在NAC前的1个部位
  W2 t' Z, H+ i( K$ E% f' i4.NAC后的独有（绿色）突变：仅存在NAC后的1个部位
7 o1 B8 ?! S) O, b7 m' D后三类均属heterogenous突变

0 a- p. c$ h6 q0 `, S, }0 x$ \其余7例患者的进化分析
. @# `3 g& [& T7 u5 L1 r
" [; m0 d3 ?; @0 j7 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。

$ n: ^* I3 W  ]5 T' F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。
' _0 t- j) h# }, e
, d% E! o1 f+ I9 K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
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

$ ~: \* Y: P% d. M8 jM-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

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

9 [6 `1 z+ _" \9 [5 G8 y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
0 M3 g# Z- ^4 e1 D0 a
1 h$ [% f3 [; P. l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。
0 d& \9 x) a6 K+ D3 Y讨论
. Y4 ]. f! q, N, ~; r4 n1.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
' v( L2 r( U& Y9 ?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
9 X# u- `3 B3 w4.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
" O  [+ i. {- [2 u- q) k% I转自吉因加科技微信订阅号