［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

/ \3 B4 j6 ^2 D9 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
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
0 `4 I* e  J- A* N3.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
, W: p1 S4 D, f4.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
背景
5 Y0 Q5 I% J$ t( l0 w. 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
0 h7 u% A% V. j  b. c2.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
$ w) a, ]3 s5 z# \, n) X3.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
方法

  Q9 P. x, r: E" t, n( N2 \结果——体细胞突变的瘤内异质性
6 E2 a7 G# F- r+ O" S$ h: B

以EAC005患者为例
, q& K- c5 T' |1 l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
' n+ C; p5 ?5 V0 E0 K! o% G2.共享（橙色）突变：存在于1个以上的部位中
2 q$ O+ z: Z: K7 C/ w0 O& }3.NAC前的独有（红色）突变：仅存在NAC前的1个部位
0 ?; Y' x/ j/ A3 K' ^! y6 S, ^4.NAC后的独有（绿色）突变：仅存在NAC后的1个部位
: T! ?$ ]9 l9 s0 ]8 H后三类均属heterogenous突变

% J: \& r+ x* _7 G5 u9 y其余7例患者的进化分析

% e% h- ~1 b' D( e" ~7 ?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。

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
$ f! `; `; x. D) s0 i  P1 t2.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
+ i* A  ?" m* t, d0 O. [9 G  [' ?
. Z, H* U# i  }# u7 s, 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
* f6 l4 i9 V# q' k) W2.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。
; K3 F; n" Q* ^' D2 B4 q结果——突变频谱的时空解析
' `  c4 B& u! h2 k
  T; h* n! R- K8 y: ~/ z5 ^Trunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
1 b; {' H  l7 f" K' L, O6 d结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少

* w! N" U1 J, H7 R& G' W9 s0 h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。
1 p! B. f$ r; D+ [# l) O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
2.基因组扩增和TP53、CDKN2A等抑癌基因的突变是EAC的驱动事件
* \$ X. S, B" z: c0 E3.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
8 m9 d2 M2 t4 N( p; |6 `7 \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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