［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

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
/ d+ F) y& r' d2 {& P  h; `- \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
  A2 c& |, C4 t. L% ]$ k& T+ L- T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
( E$ A1 C& r& D9 N  I2.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
# \9 c, K7 Z5 z7 b$ }) V3.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
% Y3 h( c0 u" U# m# O5 v' {' z& j- k4 |
% n1 ?- y' i' g6 F3 e9 c6 SMulti-tumor regions
/ j7 l% e' |* t( H5 H9 q方法
: E6 `2 ?. [0 \+ l; h
结果——体细胞突变的瘤内异质性
* F7 y9 ^  H: q6 _4 u

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
, M( I0 r; X0 D. y+ Z! S; C/ C* [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
* E+ q7 _* N, H4 m" L, t后三类均属heterogenous突变

其余7例患者的进化分析
% E" n( Q2 p) ^8 ]$ p( f
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。
) d& z  @1 Z3 b4 z
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。

1 S* J( D& l% S7 o9 _: X1 H2 ~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 P2 h) Z( {/ P6 x2.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

9 m  p; y+ c( G) y4 F1 WM-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
# f* s  e0 k# f" K# I9 P1 m% w0 d
. o) `. N7 T- V% n3 G1 c/ wTrunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
3 i/ D4 u1 H6 g' q" z) V结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少
/ P: I' r8 }, ]* `0 ?
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
7 B, [8 g# a5 w" K& S+ Q% W
: x6 x. U  S, q5 V4 y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。
6 _! {5 G3 ^2 W! t1 F2 Q% S8 p; W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
8 M# Y/ e' |3 i, o4 `: A3.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
* X2 W* b+ m0 H+ j5 R' }% [3 |% h% s4.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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