［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
. |$ v7 R1 e" M3 `Cancer Discov. Aug  2015

' o4 Z7 M7 y. g4 U8 R4 B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
& ^9 Y( R: V1 N% u* L, g% i7 T1 I2.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
' a- X) s! O& y" i0 X6 S3.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
5 ?* n1 r" o: d$ Y9 U8 y% U1 A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
3.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
9 k% k; J* g* b* |2 X方法

- I" Z; g7 q8 o! }: m结果——体细胞突变的瘤内异质性

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：
9 z* F* D4 k* ]9 G* U3 r1.主干（蓝色，ubiquitous）突变：存在于肿瘤组织的所有部位
5 I$ s6 p7 {; j1 u9 ^2.共享（橙色）突变：存在于1个以上的部位中
7 ^. b+ L0 E& {) M0 z1 i3.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
3 x9 C& p3 |, N后三类均属heterogenous突变
$ i" Q+ C) Z2 Z0 D! V% ^
' N5 |0 w  L) b5 y& m其余7例患者的进化分析
# S! O! ?6 u5 v+ V2 @
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。
. I7 J, x5 M2 ?: P
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 A/ H/ T  Z3 a! 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

M-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
( T) I/ Q9 q1 H+ \+ Z4 Y0 \  {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。
3 m* T$ ^! `# b! A) Q8 L& X7 w2 a结果——突变频谱的时空解析
, ]' n- G/ O- \5 X1 R$ s& q
) q" R% M; N! t' X: K; KTrunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
# O/ T8 Z4 n0 N! S6 W4 n: A结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少

& j1 _& F, n3 y2 Z  o9 C- R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。
2 U+ L# {9 U. W! w# y! u讨论
9 M3 @/ X1 Z- m6 j8 e% B1.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
$ J, u& G+ _" h3.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
, P: C; q( E  C% ?+ ]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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