［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
/ _% y5 l: N& V/ O1 g' W; u1.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
; s4 i/ o5 V" r/ |3 k1 ?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
! E# \) d" _. b" {  n0 v( W3.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
. k8 o  A$ y1 ^2 d9 l. X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
: @1 E% s; G! t, ^; 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
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
  U; j0 O" k; h
2 N$ T( K$ m$ W7 b+ T' w: ]1 tMulti-tumor regions
方法

, P6 F$ E7 f/ E6 c, @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：
1.主干（蓝色，ubiquitous）突变：存在于肿瘤组织的所有部位
2.共享（橙色）突变：存在于1个以上的部位中
/ H8 ]* k' M$ d# v) y3.NAC前的独有（红色）突变：仅存在NAC前的1个部位
8 v8 J5 J$ u1 \4.NAC后的独有（绿色）突变：仅存在NAC后的1个部位
. F7 V$ K  S% |& d% j后三类均属heterogenous突变

/ V  m( m" Q  O, C1 I# W% P' ?其余7例患者的进化分析

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。

, m" I/ t' `8 k! s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。

4 Q+ r9 B! O; k5 D9 x3 }0 h( K: T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
3 b$ g/ z( A) B2.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
/ K- r3 W% n1 r# r$ z2 r& _: o/ l
1 D% _( O& ]5 U/ l; WM-seq结果还显示EAC样本中还存在大量的拷贝数变异
- a# `: {0 z8 N' D! {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
! Q8 K  ]7 e1 ?: i/ N4 H! ~
Trunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
  b. W$ k) ^1 M0 L! `6 b' d+ l结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少

0 U6 Q! d3 p' P1 e1 K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

( l9 v% x" O6 U  i' n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 w" p, k; N9 `9 z6 Y讨论
/ t( ?7 s- P$ L% L- h/ C1.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
) O2 i) S) b# ^0 {) \1 M& f. N8 L; V9 D3.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
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