［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
' L+ K- F- j4 r5 k( X) o1.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
1 v# t" r5 R! z2 k2.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
8 p6 T6 o( X3 O/ U" w背景
% c9 C# k7 t/ K: u- l1.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
; R+ p% f. o2 `0 J* w) x8 {7 q2.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
: R, }4 n8 \8 X5 P5 {0 v) v- n3.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
- z+ @% W6 C6 y# k
  k) w, {) y0 s! MMulti-tumor regions
: p' }& ^4 }+ z7 h5 @方法
( @! \# F  i# D% G% e- j- N1 ^
- F( q! f( Q4 m! T; [0 T结果——体细胞突变的瘤内异质性
& D8 d4 @8 n8 Y- b

以EAC005患者为例
3 ~! Z3 x& R+ ?! U8 _* `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：
0 s3 y. D+ s/ q  n: D8 y! K4 m1.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
3.NAC前的独有（红色）突变：仅存在NAC前的1个部位
9 Q; G. Q/ _# h5 t4.NAC后的独有（绿色）突变：仅存在NAC后的1个部位
后三类均属heterogenous突变
7 n  i1 L% B  F8 A
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。
8 Z! o) Z' U. V9 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。

6 G4 k. ^0 r2 R! h: H6 |: j, z结果显示：
3 r- B8 }7 O9 G( a' c1.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
( l" K) p( S7 V
M-seq结果还显示EAC样本中还存在大量的拷贝数变异
' P/ Q3 `/ ]$ b  }0 O1.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。
3 o, f; l7 h4 B  k结果——突变频谱的时空解析

6 K3 u" ?! k. j+ }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

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。
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
3 C4 _1 }( E5 A5 u2.基因组扩增和TP53、CDKN2A等抑癌基因的突变是EAC的驱动事件
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
: t# h% h  D9 A: Y  o% ]9 l4.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
1 W# q/ r+ s( l6 q$ e* m