［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
8 y1 ^! P0 S/ O- K) M8 ~0 h- ^& X  ^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
' M, D7 |$ ^5 D, }3 n$ G2.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
5 c) \" i1 h9 R8 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
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
4 H  I4 f' J: }" `, w3.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
& n' v1 A0 d2 y
Multi-tumor regions
方法
& X( I0 ]' O9 U2 |4 ^
5 k% ~9 K4 [( q' Z/ a- A6 m结果——体细胞突变的瘤内异质性
; K' {5 c" L) a/ E8 [; T/ j

以EAC005患者为例
3 |5 ?& @4 ]" y7 i5 E' R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：
2 R! h& p( z3 i( e# `& O1.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
% x  `+ ~$ }, s5 J2 e' D$ h. ~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
; O( d; x' {; A1 c6 i+ M/ |8 {* t% i- @后三类均属heterogenous突变
2 Z8 L+ ?& ~9 K1 z/ P4 L
其余7例患者的进化分析
# x( b5 A: ]# L
' b+ G' j( |' z3 N; m) k/ E. S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。

8 {! l" y3 H3 w( Z: I/ x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
/ n, S- C$ ~+ W/ i. U2.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

3 v8 F& M, q0 A1 UM-seq结果还显示EAC样本中还存在大量的拷贝数变异
( d" K- M& @6 n$ `1 N/ ^2 C: h1.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
# N; c; D" X( p  `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
1 L% M, V+ }, H0 @0 B' S: r
Trunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
# L$ r# z) R  `! w/ }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。
! ~  h: c( `+ C2 R1 I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
/ U  l) G1 o3 H; U! K1 w! K9 w! P2.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
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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