［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

: V% C" H: H: p- w& d6 _! ?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
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
! z3 b" D' T/ N4 o" [  l. x3 X3 f, a% ?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
- ]6 u% W$ R2 N% ^/ F6 w6 y背景
: B3 Q2 v/ m1 ^2 P& X- S1.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
方法

$ ^7 j( ^8 O0 S# i结果——体细胞突变的瘤内异质性

以EAC005患者为例
* q" }+ c# d+ R! Q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：
' t$ {5 e# Y% O3 O2 s; O1 x: T' F1 y) L1.主干（蓝色，ubiquitous）突变：存在于肿瘤组织的所有部位
# Z! l( K# e6 Q' b% v! B2.共享（橙色）突变：存在于1个以上的部位中
. Y0 q) H4 l8 I2 k$ }. _- s3.NAC前的独有（红色）突变：仅存在NAC前的1个部位
% k! _& A! I! v8 j0 j7 \4 M' {4.NAC后的独有（绿色）突变：仅存在NAC后的1个部位
, K  g5 R- D: n4 b. \后三类均属heterogenous突变
* b. O$ D0 v9 g+ _; z5 X! }
" m* |2 _3 {+ v其余7例患者的进化分析

& m, c, l) n* A  E" r$ b3 w2 q% B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。
, Z: y- e" @# U7 J
9 J: X2 s# {' V1 i9 h2 S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
) V" U9 I# @; T% t
! W7 Z" _. D( D' G6 PM-seq结果还显示EAC样本中还存在大量的拷贝数变异
$ N# t$ ?; O' t1.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
( ~0 ^7 ?+ p4 y( N- L2.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。
# u9 T# v& ^6 H2 v结果——突变频谱的时空解析

  `( m# R! ]) L1 |" `' oTrunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
8 `& |& w" V  H9 e结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少

( F+ H4 t) T+ w  t2 f1 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

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。
: U5 A. @9 A; E! ~& `& H6 `讨论
) @6 W) ^  H- |6 E1.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 l, L& l1 Y! x' }* x9 |4 n' X2.基因组扩增和TP53、CDKN2A等抑癌基因的突变是EAC的驱动事件
/ U$ f4 T- w% W3.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
0 R6 w. D4 G8 F3 a转自吉因加科技微信订阅号