［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
. y" ^; u% P9 j! eCancer Discov. Aug  2015

3 y$ X# D" W3 Q9 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
- V) U$ D6 a" K) N" R- _% g# ?7 c2.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
, v- g2 m: D+ l5 X) x" v% Z3.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
2 a5 |. A) H2 Q- N5 o7 h* O6 |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
) B3 o8 T$ u. H6 P1 i; e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
" k" V1 U% g% H! I: D2.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
. K3 h0 u7 W2 g. ?! Y  s; }, m3 M
结果——体细胞突变的瘤内异质性

以EAC005患者为例
' d( W0 A5 n% O% a  [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：
- p8 N! e& J4 W& E' O. }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
; a$ c7 N, @' N' X" F2 i3.NAC前的独有（红色）突变：仅存在NAC前的1个部位
! i& i. }" O- i. g& A, g4.NAC后的独有（绿色）突变：仅存在NAC后的1个部位
  M7 V9 ?8 E: E* t8 c后三类均属heterogenous突变

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。
! D/ S( e1 K7 E9 h/ N
0 a2 ^, w) m0 j5 v0 R8 G" e! j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。

结果显示：
) B$ \. {# |9 w4 ?8 ]! n$ L7 {: `& R1 p1.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
: r' ^" W( K- H2.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

. C/ r3 U0 n' ^8 D' b6 t) kM-seq结果还显示EAC样本中还存在大量的拷贝数变异
; n0 k0 a% ~& C1.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。
  a  n$ {. D, L- e" ]4 j0 R" ^5 O结果——突变频谱的时空解析

2 W' D' g' w% u4 D8 \# e* u3 }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

$ q# `& S# I: T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
2.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
- _6 ?2 Q6 O- ^3 G/ x4.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
5 m7 M' J$ |' e! \转自吉因加科技微信订阅号