［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
  O0 K  G( D& ]. r$ R! kCancer Discov. Aug  2015

摘要
2 ]; H) c; o# N: R& D9 N# g1.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
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
1 h9 ~  n2 s, Y9 M3 i. K; U7 e2.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
& z9 e/ \  i4 a+ Z& @! k& |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

! T3 F! Q7 R0 E* d6 p, LMulti-tumor regions
方法
8 ]5 J+ G- q+ _3 t3 X
结果——体细胞突变的瘤内异质性
6 S5 m0 Q9 S# ]7 z) s

以EAC005患者为例
( a7 g( E$ T* g9 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：
2 D! N) u0 e; I. U6 f( S1.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
) d+ [; ?+ t6 }' K- Q3 ~/ X4.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

其余7例患者的进化分析

0 q  n. Q1 m% z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。

% H* I. p9 ^% E. l( [9 U' n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。
5 M1 r, v4 \# Y3 S  u, e. [/ w
9 F$ R2 k! ~/ F7 L( D结果显示：
7 ], j* H7 m- ]& e1.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
4 J8 y  v+ Z  [  k* a2.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

& E. V0 _' R9 b" G1 v0 qM-seq结果还显示EAC样本中还存在大量的拷贝数变异
. o% c, Z8 z7 s: X- q' ]8 U# E! D1.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
: G1 X# @- c( }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。
8 z; h$ C* h% s, E/ G7 \4 i结果——突变频谱的时空解析
) h$ D/ F2 x# M1 b0 ^
, S3 m7 K, a" @' h4 }Trunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
9 X8 @7 M0 u6 l# K- D6 }结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少
' E* Z) I# Z( d5 v# Q! v! O1 S
* k2 q; t# S& V$ F: J- Z: d6 ~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。
4 d( H; H, z- Q; l, A讨论
* C: c+ c  i8 y; {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 O% j7 p+ U+ q2.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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