［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

6 C9 ^/ K  q; q' w摘要
- L' H5 ~3 `  A& L1.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
+ Q( j  m. S' y8 n3.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
* K6 K5 Q( ?5 B; U! c2.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
: s, R: B  _6 u6 B; M+ s3.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
. P( i4 f! \( L, H0 t方法

结果——体细胞突变的瘤内异质性

以EAC005患者为例
" s3 q$ Z$ ?7 }6 i! h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：
1.主干（蓝色，ubiquitous）突变：存在于肿瘤组织的所有部位
, t6 E0 `7 D! i% q, i8 F! a7 ^2.共享（橙色）突变：存在于1个以上的部位中
' k3 O& C! s3 W" p2 R4 E7 N, F3.NAC前的独有（红色）突变：仅存在NAC前的1个部位
0 [& [( m2 M; s" r1 E4.NAC后的独有（绿色）突变：仅存在NAC后的1个部位
, q$ ~' O. p: T2 ^1 u: }$ ]1 n后三类均属heterogenous突变
2 ?0 i2 ?' b  J& i+ H" K
其余7例患者的进化分析
0 ~+ o3 r% R8 r/ h
; i. Y" [9 \6 p3 O2 n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( t; K4 p. U$ 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。
8 }" p  w$ ^' X2 ?! w% f
, P  h' C# y) x' r6 a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
7 d+ N! j+ r: v; F: k
M-seq结果还显示EAC样本中还存在大量的拷贝数变异
1.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。
结果——突变频谱的时空解析

3 p  B( f* F  k8 G5 ITrunk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
8 c, l( U6 [* @) M8 U- [$ D
: T9 A: ^$ ]4 R# p3 D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
- J* o5 p. G* [' _+ O5 |5 c
% R6 v, }" j7 ]+ i  g$ c# _% [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
0 D+ H( H4 k- _  D( p; 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
4 a2 a1 S8 I" J2.基因组扩增和TP53、CDKN2A等抑癌基因的突变是EAC的驱动事件
( I- O' s# r. m; ?0 _1 d8 ^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
; }  u1 R$ d& U" g. \& d4.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
% w- @! o- l% Y, T2 S' C8 N4 i转自吉因加科技微信订阅号
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