［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
6 z6 n0 e6 d* m9 a: xCancer Discov. Aug  2015

5 x- o" o. L: r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
9 D; R) ~) W7 w9 I2.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
' A% Z, Q9 f: R+ n9 L+ r2.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
/ b# t+ P  x9 ^5 j# O/ B3.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
, f! f& v: h- w( u2 u0 A
Multi-tumor regions
3 r& `. n2 G1 D$ V0 s方法
! t& l, S; [) _3 [; Y
9 \, v7 ~5 V) U# w( a( x结果——体细胞突变的瘤内异质性

以EAC005患者为例
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
2.共享（橙色）突变：存在于1个以上的部位中
$ K! ^7 `7 K8 j7 B% N3.NAC前的独有（红色）突变：仅存在NAC前的1个部位
6 N, P$ B6 Q* M4 \6 R+ Y1 C4.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
0 N5 t9 O' ^, T+ A
其余7例患者的进化分析

. }! o( {# X7 x: E# F: G; |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。
. Y  M8 G* R( j0 n$ ?  [
- {( Q! ]1 E3 ?7 a: E1 k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：
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
6 p( n0 B8 r5 G) P2.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
2 T  Q' j5 h( X
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
7 z8 j# v( v& @' T2 |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。
9 {, _* }2 m' W; _结果——突变频谱的时空解析
! \  s( @- s# n5 J$ f  \& W
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

/ f. r# \, U7 t" W! y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
3 L, A+ ~; X! H1 M( g5 p
' o: ]1 J! D8 p3 I0 q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。
- E( h3 W. ]  O( i' v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
3 q2 ^) t' d' b% S. \+ u6 A2.基因组扩增和TP53、CDKN2A等抑癌基因的突变是EAC的驱动事件
3 {1 @* M5 t7 H; I' V3.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
- ?9 k7 w0 U1 `; y. {转自吉因加科技微信订阅号