［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
+ X1 @( |; \' [1 t( P9 ]" bCancer Discov. Aug  2015

摘要
) _* l% V- J  ]5 s1.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
0 W8 j2 B2 G, J4 c( r7 z. J0 Z2.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
5 F! l- c7 _% `背景
( y, r1 c2 @! l; e+ t3 O0 `" B1.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
8 N; @% Z) y2 u! }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
$ ]5 ]" S$ L8 u, E
Multi-tumor regions
, ?  g3 Y; K& q" p1 O9 g方法
+ p  A2 Q$ k9 \" x# d. w& q
$ I, }: S0 V; ^/ e# n结果——体细胞突变的瘤内异质性
$ q9 p" W/ K) `& j$ J

以EAC005患者为例
  u8 r) f1 F5 w; G: P/ x$ b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
, k( Z2 h1 u% I7 N2.共享（橙色）突变：存在于1个以上的部位中
% o8 w* A9 e% r% o4 A  S. |3.NAC前的独有（红色）突变：仅存在NAC前的1个部位
4 M* v/ x: q8 W* S4.NAC后的独有（绿色）突变：仅存在NAC后的1个部位
, w7 G9 R, z8 Y$ `3 I& O0 y后三类均属heterogenous突变

" o: U8 f/ B1 y/ E4 s% u9 G) x' d其余7例患者的进化分析

' v7 i2 P0 L) E6 w0 x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。

* n4 \5 p- Q' O* W7 ~5 d# V, ]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。

0 m$ A% z1 }2 f) p2 D结果显示：
5 j- K; F6 q0 [: F1.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

1 Q# @1 j8 C+ @/ B5 Y1 Q* O" MM-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。
; ?) s0 i9 @: ^, \; s4 t3 w( J/ R结果——突变频谱的时空解析
' b9 Q1 c% g9 K+ g
6 Z2 q/ F6 W+ \: e( Z# a$ D8 l0 {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

2 W- s' H* S5 n5 x5 t* E' S( S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
  ~" [$ h0 C7 B
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。
; ~8 ~+ z) \9 I( v; f讨论
$ h( k0 H9 C1 Z7 w- I1.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
; E/ f# o) Z- t0 P: G0 @% x0 T  l! T2.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
2 g' i+ D. @& y7 Z2 ~5 E. k4.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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