［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

摘要
9 H5 q/ }2 j4 v: j7 v4 T$ `. ]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
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
9 V7 F/ H1 W2 [: i+ s3.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
- V2 O' s7 Z/ u/ v2.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

! m5 P, M/ E# B! Q: G( [: ^" m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
  ?6 e( C  F! o1 N0 c2.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
; f* B* ^: x5 D" f. x: b& W% d4.NAC后的独有（绿色）突变：仅存在NAC后的1个部位
; V: ^/ I6 F$ s! i7 p# `( V) b后三类均属heterogenous突变

9 w0 _; a0 Z: Z" V$ Y/ q其余7例患者的进化分析
. Q  M1 _8 }/ N* v' l* ^! ~5 x
) B3 a- f& `2 B) {/ a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。

3 A9 i  e8 y' o( S9 l) D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。

2 W8 V/ W% u# v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
+ A- V! i! @; @; [# ]$ 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
$ U: p3 ~- A+ |8 s# y- Q7 x
2 n! ^) A& C+ l" cM-seq结果还显示EAC样本中还存在大量的拷贝数变异
: L  X8 \- Q& v1 n( ^. ]0 \, |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
3 S- O$ C5 [0 X* t; \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。
( k4 R, C5 _, h9 t结果——突变频谱的时空解析

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

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。
1 T" o3 `+ k; P) A' N8 ~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
* `$ c( K- N: @& H1 Y! c3.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
& ~! \; h( f6 v1 [7 G4.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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