［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

. {3 p+ _: v9 d8 ?+ ^  Y/ l5 `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
# t$ x$ N2 W2 i8 B3 U  T* D, y2.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
, Z+ E! o- e7 `6 W7 H+ |1 Y4.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
7 S0 H$ I; f! z) a" N/ L# s! W+ i2.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
4 }+ M4 B/ c$ c' M7 L' d0 r5 P3.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
% S* ]8 Q! ?, n+ U% |0 z5 H/ j4 h
  I/ B* |! J: ?7 XMulti-tumor regions
3 [- N( U$ W; K9 }6 p7 A+ `& o+ A方法
* m, |+ d$ j* s: d1 ^* b3 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：
6 z. Q9 A8 H4 l8 t% G4 n1.主干（蓝色，ubiquitous）突变：存在于肿瘤组织的所有部位
2 X- S5 O( |" I. K9 E2.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
  Q+ y3 r- \& v) N8 H4 V4.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
3 U5 N4 H5 L5 L2 X+ ^, U
% @; }2 T0 h+ P( a( _6 A其余7例患者的进化分析

$ m/ u- X" z, Y) I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。
8 z- b; S, N% C! P4 s2 t
$ n. {$ o% d/ Y0 d' k5 U: A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。
9 s* Q: ]* r2 m& o& u; ~
结果显示：
: _; g6 [1 R7 E5 ^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
  u* ^5 E+ D' V3 n# y
' F; y+ ~3 u9 C- _! i1 X1 l( RM-seq结果还显示EAC样本中还存在大量的拷贝数变异
8 \7 q0 m, `' m* Q5 t1.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 b( |( W/ ^0 e3 L2.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
1 l9 G" i3 j7 o# |0 s$ S3 j2 Z
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
9 \5 j# t/ A6 F) ~6 y9 W; }
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。
讨论
' p' y+ N$ w+ L; P7 {* `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
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
' a6 f3 c& k% g  z, d  L4.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
5 e4 Y) f! x6 t9 Z' n: A转自吉因加科技微信订阅号
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