［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
& Q6 A4 X5 K! {" UCancer Discov. Aug  2015

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
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
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
$ o& C3 Q( t7 C0 q背景
& u9 ]  q/ Y  N4 m) h1.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
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
! `8 D8 E8 y+ b8 s! ^' G( e
3 u4 h" i$ T6 @Multi-tumor regions
) x2 X, c0 x  [  J/ o+ v7 }3 j) ]方法

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
9 e( E: x+ h$ q6 I. D8 }! ^2.共享（橙色）突变：存在于1个以上的部位中
5 Q* W7 v3 ~+ q3.NAC前的独有（红色）突变：仅存在NAC前的1个部位
4.NAC后的独有（绿色）突变：仅存在NAC后的1个部位
* y3 ^2 T6 b# x9 F后三类均属heterogenous突变
9 a. d- V( h" e$ ~
, Y7 y" p9 M! l% k% m/ N% Z0 W其余7例患者的进化分析
! A) ]" S; \* s1 R$ w" p# x
! O; R# l& i) V, t( ^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。

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。

. T& W4 c3 O9 `3 B0 R9 B结果显示：
' M7 e8 b( M, U! U4 T1.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
9 Z, p+ i7 |0 P) |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
( d, U3 s& B" l, `, Z( @3 G7 w& @# y
# N7 q( O) W" L% s2 BM-seq结果还显示EAC样本中还存在大量的拷贝数变异
  u- i4 x* l3 @) P! ~( x1.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
. ?' A; D2 {. g2.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
" x  i8 ~) W% b) q5 D* G6 Q
Trunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
5 G8 v, N' A, f1 b! t" v) o结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少
+ l( O; v( ?8 e6 A9 F" T. b# P
( T5 {. ?/ C+ s. g8 C8 B9 x& f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
# Q/ W! |' ], f
2 p8 O8 L2 h" z' u( G$ P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。
7 ?' i2 Q! z, ?! ?讨论
! A/ y% J  f7 t- v  L1.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
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
1 K" O- K1 u- g& x/ w转自吉因加科技微信订阅号
/ y/ X- s6 z7 X1 J