［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
- J) ~. Z) f# f# e6 |5 z3 u7 s. ?Cancer Discov. Aug  2015

摘要
2 ~/ Z4 J! _; Q; Q% ]/ O0 f1.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 Y/ C4 c9 B: I/ k2.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
8 M' o1 M$ p" i' ^3 }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
( v6 u+ y2 {1 l: c5 u; U背景
+ D: }/ X0 [1 D0 X, W" @* P1.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
, A7 o7 A0 B2 v7 N2.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

* N# O! k$ G% u2 U0 S2 ?# pMulti-tumor regions
+ }, }/ w0 e5 e7 `' n. C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：
% @! H8 v8 f' D1 C/ {1.主干（蓝色，ubiquitous）突变：存在于肿瘤组织的所有部位
9 A4 \6 O; t0 W+ I! 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
4.NAC后的独有（绿色）突变：仅存在NAC后的1个部位
9 H7 X  a; C' j6 H. g& A后三类均属heterogenous突变
3 j( a1 _2 b8 E3 y: {( S/ v1 c* r
其余7例患者的进化分析

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。
' J9 D% ~4 \: f9 u" @) G
6 t: _: O4 s: r3 H6 _+ _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
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

5 y8 ?+ b; H8 e; w8 |" v, k& WM-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
8 x& _' C9 W% Q& O3 [+ M+ {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。
' ]  q  i$ c4 }& W* H2 B1 [( \结果——突变频谱的时空解析
/ E" t! u$ g; b% ~! n
$ F4 I) f: p, J. ?8 a% c) jTrunk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
3 d% m: E5 X8 r
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 t( Q: z# I5 |) J5 b5 {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
# M  p2 s/ f2 E3 |8 M: 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
转自吉因加科技微信订阅号
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