［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
3 y. @) P7 @  i: B' p/ |Cancer Discov. Aug  2015

# l4 {4 \3 t, d9 p6 ?+ b* O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
8 k/ Y3 a) e1 P- z' j9 ?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
6 x! I- J6 o' n' P! o% I4.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
3 [, t3 M' J+ O. m% R+ {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 K& F4 Y5 o5 a
Multi-tumor regions
方法

结果——体细胞突变的瘤内异质性
/ x$ |, M# H0 W6 g+ g

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：
! X9 C: E& @, Y/ i; g1.主干（蓝色，ubiquitous）突变：存在于肿瘤组织的所有部位
2.共享（橙色）突变：存在于1个以上的部位中
& R$ p% R; z  \5 _5 e8 m3.NAC前的独有（红色）突变：仅存在NAC前的1个部位
" }' a* f: _$ |4 D" d; t7 p( ^( w2 M8 O* j4.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
1 |" h. W  B- K1 a, c2 `5 a
其余7例患者的进化分析

! H' r: l& Y0 e; \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。
! G, s* j( \  g& [6 s/ b. b, g
! S) I$ Y% F' U1 ~, n6 U  b3 i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。

; q4 f6 L' b  `: t0 n7 [结果显示：
8 a! z- p% y* b1 G1 i9 P1.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 F* Z/ w' @$ 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

5 C9 f8 N6 m2 VM-seq结果还显示EAC样本中还存在大量的拷贝数变异
  W6 ~7 z6 A. D1.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
% ^+ e% \. r: ~: X& I' n2.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。
) N$ A& |% [- N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
; l. |! y4 _& j6 L; ~7 k结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少
. \7 S% H0 L$ [! 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
/ B' r! k0 c" f5 N0 E$ r8 w7 ?* {
+ W- G- }# x3 H9 F0 A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
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
  w/ }  X  j/ \- N' W0 `/ J0 C( A3.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
8 P' b, O2 _! L9 {8 X, {: c! O转自吉因加科技微信订阅号
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