［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
  ^% ?( {! O6 x1 n( _Cancer Discov. Aug  2015

摘要
$ G3 K4 w3 Y1 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
8 O# U" B# p. V2.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
: `1 S9 [. x6 D, Y6 e$ [* H" w3.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 t  Z+ v0 n" w+ z6 a& u4.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
0 ]) r0 A8 G# s% s3 J' Q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
9 s2 y+ A% \) C9 i$ A. |' k3 p! R2.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

) `+ @) C& V! `7 N0 d+ c2 X$ YMulti-tumor regions
方法

* ^; \0 f9 k9 k* p# ]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
2.共享（橙色）突变：存在于1个以上的部位中
. b: N( l% f5 i2 a/ [9 @3.NAC前的独有（红色）突变：仅存在NAC前的1个部位
$ ]9 W0 p% {- s$ R. c" d0 k4.NAC后的独有（绿色）突变：仅存在NAC后的1个部位
7 S& J8 \: f2 \% O3 n  P& h后三类均属heterogenous突变
% Y7 f- ^7 F4 _) [7 f
其余7例患者的进化分析
' x1 k& a  L* z. w. I& 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。
/ d' |- N7 p) G) U1 P  ]+ e
" D6 Q, Q2 ]  i  L/ }7 v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。
0 i4 m% E( I  h4 k; K( ~
+ s& C. Y1 s+ L4 ~" u  r6 s( I2 ^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
1 Q7 ?2 }  n/ a$ d2.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

; x% t$ l9 D" IM-seq结果还显示EAC样本中还存在大量的拷贝数变异
2 c. {7 W5 _; r% T5 _$ ~  K1.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
1 e: T7 `' L& t! ?8 ^! G/ J7 o, {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。
结果——突变频谱的时空解析
, B; ^$ ^* P8 a0 H
Trunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
. v  T5 W8 U( Y0 B7 F: f( C; ~结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少
) e* W$ f5 |1 l8 V. T
/ j# u* _+ _+ ^  i: Q) v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 `) o8 ]$ A4 a; n, h! W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 E6 t3 T# H  {' d% [2.基因组扩增和TP53、CDKN2A等抑癌基因的突变是EAC的驱动事件
. K0 T5 [. M9 H/ ~, z: r5 |: U/ I3.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
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