［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
9 ~: Y, f7 v; S$ NCancer Discov. Aug  2015

* `6 X8 o- w; a- P3 k摘要
# S- j+ g6 z7 ]8 g8 Y, y% I1.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
; H! U1 \% ^9 C9 {2 D. h" E: u3.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
背景
% `4 \2 V/ T( g( l6 H% i0 O1.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 J$ L" R# t& m( L7 t2.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
) w8 E# o  \1 _  U+ a3 O- ~" D1 |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
# O, @  h' P. i7 |
0 s+ u( W9 ~$ f0 fMulti-tumor regions
方法
* |  y- ^( W( p& S8 d0 Q- C
结果——体细胞突变的瘤内异质性
6 g7 D: E- h6 ^# l3 E& O

以EAC005患者为例
" x# v; F3 U2 [/ v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
! C: _0 E+ R7 h3.NAC前的独有（红色）突变：仅存在NAC前的1个部位
. d6 n8 E: y) C( D4.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

其余7例患者的进化分析

5 a% t. p% Z# ^0 ^* 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。

2 e" {3 Z  x* Y* _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。
& i& `$ f- O; h4 u! C6 d
1 T7 s8 v7 f1 \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

M-seq结果还显示EAC样本中还存在大量的拷贝数变异
1 U& B5 g; ]' Z/ g6 R1.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
$ \9 x9 X8 T/ ?5 W, 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。
8 y8 @! G1 h" Z& j( u/ f结果——突变频谱的时空解析
, G" [- e6 r! p: V5 W
/ ~% M- H/ B* C  k' xTrunk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

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
: v( K" K3 W" h2 j5 O$ z9 J
& a; g: b  D# t3 e0 B2 B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。
" }+ S5 c. [7 a( `, \7 {* I2 i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
7 Y3 O; d3 h0 }( Z  v2.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
. M' t8 J5 X# z9 Q$ n2 y7 o4.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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