［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
Cancer Discov. Aug  2015

摘要
- q6 o2 |5 I9 j2 O* P1.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
+ X  c+ O$ ^- p8 T! z, ]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
; g+ F1 q' @7 h0 D; K3.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
# f, x& @0 x4 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

, e' Y* k0 y  ^& M2 `/ x5 {Multi-tumor regions
方法

# c6 P& F7 P+ R% J  n  E) B结果——体细胞突变的瘤内异质性
- x& L8 o; }8 e. O/ Y2 G

以EAC005患者为例
$ C" W( F* `4 Q4 P. U; }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：
- N) q" t$ r7 m& u+ W$ ]7 d1.主干（蓝色，ubiquitous）突变：存在于肿瘤组织的所有部位
) v% i. p" l* F9 s, j& K0 q2.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
后三类均属heterogenous突变

9 y. n1 r, D& X, c+ Z" Z5 o6 a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。

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。
8 W* ]2 k  Y  U, ^% R* S+ m+ e, m
结果显示：
, ^7 r" H' h" k9 S1.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
: m( m: U8 I! l2.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
0 s$ ?% @* e3 C
& `" @+ q1 Z4 W0 t9 b1 o$ b' p) p3 EM-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
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
+ l( b7 P: Z( N/ o* g3 T' V
% R: v- D5 s6 ]" O) `4 b& FTrunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
6 A# z& D/ s3 v. `结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少

" Y! @% C: t! p# }9 ?. ?5 Y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
5 b( z* k! b: c* a6 U; U
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
( r: x- j) u% O4 E  @( [( ^# |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
3 {4 ?. j7 Y8 s: y. p6 _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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