［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

+ Y: N6 ^9 J6 S$ y% x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
6 o, U2 r  \( g+ s2 i* ]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
, n( Y! n4 n$ l2 B3.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
# Z( V7 ?3 e, U4 H8 ?5 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
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

Multi-tumor regions
方法

5 z- t2 v- H+ y. ?结果——体细胞突变的瘤内异质性

以EAC005患者为例
. x  h; |0 N' p5 C" ?7 d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 J( _8 b! H! m# v0 Q# R9 }& Z* H1.主干（蓝色，ubiquitous）突变：存在于肿瘤组织的所有部位
; \2 Y1 W* b( a8 t( V: d$ u2.共享（橙色）突变：存在于1个以上的部位中
" R% K2 I5 P) ^) Y3.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

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。

结果显示：
( A# }% j$ z% u5 r% d( F3 r+ E1.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
( J) k4 D  r4 J3 \7 r4 H# P2.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 \5 P; p+ L; E8 {
M-seq结果还显示EAC样本中还存在大量的拷贝数变异
+ A  J% M  y5 e1.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
: A* W$ k/ }' Q& N( l, o9 U2.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。
4 a& l+ U% d. J5 I结果——突变频谱的时空解析
! u" [8 H; ]# c4 X- {* w
) D1 w  _$ @- q2 E, kTrunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
9 J  y! R$ X# J' q+ a结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少

; C+ O+ {7 Q+ H/ n' d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; P1 Y1 G7 F3 X
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。
  n% \( G+ L. H2 s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
% y' p0 ~3 s- y) G& F) M) r1 U2.基因组扩增和TP53、CDKN2A等抑癌基因的突变是EAC的驱动事件
" V( F$ I0 S3 f3.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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