［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
7 \6 g+ ?0 c/ F: Z3 A* _' lCancer Discov. Aug  2015

摘要
5 W5 f4 W/ @2 W7 N" e3 y1.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
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
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
$ N) p, p+ S7 s* c0 N1.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
7 |" p! L$ e8 w. w' e! I2.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
% ?( w7 P# S' _! |" f% x# \6 n
6 c' \* e: P" ]- rMulti-tumor regions
! A. I/ P$ K( w7 R  g1 I6 e方法
4 J+ a7 ~6 P: x: r
/ D4 K" C" {; W+ B结果——体细胞突变的瘤内异质性
9 g% }$ F- {3 a- Y, c* Y

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
4 L( t6 n1 i* 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
: A; r$ C4 Q4 r3 I7 ~1 x& O- y5 Q1 Q后三类均属heterogenous突变
+ K# ^( @5 n' P# ^7 I6 t
其余7例患者的进化分析

% `1 [* d; f: B+ h" `/ 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。
3 c' p0 a# c- V+ s
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：
  C' N7 s, Q5 t1.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
" P: |- b( j, m2.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

9 ]1 b. E4 V% @. `0 W% S* k( gM-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
1 U3 I! A3 Z9 O$ ?" X' t2.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
8 E$ s8 i4 D( ~2 @/ c
+ |. p& `+ a% d- \% y' b0 c2 {% _Trunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
9 h9 J* H, G) e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
7 j  d6 U; R: d/ @* c
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。
- t0 w; k, Z8 @0 F  n# D+ A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
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
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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