［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

' `, ]3 H& s( X9 F9 h3 r' ~( u* c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
% _: ?1 {9 h/ H6 Y2.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
0 ~. k8 C1 D  r; C3.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
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
- Y  v% o' u* V0 l4 b* ?( a2.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
1 J) i0 A# u( c4 w6 W
3 E% J1 ]0 i/ W2 ~' `7 }Multi-tumor regions
方法

: a0 T) L) g+ _6 r( D: d结果——体细胞突变的瘤内异质性
7 O& [' l% H% c' _; p# B

以EAC005患者为例
6 `+ S1 _+ ^  n6 f# s6 a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：
5 {  S  @- u/ x7 P' u! G: f1.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
3.NAC前的独有（红色）突变：仅存在NAC前的1个部位
, p$ l: P6 J1 u4.NAC后的独有（绿色）突变：仅存在NAC后的1个部位
& ~- D+ F; Z+ x; X7 O4 Q后三类均属heterogenous突变
! F6 Y. }6 x7 _, M
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。
. Z' O7 E- m4 g& ~
  i5 e7 U: F1 n; ]' p! ^9 U1 J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。

5 j% ~+ h) E2 S4 l  N' c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
' A  u. O3 U2 j. J( `
M-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
& Z$ Y1 j0 d* q$ U$ u$ v  p& ~6 E8 {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。
( L  K/ f9 D; H1 t! c结果——突变频谱的时空解析
- ?% J) N/ W! r3 j' z" @9 k
( ?$ E& T. ~( pTrunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
, }* i! m) {) W- r. g5 y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

3 _, q" ]5 f! e* 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
2.基因组扩增和TP53、CDKN2A等抑癌基因的突变是EAC的驱动事件
* a* V) F9 y& G: V2 L+ a% M/ B3.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
9 L0 I9 |* E$ @0 i) s1 i0 D/ x2 U- x4.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
转自吉因加科技微信订阅号
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