［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
: s% ^5 Y" m) i1 L; q* P0 Z- [7 OCancer Discov. Aug  2015

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
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
3 e( a# o/ Y( Q  s: Z* ?1 {( X4.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
" r6 G+ S& }1 `! q6 X背景
' i3 r  N" z' ^; |4 @, }4 J/ @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
- o7 h. N8 ?! p1 z2 |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
- |  _% T# |% p' y, f+ x: Z, {方法
7 \% H5 R* t& o" r
( _8 K2 D4 R- O. K( a& e6 W, ]- V结果——体细胞突变的瘤内异质性
. J0 p1 d* r6 U: e

以EAC005患者为例
/ `, J. k( D$ \! U! z2 ^' U* S/ j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：
* |' P. e4 E. I9 `* v  ~9 s1.主干（蓝色，ubiquitous）突变：存在于肿瘤组织的所有部位
! x1 E: t8 L0 L( O2.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& @  W; t) l- u; G# u5 r4.NAC后的独有（绿色）突变：仅存在NAC后的1个部位
; g8 M* G  O% u0 c& j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。

5 C* Z8 H1 B) R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。

% d, K# M$ x) j. H+ @2 A- g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
6 J2 F+ H5 R: @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
! n; d- T; I3 k2.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
. B' T  ~; i* u# h7 G
Trunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
, F2 V; E- t. S* W' }- u9 V结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少
5 A2 c* B8 P0 d1 f. C
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

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
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
; ?7 k  U9 y# g+ ^1 |4 X  g7 L4.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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