［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

: |8 j2 \/ O) b9 h# w6 L. A6 @摘要
0 s$ k, B6 w/ }/ m- f# J' N1.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
# t, O) L! D1 R3 ?1 e8 |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 C' O6 B, Y" ]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

/ b! {' r* y. sMulti-tumor regions
0 h" @: `9 c# P3 }, ~2 I1 Z2 P方法
1 G7 w, t0 S7 m0 E" U3 e
结果——体细胞突变的瘤内异质性
2 ^. j" c% Y+ A$ }! Z- o

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 ], o" J# T- J3 D, c: x) \9 w5 ~1.主干（蓝色，ubiquitous）突变：存在于肿瘤组织的所有部位
/ k* L- {  ^/ W2 O) V2.共享（橙色）突变：存在于1个以上的部位中
9 w* g7 G8 W0 a3.NAC前的独有（红色）突变：仅存在NAC前的1个部位
7 ^, y( K2 j1 D9 M4.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

2 m  Z3 O$ M2 r0 L其余7例患者的进化分析

  z- F6 J+ F6 N8 `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。
* x( N0 m0 C( D
! a, d/ Y! g& N8 M; W( e! k- {1 e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
% s# Q1 Y* i5 N9 O; Y% [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
  f: |' f8 Z7 C4 t6 _0 `  W5 A1.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

# f! T: {% c! w5 e& DTrunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
+ E4 K/ a* n  g1 g6 C3 u- b( Q结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少
: G3 t, ?' _5 I' L: S/ {
: \6 K/ [0 k8 V* t: T: Q1 w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 k9 I& m9 ~5 x3 F
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
$ M  n4 i& u% _3 d; P0 ]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
2 n0 ^' x% V; B+ F! N7 \转自吉因加科技微信订阅号