［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# d- ?1 ?' t/ X* t5 ^- zCancer 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
/ `) s9 R: m' W; Z" j+ r3 c, C4.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
, q% \  E, j, N$ T- V! @7 @' k! ^" p2.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
( _2 s# B1 M& }& C- F3 Y3.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
+ o0 L+ p" O: n0 q- Z0 ~
1 d! X3 N/ ]- L: ^) WMulti-tumor regions
方法

结果——体细胞突变的瘤内异质性
4 a; }+ `  F1 x' r( j6 b. t+ `5 D0 q! k

以EAC005患者为例
) A9 b5 _' W7 }+ |* Y" b1 M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
  B6 Z- h# |% g( t( S2.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
后三类均属heterogenous突变
3 e1 L: ^8 ?! R
) L+ y: m, h0 J% F其余7例患者的进化分析

, x& Z2 l% f  x9 x- T5 l2 P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。
2 Y/ \" A7 `4 J- ^: r8 T: i" 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。

# h! |0 W& ~* l& {. F7 J5 {3 h" j; X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
( a2 P- y1 d5 S" U: E  x9 S! r, {/ 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

M-seq结果还显示EAC样本中还存在大量的拷贝数变异
% h, o+ h% r. a1 R3 V- U0 _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
! I2 R4 m2 Y  `  i4 w: ~) t: 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。
结果——突变频谱的时空解析

1 l8 ~, [# Y6 H$ N5 fTrunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
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

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
8 w0 d  n) L, j) F2 S3 j1.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
转自吉因加科技微信订阅号