［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
4 t5 X4 O( m8 h. e2 b( K- Q, i; @Cancer Discov. Aug  2015

摘要
8 s' D1 d. K) e& a& }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
7 Q! A. v# n9 C2.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
; u% {+ ^, J% C' H! e" N/ ]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
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
; c! j0 C4 v! |" O/ G' v/ s9 J3.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
& Q! K0 |; L! f$ h0 J7 [% t
9 w) ?: L  [" o% E8 s! e1 j7 EMulti-tumor regions
方法

结果——体细胞突变的瘤内异质性

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
# v1 H& f( _0 t% m) n/ f! |. m2.共享（橙色）突变：存在于1个以上的部位中
  B- K! l! f7 c0 P% ^4 s+ J( _3 k3.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
. h1 Q* S6 [% Z+ B2 H9 l+ c: j2 d, e后三类均属heterogenous突变

/ i; D' C; m+ g, f- ]1 G: T- Y2 c, A3 z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。
$ @( V- t9 \/ J9 e% s6 y& f2 l; W
; U. R/ Y' q& e. p! R4 ~6 R6 Y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! r' R- b0 z7 ]/ i
结果显示：
  P: n9 }- ~9 ~! ~# v' D8 q/ S1.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
5 O1 Q) D# i. v8 O5 b7 X2.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

; `& \3 g+ c% j, z1 |& OM-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
* q7 ~! z# T/ K# n0 r+ N2.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。
- q) y% O# N( y( o, L8 G结果——突变频谱的时空解析
, {7 K% O, h; o
Trunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
3 }& Z) X* F" L0 w3 x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

! M  H& x- z$ T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
( v, P  [& T' p  B, P5 L/ Q6 I3 k4.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
3 V# A- U% K- r- Y% `# |转自吉因加科技微信订阅号