［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
2 M" l" Q  N- b- jCancer Discov. Aug  2015

: h- H7 z: C& |$ H摘要
& p. n, q. ^. e* m  s% c1.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
& L# R  g6 }- t5 b, ?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
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
8 o* S: X, Y- F3 C1 g; s' b2 z背景
+ A* L7 F; q7 r- M0 v+ I/ U1 Y1.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
# b0 ?4 f1 b9 x0 r) X+ F2.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
# K: p/ Y, i! [5 G, e% n% F3.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" w  v# W; [% R: K
Multi-tumor regions
2 a9 _2 q# X( U& ^" ^) S; x" F' Q方法
( P; G: Y* k/ P& z) Z
结果——体细胞突变的瘤内异质性
  l& o0 ~# j' C, ^# Y/ u7 y& D

以EAC005患者为例
% v! n2 j8 @5 `# t0 V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：
! w# g1 }8 @/ J: T: D1.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
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
/ T2 J& e* \1 Y" {
其余7例患者的进化分析
; m% S8 o  e7 @% m$ z, s8 W* y% t
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。
9 i6 p5 f. i0 o6 h9 i* S1 Z
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。

3 H. F( B$ ~  o+ u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
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
$ R& v5 g) D. v- h' m2.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
2 e! ]* O% \3 I' L
1 j( [# {  S) d2 q% o( N) VTrunk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
/ V2 b. T- m3 c. E& v7 f+ a* A; B2 r
+ G: ^. v- h* ?8 R1 a9 U7 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
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: A: f' l" i6 R. l1 W0 p6 Q% W4.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
* t* A: n1 N4 ]转自吉因加科技微信订阅号