［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 u$ C$ M2 g. p: ~" l' {) YCancer Discov. Aug  2015

摘要
# C' S& ]  e2 c6 R, {' [( E! q" U( R1.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
# ^, w# P" C3 O9 w. O2.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
  Y  U& C+ f# M. `! X* |2 @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
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
; a: a, x$ z; }
% j$ Y  N% J( i9 ^- r3 `8 L+ u$ ZMulti-tumor regions
3 h4 Y5 k9 w; O" O- W4 {; B1 e方法
/ a# \3 j" [, U8 l* _0 }2 @- `* i" t
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
2.共享（橙色）突变：存在于1个以上的部位中
( U& A# N6 A4 j" q$ K7 ^' [% @2 C3.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
4 C! H, V9 u$ `) B! i: G/ P后三类均属heterogenous突变
; m3 W* @2 y% h; X, t
, s1 H* [; f: |) ~6 T$ E0 B. f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。
4 c9 J  n. G4 `! I
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。

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 D& R2 ^6 O! f, u! a* ^4 {' ~  S2.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 e# {: U# T4 o9 n6 Z, h: r1.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
$ K1 p  h' U7 M. ^' J2.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

Trunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
! r+ j, y' x* h- W  q结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少
8 n! y! q( W# {9 J! d# g: l
$ D, L0 ~5 d. P0 Q2 E) s$ H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
1 r1 p+ {: i0 v0 V
2 c* Q* G$ S, k/ N7 }7 i/ N0 @0 c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
7 y& \+ W5 I) A  ^4 F1.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
8 X& c/ m* @8 q4 Q$ T3.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
! U! z3 _9 |  \4 s! [4 f7 [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
) c4 ]! ?7 M& }) T& O' l+ T9 C转自吉因加科技微信订阅号