［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

, f1 }4 u! n7 p* l1 v摘要
: s$ o- y# ?# a8 j# `1 u1.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
5 j& K* \8 p0 V' E1 R" `$ J) ]- A2.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 m/ r* p+ t' o9 r. R3.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
( u- h: K1 I6 }1 `- N" [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
0 o' F5 F1 J) N0 I4 N1 a9 N/ M3.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
! k6 K2 s# [) n. n
Multi-tumor regions
方法

结果——体细胞突变的瘤内异质性

以EAC005患者为例
# ~2 d0 n, q/ i) A( [" i8 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
4 T% h% V& Q1 \2 D2.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
" h6 D+ v) P, @% m7 a4.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

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。
, }- m5 a0 k' \
; D: R; w, \3 m0 _0 T* e! q5 ?  F# V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。

: Y/ f) _8 {; K6 F4 z4 S; V2 V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/ t1 `  e) f; Y1 `
M-seq结果还显示EAC样本中还存在大量的拷贝数变异
  Q7 W  F0 J' H3 S+ O1 I, j, Q1.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。
* q) S( `+ i  h结果——突变频谱的时空解析

- O$ q7 i2 Q7 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
/ P& P; F: R- X' m) m
# e4 f3 r+ Z: U! l/ ]8 q* J+ c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
. z$ O+ Z; i+ @0 k  S; `$ W% B
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
5 f  l- A! {7 R  y3.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
2 D# ]4 \2 k! V6 }6 G2 q转自吉因加科技微信订阅号