［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
) N* q2 V, B: y7 ~  I: VCancer Discov. Aug  2015

摘要
9 x! ?+ t3 e: X$ }$ n/ A1.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
9 v) U  }: S/ p/ o) M2.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
3 H) S9 @' D- i6 u" m4.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
. k: X3 v6 c2 W- g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
0 A: A9 w- K+ p: `* f: E% C; {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

Multi-tumor regions
( `9 s3 G0 G" J" s方法
) U; S+ v- j# b. p
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：
- T3 }2 }3 X8 M- _3 c5 q6 ?/ v$ l1.主干（蓝色，ubiquitous）突变：存在于肿瘤组织的所有部位
3 l/ s# e, V0 I) E. v8 \/ S$ q0 k# o2.共享（橙色）突变：存在于1个以上的部位中
! ^7 b4 e2 c( w' \8 f: p3.NAC前的独有（红色）突变：仅存在NAC前的1个部位
% L8 u4 T- v& N. Y9 y2 f* i1 I4.NAC后的独有（绿色）突变：仅存在NAC后的1个部位
! s" t' @# ]2 I+ R9 X后三类均属heterogenous突变
4 D! ?# ~8 j. a1 b: y# }
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。

" ]& T6 i6 Q) `6 M& Q% l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。

- c) ?# x" w4 u) u9 w) b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
( s9 [5 V4 Z. \! [* ]
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
- U' c! S9 q4 V2.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
+ q9 y/ u/ k  j# i6 G5 R8 u
Trunk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

0 [, m* M7 F$ O  d* I4 w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
, I$ }2 ~, B7 r5 f
$ V- q# x. D  s  ?! j4 ^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。
: J# w9 I' |5 k" @, Y* Z- S" ^: f% X讨论
3 Q: a1 i4 E/ z8 k! H  ?8 c* K1.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
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