［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
7 B% C% H/ d. p# I3 _/ ^Cancer Discov. Aug  2015

# A& h# S4 i: U, k8 r6 x- u+ c) r+ j摘要
; S6 K, [9 R% ~2 d1.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 ^8 T: ?& u3 G& A+ k/ `) e# Q2.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
- p# w9 L4 t, U8 p- {# y# _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
+ y3 O; m' A. j# z1.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
3 W* w: R3 [+ T0 @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
方法

& r  z# j/ t, {# `5 D8 |结果——体细胞突变的瘤内异质性
4 _/ R4 }. W- Q: ~# J. q( ~# d

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
7 F2 _, w7 W* ^) x& ~8 v2.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
9 c% W- C5 u- H) ?. g7 m* J9 S, V( g4.NAC后的独有（绿色）突变：仅存在NAC后的1个部位
( s- q+ y, \' a8 B8 u7 O4 Y" [后三类均属heterogenous突变

其余7例患者的进化分析

' w( x! V5 S; r$ f" A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。

1 A3 H, ]  q/ ]" o+ u, s, z  v6 a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：
# m% r/ c7 @( d1 l+ ^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
& X+ t& {/ v4 }+ J7 d( t( y2.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
  D7 U6 j7 q8 A3 P
6 T( x; ]$ f+ ~6 i; B1 |M-seq结果还显示EAC样本中还存在大量的拷贝数变异
7 o. }, n& b+ Y& L8 n  d5 g1.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
. x; {1 \% a& r: i* [/ T2.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
. v, y- u7 V3 y$ {/ q& g% W
) V; ?" C1 ~; r# ETrunk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
3 e7 f- K3 A- H/ S
) }" y$ N, ?+ i$ `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
! u8 |+ v# ]2 _# Q. a: Q
& f0 ^, p# c6 h3 [( i7 b  i+ c( D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
& b' f+ \) K- G* z6 j. p4 Q1.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
) }) [) e8 ?& b, B2.基因组扩增和TP53、CDKN2A等抑癌基因的突变是EAC的驱动事件
2 a$ D  b, {  _& B3.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
. f4 k0 n4 X" H& D# I4.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
转自吉因加科技微信订阅号
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