［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

摘要
1.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
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 d- d; _6 w6 _背景
) y2 g- O/ p7 E5 L2 F2 e1.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
  u' z8 G& I) t8 g: Q3 F& v* Z0 {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
' C" X8 h5 X: o- a  @5 @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
4 z6 E; W% f- _0 e! E$ e! F
结果——体细胞突变的瘤内异质性
" r) k4 p% D" `$ {! G( l6 h3 {

以EAC005患者为例
+ i' u# _3 X) Y; G; v- G5 F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：
8 `/ c0 p) D5 O. T9 A# x1.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
' n; c: K$ ^! d! O+ J4.NAC后的独有（绿色）突变：仅存在NAC后的1个部位
5 P, q" k9 {; s) j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。
* {) S6 A3 h! D$ t% P: |) L
9 \% T8 m* h8 d3 q6 Y( k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。

1 q& X& y. y4 i( v结果显示：
/ y/ L; E5 I% D5 p1.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
% Y& P( H2 `7 d2 `( @
$ r/ f4 y7 k  q0 i7 mM-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
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。
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
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

' o6 z/ Q1 @3 @* R8 E: Y9 |) G# 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
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
1 }' e8 `' U+ w3 k4 r6 T- 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