［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
! j; \, u% `  z/ _  NCancer Discov. Aug  2015

" B, R: s3 V) _( w& c9 X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
- J2 q, v# m8 o, t7 }7 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
, r+ w2 |) E2 Z, [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
: Z* p1 x, A9 l( m( A  i9 I背景
  a8 B6 _. E9 X# K' z) Q1 q1.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

- v7 \8 z; |; W0 \! p( JMulti-tumor regions
方法
1 {0 X& \. q6 P# x8 t  r' m
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：
7 q3 {4 u( E2 k1.主干（蓝色，ubiquitous）突变：存在于肿瘤组织的所有部位
  J3 Q6 i4 X& ?3 }/ N+ B) b2.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
4.NAC后的独有（绿色）突变：仅存在NAC后的1个部位
" ?( _4 m3 B, v/ l+ P) h9 _6 }后三类均属heterogenous突变
. {1 @& t6 \7 x* V/ @7 ?$ D7 ]
9 t, L+ V; }2 A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。

- h% B9 Q9 [) d4 S" X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。
8 T& B! T, g1 G0 v! P1 i9 }
% V7 P! ?! Q, {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
6 c4 d- \, M- R3 H2.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
0 L9 o: t0 u% l& w7 t# ]& R
2 e, [% `, b9 N" p! O/ a$ nM-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
& N: s  J2 A/ K3 F7 j8 ~2 H+ l
2 C; E! J7 W2 v  A( HTrunk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
6 y" V8 K: I3 h1 K
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
, d* y0 x4 X7 B$ ?  g
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
# P3 z0 j; `& C# @' \8 `, h3.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 o" f+ J/ r- g) t0 @9 q1 \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
转自吉因加科技微信订阅号