［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
: ~6 k+ S+ l3 w( W0 x  w% [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
; O" m' x. S: E* }2 u. F2.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
4 o1 M! y3 r! f* r- j* \2 Z背景
3 C7 ^; b, N; s1.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
9 \; o3 W& ^+ o+ W) y2.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
1 t; x+ e* J; ?# ?, ~, w3.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
5 Z, W: P4 J; u9 x# P) p
3 J, _' @! _/ c( fMulti-tumor regions
* m" c' O/ K+ G& ~0 s$ y3 }方法
+ V, a2 j+ J9 l8 Z& s6 Z9 y( z/ h
结果——体细胞突变的瘤内异质性
( |/ a) i# I7 V3 Q" Q; Z

以EAC005患者为例
2 V! y; ]  Q% ~9 S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 S" n+ G) |; _1 }1.主干（蓝色，ubiquitous）突变：存在于肿瘤组织的所有部位
9 }; P) l2 i9 Q/ b* W% C2.共享（橙色）突变：存在于1个以上的部位中
+ o$ u  m: Y  j) u# y1 F" D3.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
5 ~1 ?) u: b0 y6 E, u2 d! `后三类均属heterogenous突变

其余7例患者的进化分析

$ J* y% I$ H# @9 d1 _6 F/ {1 i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。
4 @- ^2 x# t1 U( h
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：
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 o3 E3 e2 Y) T8 f+ p! B1 d" F, v2.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-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
( t0 |; f: G+ e; ~
Trunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
) Y* T' V" I; V# M$ i结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少
0 P: N4 O$ e! i$ |# u: c! J
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
$ F# k' ~" p2 k$ T0 E# j8 I
) s  q. ^8 l- k7 f, J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
* L- z4 J# X! ^* x& T0 X1.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
% y% q% n5 l3 B- |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
0 M+ ?2 K( U6 H9 p% Q$ P! a4.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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