［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

7 p2 M. b. z% }, i6 G+ u: e' G; Z( P! Z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
9 }% W2 ]  d5 L8 [1 i9 X2.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
6 _3 T. ?6 M3 _5 _$ c% E3.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
背景
% T6 o- J, {) U/ z* S! ?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
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
- u7 ?  C& `9 ?/ S7 m
Multi-tumor regions
方法
) r' J- a/ g, L( F9 x% K
" g2 Z7 K7 A! |- o1 |7 k- `结果——体细胞突变的瘤内异质性
* A2 r2 m- L* S; L: k

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
# a3 |. w+ |' }# L: u# Z2.共享（橙色）突变：存在于1个以上的部位中
: K9 N8 \9 p0 r2 D& N1 t5 u3.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
1 w+ p# g8 W+ ]) M9 M后三类均属heterogenous突变
9 f- c1 ?7 `: Q' W
其余7例患者的进化分析

- k' A% c" H/ J* S) W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。
. O+ M6 L; R6 H0 U4 ~; p! N% w. R
7 E! Q$ ^+ V& Y$ Q: Z7 a* ~* S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
0 S0 f. m* P: }" I* Q  N, A% R! j2.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

/ z# G; t, |1 \6 B1 pM-seq结果还显示EAC样本中还存在大量的拷贝数变异
4 [9 Y. d# P# `2 {% Y- q1.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
/ e  Y+ e; a: v0 ^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

) p% _( Y6 {: W0 l$ gTrunk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
- m5 W1 O6 @# N' Y5 R! w1 z) 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

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
& A' R8 v5 ~) X. f6 p# Z6 u4 J3.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
3 z# k2 B) w+ D' r8 q# U7 {  e* x转自吉因加科技微信订阅号
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