［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
3 `3 [& f! Q! X4 d2 S( hCancer Discov. Aug  2015

摘要
; d/ G( U% M5 Q0 P" `4 }5 h1 S1.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
( N5 J; a' a  K, p背景
9 F$ P0 t2 N* a( \+ D$ R1.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
4 v' _" L0 {( S1 ^+ k; ?% p2.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
5 d6 T0 T8 L7 F, d: V4 i# ?( p3.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
& S9 o( I% h, B$ @" Q2 N9 `+ Q5 ^8 O# N
Multi-tumor regions
9 K4 r* z4 i) Q! P, |5 k6 ~0 K4 a& L方法

结果——体细胞突变的瘤内异质性

以EAC005患者为例
" u) I5 r0 z& u  z6 M) C' L) e) K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：
5 G, i8 c" G8 g; d1.主干（蓝色，ubiquitous）突变：存在于肿瘤组织的所有部位
) K0 G& z5 }. }2.共享（橙色）突变：存在于1个以上的部位中
6 ?/ e# b0 O: v+ s4 r) B8 c6 m3.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
8 j/ u4 W3 a5 R- M; s+ S: i后三类均属heterogenous突变
4 M; D3 r0 S' f& X; }0 C) m9 x& D* J) P
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。
4 h9 u" c, C0 {% w
! ~5 q: k& r9 k1 n, X$ J* ]) Z6 p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：
3 Z4 K( ^; h0 K8 {' w1 r, w1.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
4 m- ^+ m/ ?8 D3 q2.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 P, U& m2 |  k  J0 |. |$ N3 t( r5 j
M-seq结果还显示EAC样本中还存在大量的拷贝数变异
5 B7 i9 N+ N! r3 X" I1.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
! T  C# @. X6 ?" h  z
3 N  h) ~, g, x! @# v8 i; LTrunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
: N3 a: d. B" s. ^- v3 b8 c  F! J! l结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少
1 ?; |* p" |3 N2 _% ^8 g' N
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
; U) {$ M; H: S4 K8 ~
+ O9 M9 l% a, d2 q, L3 `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
' w, @! [/ ]+ o5 J% y1.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
( |3 t6 x2 x  \9 J2.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
0 m7 `# h# K% R8 Z6 V4.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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