［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
( p' r" U9 a8 p+ k8 n- o8 G1 D( a# GCancer Discov. Aug  2015

4 ~% h/ o6 r2 k' |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
/ k7 A; w; e5 o# t2.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
. G1 _* {9 p0 ~2 G/ ^) [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
% k. `* B, q  x# r% Q+ U背景
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
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7 x# v7 n8 d" ]" i2 ~$ QMulti-tumor regions
4 y3 P8 G4 n2 N2 t6 A方法
+ J# M# i* r& l4 [: ^
结果——体细胞突变的瘤内异质性

以EAC005患者为例
' `. p& \* ~5 S) q4 Z8 L3 c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
2.共享（橙色）突变：存在于1个以上的部位中
. Y# W" N8 M- v3 m9 N7 b1 g% C. L3.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
后三类均属heterogenous突变

其余7例患者的进化分析
! h& m. w  ?+ i3 Q9 Q( g
% ^! F" m0 j1 w2 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。
; y. f1 A" a4 |6 O. e( P
1 ~3 k# t" G. G6 D6 H" l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。
* x% X3 q- w' U7 l0 ]: u* q' U
6 P% D; o" T. w% y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
8 a% ^4 P) i, ^" @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

M-seq结果还显示EAC样本中还存在大量的拷贝数变异
% e& U" _' F1 W" P0 O& y% k4 g1.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
" s& o" j9 M) _# ~
* j! t2 A  x: p: l- K9 O$ |+ \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

' z! m, `/ c5 _; I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

1 X# d' I1 ?# v( l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。
' c( u' @8 ~- U讨论
6 c+ g8 i; H, u) t* U1.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
8 A3 H2 ~# P, w) {1 ~3 `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
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
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