［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

& N: M, A2 o  \. |+ c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
; p$ ]5 I( p6 C( {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
背景
7 k( H- ^4 B, g% j! [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
# u& |- q7 x: k* B" t) s3.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

Multi-tumor regions
方法
# R- a' N; C* s) U; B" R6 m5 a
) B/ B( E" c) R7 B& k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：
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
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
  a6 o4 S3 b  a7 Y( S9 k1 }, v后三类均属heterogenous突变
$ V) {: i& P; x
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。

7 f  X+ z2 o+ \  e$ C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。

$ p7 |: S( v9 s. c结果显示：
0 }; {; N$ L% Q3 H1.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.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
: }' Z  N: S0 e) k1.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
0 X/ b* K; l! Z# N9 J! O) o0 c4 C2.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
9 ]: U, U# Y4 K- Y
5 s$ l- m! f2 m, V# w; n* K) v" z6 [3 ~Trunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
, p9 @. Y4 @6 T$ z* {2 v6 c5 L结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少
. l7 s% O4 h! t9 B1 Z- y
! p, ]. q( _; x8 H5 Z4 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。
2 }2 B. O6 E% k' p# D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
! t4 N, S: i6 ^7 `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
/ O* w# @& Y* X! q& P: `* t" Y4.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
' U8 W( F) j2 C. o" W  T; f转自吉因加科技微信订阅号