［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
8 Q9 X. @+ n1 p) g5 R6 g1.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
$ X6 M  Q3 r  ]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
0 Q3 s5 Y  i0 j+ d3.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

, R* W2 g( X* i& zMulti-tumor regions
方法
* J( ^* g! Q  c( l5 h# L
结果——体细胞突变的瘤内异质性
' z1 V/ I: d, ]: Q! _4 k, E& k

以EAC005患者为例
' B6 j0 M# [9 H+ [- m! T8 M* Z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 B6 O9 H& W5 D( I* d1.主干（蓝色，ubiquitous）突变：存在于肿瘤组织的所有部位
9 A( H6 \' B+ Q8 Q( R2.共享（橙色）突变：存在于1个以上的部位中
8 `& J& t" T/ s$ N/ b& o3.NAC前的独有（红色）突变：仅存在NAC前的1个部位
: ?$ v) n6 t* i$ [8 C0 w4.NAC后的独有（绿色）突变：仅存在NAC后的1个部位
7 B5 c/ h/ _: D2 l6 _后三类均属heterogenous突变
3 K0 u; h/ T6 G1 ~1 w+ N) `
其余7例患者的进化分析

' y/ \6 y5 Z, }3 P: |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。
/ Q9 d# A" L  o6 x, Z
5 y+ {, C! f4 b  x8 K4 h7 u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。

' z" Q" ]- \: R  C) S* U结果显示：
* Z- M  b' P! G1 n; 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

9 u7 L3 z/ B9 [( q; AM-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。
, l# ^; n8 S5 [1 U6 R7 W结果——突变频谱的时空解析

' A7 `, a2 R7 I& t9 Q5 P! ^, kTrunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
* k0 e! s4 p/ k9 R结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少

" \3 u1 l+ ]4 }2 \+ }6 i4 ?5 y$ g' t* v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。
3 ~, _! M9 g) u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
9 O. p) X2 k7 j3 v6 p& ~; _, o4 |2.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
6 x- _* ~- f/ ~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
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