［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
) U6 E/ S3 v% |Cancer Discov. Aug  2015

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
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
. e$ H$ C& i2 T6 p! v3.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 v& t/ X0 _; p  R7 t$ V4.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
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
4 O6 A5 X" ~- [9 O2.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

Multi-tumor regions
8 v) [: j$ x8 }/ T3 M3 H* T方法

结果——体细胞突变的瘤内异质性
- v" Y3 }) r7 B( M2 j# s

以EAC005患者为例
! m* P( g8 r8 `! j  ]5 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：
' H. ~9 y' V' Y1.主干（蓝色，ubiquitous）突变：存在于肿瘤组织的所有部位
2 m* E" o! B$ f# B+ i) ^% ^2.共享（橙色）突变：存在于1个以上的部位中
- @( x! O; Y4 U: u# _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
后三类均属heterogenous突变
" E) p. B% {* Y2 k$ `9 k; s
% ?" t% G+ b3 [5 r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。
! }9 o1 R" a. s# N4 a7 W1 ?& w
3 L8 o1 I/ v: e0 ?9 y3 q, Y8 M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。
) ^/ _# K7 H9 b+ @2 E  p
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
7 ?- y, ]2 s9 v4 @  m2.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
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。
结果——突变频谱的时空解析

9 ]( ]0 B, p# M. iTrunk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

7 E1 h, u7 H8 Y0 P9 D  c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
2 @! j! g4 Y7 w( @# s3 H; B0 A. h, X
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。
6 ]* t% Q) v! {; L0 R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
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
: j2 m0 z7 k2 B$ A. 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
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