［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
! M! [+ ^% o6 Q) [! KCancer 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
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
' l' n1 X2 r/ ?0 |! \2 ]2 J7 Y4.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
8 f# U# i. J2 Y# C- ?" |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 \# b7 v/ T) ?# V. M2.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
# T+ h: l5 T+ Z0 t0 H+ B/ Q3.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

, S0 Y; i% I! ~: C( Q& p% SMulti-tumor regions
, Z. ]  O9 e! {# c/ g方法
. i6 u2 p, [9 ]) Z! ^
结果——体细胞突变的瘤内异质性
" E8 f; x" U) Z% F  W0 u

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
5 c4 S# P$ a* U. h0 K8 E% n8 F2.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
5 m( V* \) m- ~5 C; l$ ]0 o8 j9 _4.NAC后的独有（绿色）突变：仅存在NAC后的1个部位
; q8 j  I; B1 x. J后三类均属heterogenous突变

* N7 {5 B' S2 ]9 M9 ]# K" U0 J其余7例患者的进化分析
" i' t, q' l. o; K% N; V! f
4 N! U: H- K- t: n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。
8 K% n9 m8 p; M7 H
/ J6 X6 G9 l0 I9 |3 Y5 N# g5 {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* u  _. [8 V
- `& w, g/ y" d) @1 W% F结果显示：
& \  D1 s5 c) A0 H/ u: ~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
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
; R. V$ |9 z  r) N: _
( z4 K- {: Y, c* K) j* @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

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

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
" p" @1 I) O% V1 S; j" P. [; t
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 x& `) i- }% N* C) m+ Z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
' J1 _- V: V$ h- k% q+ g2.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
' I1 z, o& Y) @0 T! ^9 q9 l4.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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