［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
! G4 r/ B# \7 V; j# q2 |Cancer Discov. Aug  2015

7 X! d# @& b. a& u" Z: a8 F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 W0 H5 Q$ h1 e2.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
1 f) l' G5 Y- {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
1 G8 p/ W# u5 B2.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
9 y' q- x1 q4 `; r) _, |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
方法

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：
6 V' g3 d, B+ q0 k' _' J5 Z( f1 x8 ~1.主干（蓝色，ubiquitous）突变：存在于肿瘤组织的所有部位
) G. ^" \: y% ^, X+ n2.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
8 N$ [5 H0 D/ e9 M后三类均属heterogenous突变
/ `- v- B& ^) I# t1 P" {. k7 n
其余7例患者的进化分析
( w& ^2 R+ x$ f6 l
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。
3 y  a0 t/ Q; p% E& t
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。

- B1 A+ p4 c" t% D& C5 H0 V结果显示：
, N* i1 x- L) M1.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
( c' c2 t6 Q% d- ^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
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
: H7 k  k! c( t2.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
/ {. s2 e: f0 t6 j/ v
& e; B' z2 \9 _' Q2 j5 nTrunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
& J" S) z; h3 e  H" D, c结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少
6 F: k9 Z& y. K  f3 S+ ]
& b- |+ w3 N4 E7 y/ W$ B6 I( X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 \, r" a0 h# F( V/ a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。
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
+ ?# T$ X2 h1 _! \: x2 G5 f2.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
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
9 O' [+ |, A4 V: l' u; K转自吉因加科技微信订阅号
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