［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
( ~2 `/ T% w/ uCancer Discov. Aug  2015

摘要
( J4 }& J4 W) u9 J8 ]* `6 u1.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
9 Q+ Y3 C1 o8 C5 f" |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
( b% v. t# w9 i7 i' S" l3.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
6 ~; Q& Z2 F/ U; M4.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
. o) |' S. t  e背景
. m. X( M5 T# o( D* ^1 B6 {* \6 M* b1.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
, ~: B+ X8 F& {7 J* z+ Z, E2.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
) i$ z2 J6 m8 c5 i# K+ j( w! p7 E
0 W8 m- S% h2 I+ t6 EMulti-tumor regions
方法

$ }: T7 \" K' F, O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：
! ?- n0 U" O. s6 R$ e( Z' E1.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
- k* E8 Z# |1 a3 D, B$ |后三类均属heterogenous突变
3 u: S; F. A+ w: B% T) C" o
. ~9 X; b/ @" g' C( J其余7例患者的进化分析
9 ~+ s& c: r- x' y& b: e
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 I" g3 y2 Y% |% f! ]
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。
7 \& H" a% A0 t
& M5 S" V9 \( ?: l  \- N# Z6 c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
; g8 b6 T( {4 Q2 R, X( 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
, h+ q2 N# W6 y7 F. _5 l
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
) J4 |8 V8 h$ e6 N# p  h) 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
1 u' w- o% J; |2 o/ a) @
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
; P3 U. E1 d5 k* Y; _" s3 y
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。
讨论
! y2 [& s: j! t1.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
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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