［文献解读］NGS时代肿瘤的异质性研究

Implications of Tumor Clonal Heterogeneity in the Era of Next-Generation Sequencing
Trends in Cancer Nov 2015

文章概述

1.肿瘤一般包含主克隆和多重亚克隆。多克隆组合差异明显，导致肿瘤异质性的产生；

2.肿瘤异质性与肿瘤发生发展，转移复发，以及耐药性的产生均有一定联系；

3.现阶段临床，基因突变多为“有或无”的二元分化模式，忽略了肿瘤的克隆复杂性。NGS的发展，为探讨肿瘤克隆异质性的临床意义提供了技术支持。

文章亮点

1.综述类文章，详细介绍了结合NGS技术的肿瘤分子层面异质性研究，概念讲解透彻，逻辑关系清晰；

2.主要针对血液系统肿瘤的克隆异质性研究，并同实体瘤相关研究进行了比较分析；

3.提倡多部位、多节点取样，全面反映肿瘤克隆异质性，实现肿瘤负荷的实时监控；

4.对NGS技术平台下的4种测序方法进行了比较分析，提出应根据实际情况来选择具体的测序方式；

5.与临床联系紧密，对现阶段临床异质性研究的问题进行了总结，具体阐述了如何实现“从技术到临床”的转化。

研究背景

1.二代测序技术发展迅猛，能够更全面透彻的展现出肿瘤克隆景观，为进一步完善肿瘤异质性分析奠定了基础；

2.人们已认识到肿瘤异质性与治疗效果、患者预后等方面有着十分紧密的联系，但如何证实这种联系，并将其应用于临床上，这方面仍需要大量的相关研究

肿瘤的克隆进化

1.瘤间异质性和瘤内异质性普遍存在，近期研究显示瘤内异质性对治疗疗效有临床意义；

2.从同一祖克隆分化出不同突变亚群，而后经过连续的选择过程，最终导致肿瘤的产生；

3.驱动突变和乘客突变的多样性组合造成了每一个肿瘤、每一簇克隆的遗传特异性，并最终为每一名患者个体的癌症提供了独特的分子印迹；

1.克隆群的线性和分支进化模式

2.线性进化包含一系列突变的不断积累；

3.肿瘤亚克隆能够依循一种类似“allopatric speciation”的方式进行进化；

4.亚克隆间能够呈现对抗或协同的关系。

Biological and therapeutic impact of intratumor heterogeneity in cancer evolution.Cancer Cell. 2015 Jan 12;27(1):15-26. doi:10.1016/j.ccell.2014.12.001.

NGS数据分析肿瘤克隆性

1.基于变异等位基因分数（VAF）做克隆性分析，VAF计算方法为变异reads数与总reads数之比，如右图所示；

2.对骨髓增生异常综合征（MDS）患者骨髓抽出物中的5个细胞（4个肿瘤细胞，灰色；一个正常细胞，棕色）DNA进行NGS检测，发现U2AF1突变存在于所有3.肿瘤细胞，而ASXL1突变只存在于3个肿瘤细胞中，提示U2AF1突变可能为主克隆，而U2AF1突变为亚克隆。

NGS数据分析肿瘤克隆性

1.MDS与继发性AML中477中突变聚簇分析结果，共分为5簇克隆，在MDS或AML中的克隆大小以相应坐标轴的VAF表示；

2.根据左图中VAF数据重建从MDS到继发性AML的克隆进化过程，提示单点突变的监控无法反映肿瘤负荷的改变。

肿瘤克隆存在多样性和遗传特异性

1.通过全基因组测序对成人肿瘤的克隆异质性研究

2.血液肿瘤和实体瘤中都普遍存在克隆进化过程，也同样在诊断分型过程中受到异质性问题的影响；

3.实体瘤中这种影响更为严重，其亚克隆分布及actionable突变呈现均存在区域性差异，取样偏差会导致克隆分析的误差；

4.测序覆盖深度及空间异质性限制了克隆多样性的分析。

克隆异质性与临床的关系

1.肿瘤复发时的克隆进化存在两种模式：主克隆获得新的突变，或亚克隆变异扩增；

2.很多治疗方式（例如化疗）自身会影响肿瘤克隆进化的过程；

3.克隆对肿瘤的进化过程及转移复发有一定影响，因此，亚克隆的分布及变化模式能够提示治疗效果及患者预后。

通过突变VAF监测肿瘤负荷

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接［文献解读］NGS时代肿瘤的异质性研究
通过NGS测序分析发现3个克隆主克隆（橘色）和2个亚克隆（绿色、灰色），其中一个亚克隆在检测限以下；
治疗缓解期，所有克隆均在检测限以下；
复发时，其中一个亚克隆（灰色）成为主导，且通过高深度测序证实该克隆在最初就已存在于肿瘤细胞中；
NGS 4种主流测序方法比较：根据临床需要进行选择。
讨论
大规模平行测序技术的发展为我们展现了肿瘤遗传景观，增进了我们对多癌肿遗传多样性的认识，辨明了肿瘤复发时的驱动基因及遗传通路；
肿瘤包含主克隆及若干亚克隆，每个克隆都有独特的遗传特征，并对治疗有不同的反应，因而导致每名患者都是独立的“individual therapeutic problem”，需要区别对待；
增强对整个治疗过程中克隆多样性影响临床结局的认识，能够提高治疗效果，改善患者预后。
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