［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
7 H+ T9 ]( t; W% }7 fCancer Discov. Aug  2015

" W" X. |+ d1 p2 A* a摘要
( `2 [" t& `0 ^7 ]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
6 }! I4 N! F* Q- ~: n9 r3 l! K2 P- v, H3.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
/ D+ _8 z; D! ~7 {背景
0 S% N( [1 _( |3 k1.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
2.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 U' l. _% u: w* k3.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

* K0 \, k8 I, |: L% z+ u. ^# {Multi-tumor regions
方法

2 }2 V0 v* V0 P; i4 }结果——体细胞突变的瘤内异质性
" m9 M( _3 @, a: E" g) ?

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：
9 J0 r' q9 {# [1.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
) }6 F  r& t! M+ j' Z3.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
+ @1 _; w& S: q& q后三类均属heterogenous突变
" ?( Y% N8 ]8 T& n# ~+ P
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。

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。

9 H% P& o3 P' b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
6 R5 a, Q, O" P" N2.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
3 A3 _$ x- q, u1 ?5 L" H; d2.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。
9 ~7 O8 s9 G  L2 O& d* Q+ l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
9 T$ r, W6 p/ k  Z5 F2 y5 R% j6 Y; \8 c结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少
6 ~- P( p# H3 h; t  H; n/ _* l
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
" A( A- m7 d- f# H1 Y1.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
$ b( [* S3 J2 l  N- h7 R- ^8 p2.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
( F; }. ?+ V; K6 S( p- b& ^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
转自吉因加科技微信订阅号
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