［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
: u" {& ^- c6 q. O0 i- `3 lCancer 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
9 S! Z& ?0 v! y6 F) t+ f  S# R$ `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
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
背景
; ?, H( K9 H9 J2 G. |7 V1.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
% ^- {8 i- k* b$ v1 R( U! p2.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
6 x. ]0 W0 [* w3 \8 [' N1 {  `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
& s! N& }) T5 L$ @6 d8 {方法
! m: [: ?3 m, [4 x
% J. p5 r8 V% n; ~6 Z( h结果——体细胞突变的瘤内异质性

以EAC005患者为例
/ g! R. h6 `6 I% n( u/ L3 Q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
% w+ @" C( Y* T- g2.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
0 I+ K; Q# v  U, j4.NAC后的独有（绿色）突变：仅存在NAC后的1个部位
6 f" A1 \9 D2 w6 p! ^后三类均属heterogenous突变

# j  Z( S  d1 [9 f! A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。

/ y! Z/ V" W/ X3 f1 C$ z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。
& O9 ^0 }( E9 Y
' {' k- f- @  A) M# x% a; W7 K0 `结果显示：
8 L4 {/ E* J8 v( y  _1 T1 A1.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
, Q: t7 |. H8 D2.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
( Y! z; A% k" u" K5 K! N
- ~; y! A# b: S2 a5 L( ]4 @$ dM-seq结果还显示EAC样本中还存在大量的拷贝数变异
/ M' Z2 [  ]! a% m! W1.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。
# l, G0 F. c$ n) Y. o/ u# `结果——突变频谱的时空解析

, Z! g5 n. q; E. G1 u* o& tTrunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
4 X. R4 G* D# q  r' ^; ?- m结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少
2 i7 [8 Y8 e" [! O4 X* R
; j" f! b) g* y0 U, K" T8 f; h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 Q3 Z9 O% I3 }* z4 R6 R
8 X% g$ L! x& H5 k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。
9 U5 ?* B" j) a" v5 l1 e- q# Z$ ^讨论
) j3 K2 s. F- b1 q  u! A* a1.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
4 m4 i7 F' |' c* {6 \* O, |' m3.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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