［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
/ O" `4 v( H5 Y3 j/ GCancer Discov. Aug  2015

* \0 r# Y( O( u9 \( ]' Z8 R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
% B# {+ b' I* p  O. S0 n2 [3 A3 d6 M8 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
1 D2 a) _8 {7 Z1 L! w0 q6 l' x3.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
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
" ?; C* R3 K8 s2 [( e' L. z! N& F2.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
8 E" M1 M# e2 }! C: ]$ m
: O& H7 [. Z6 zMulti-tumor regions
) O( U. P4 Q1 y, f8 t6 R方法

1 g$ V: @( `$ l; {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 z5 x% h% o; l1.主干（蓝色，ubiquitous）突变：存在于肿瘤组织的所有部位
# |+ y* Z1 ?9 F# ^3 j* \7 d2.共享（橙色）突变：存在于1个以上的部位中
5 F( G% F1 g! o4 U6 S3.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
0 `6 w& _: D) Y6 m. p. v! l. V% l后三类均属heterogenous突变
0 p( R: f3 H& O& e. h8 w
其余7例患者的进化分析
2 w" A# j% ~1 |: @
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。
1 Y0 d9 u* Q  `. U' \
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。

结果显示：
$ }$ m% Q9 P. S; {4 \! p" I' y1.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
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
7 s/ ]) {' H$ u1 c2 d9 N
. }' ?" z1 m; |% LM-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
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。
% g. H- I, M0 J  B1 {! G4 V  Y8 f5 F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
结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少
1 W5 E$ T: Q5 N3 Z
8 N3 t7 j3 ^+ T+ Q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 I) `4 ^& W8 v; ~" \4 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
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
. U7 N, N; c2 `+ M4.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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