［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
  d$ C+ P3 F. m2 }, U; l/ KCancer 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
2 `" |, ^8 n% V/ d0 S2.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
# F1 [+ ^3 }6 y- ^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
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
2 k6 B! }9 P. M2 Z0 t+ j' ?  d" ?0 L) o2.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
; q' y6 }8 h8 M' v3.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
& f& T1 z1 ^* m9 T- _. m) T
! {0 R. l5 g7 i9 R: w$ Y0 F2 H8 `Multi-tumor regions
方法

; V0 k8 X. m* {2 U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：
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 L9 h' y, T# I& }/ Q4 ?! p- k3 ~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
6 d' y/ {1 ]* D1 J" S2 C* D" n. X  W后三类均属heterogenous突变
( k9 ~. ]1 y# A1 @1 V+ ?' t
+ Q- K# q+ c0 z6 M2 q其余7例患者的进化分析
0 V% {: r# `$ K. K
( F  n7 Z8 z/ U$ f! }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。
5 F/ N5 `; U. t9 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。
  }0 T! e& 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
0 `8 `' D) L  r. E6 k2.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
5 |9 l5 j, u* T) c2 J" ?$ g$ \6 Z1.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。
结果——突变频谱的时空解析

9 q' U9 o5 V5 C3 H1 K2 j) fTrunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
3 _3 |, N1 }. B5 X/ a+ R, _1 u结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少

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
+ n; J( R6 U, j4 U! z( K4 a0 W
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
0 G0 T1 I& H, H( g9 j3 p6 S3 Q# d2.基因组扩增和TP53、CDKN2A等抑癌基因的突变是EAC的驱动事件
* x) @3 i0 q0 C  g* Z0 O8 A0 H( @6 Y3.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
* Z8 A: l' D* }  o; S+ ]! A4.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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