［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
Cancer Discov. Aug  2015

; @, \6 _8 \' v! [1 v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.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
7 s6 c8 o, ~9 d, G. r* w4.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
4 ?- V  o# H& h( c: S& }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
" u- s  v. B( B, V, H2.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
7 g/ }  g8 y, F& q2 H* x
- P; _& R- H3 u/ vMulti-tumor regions
% A2 p7 ]) N1 \8 ?方法

% ]/ ^  t2 Q0 j1 D* p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
& x7 W  P4 Q& ?8 H2.共享（橙色）突变：存在于1个以上的部位中
4 L; j: V' _6 e5 u& G4 T7 B, Q3.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
# g5 y4 |$ }: |) G0 O0 w6 d后三类均属heterogenous突变

; K1 v7 C; c$ b5 ^+ E5 n6 Z# J! U' g其余7例患者的进化分析
. l5 ?3 y) u9 J. O8 d
: a/ o0 u7 p( D+ O5 p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。
3 c8 p: F# Y: I* |/ g
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。
! r! e% Q9 L( X& |6 m
+ b& T6 B% u& q' t) Q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
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

M-seq结果还显示EAC样本中还存在大量的拷贝数变异
# }* W1 m$ p4 ^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
$ S3 Y8 a; ?& M. X# W2 _9 z2.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 x7 t1 o0 l6 q
& U# }7 U+ P/ [6 _Trunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
4 k) ^. n% @" M3 h. i$ [结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少
- |( k: N7 G; F7 s
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。
# T" F" d4 D. `3 p) E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
* e' j' L. p* M8 Q$ Q! W/ q2.基因组扩增和TP53、CDKN2A等抑癌基因的突变是EAC的驱动事件
% i. i" K' b$ e5 W0 w' K6 N7 G3.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
; C0 x5 u# }9 J8 ]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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