食管癌是全球最常见的恶性肿瘤之一。我国食管癌以鳞癌为主，位居恶性肿瘤死亡的第四位，总体五年生存率尚不足20%，严重威胁人民的健康甚至生命。王明荣研究员课题组对中国食管癌进行了全基因组高通量基因突变和拷贝数畸变分析，发现TP53、KMT2D、NOTCH1、ZNF750、PIK3CA、NFE2L2、CDKN2A等基因存在重要功能突变，8q24.21、7p11.2、11q13.2-13.3等9个基因组区域和3p14.2、9p21.3等5个区域分别存在高水平扩增和纯合性缺失，较全面地揭示了中国食管癌的基因组畸变谱，鉴定出多个信号通路异常和一批潜在分子靶点。

在上述工作基础上，他们进一步研究了食管癌基因组畸变（包括突变、拷贝数改变、甲基化异常）的瘤内异质性及克隆进化，根据基因突变分布的异质性绘制了肿瘤的进化树，在所有肿瘤区域均存在的突变被定义为“树干”突变，只存在于部分肿瘤区域的突变被定义为“分支”突变，发现平均35.8%的突变存在空间异质性。为了探索食管癌基因组的进化过程，他们鉴定了潜在的驱动突变。从总体上看，“树干”突变中驱动突变显著多于乘客突变，提示驱动突变在肿瘤进化过程中为相对早期的事件。他们发现，“树干”上只有22.4%的驱动突变涉及癌基因，其余均为抑癌基因，包括TP53、NOTCH1、KMT2D等；而“分支”上的一半驱动突变位于癌基因内，包括PIK3CA、KIT、MTOR等。观察食管癌中突变进化的时间动态特征，发现与“树干”突变相比，与年龄相关的突变标签（Signature 1）在“分支”突变中的比例显著降低，而与DNA损伤修复相关的标签（Signature 3和15）在“分支”突变中的比例则显著升高。

通过分析各肿瘤不同区域中突变的克隆状态，发现一些基因突变在某个区域为克隆性突变，而在其它区域完全不存在，表现出“克隆优势”的假象。例如，PIK3CA（M1043I）在一个病例的两个肿瘤区域中完全检测不到，而在另两个区域均显示“克隆优势”。该结果表明，对于肿瘤进化过程中的晚期事件（“分支”突变），如果取材时只取到肿瘤中检测不到的区域，必然会对整个肿瘤造成误判，很可能会低估突变频率。文中强调了针对肿瘤标本进行多点取材对提高基因突变检测敏感度的重要性。

他们进一步分析了所有的靶点分子和相关信号通路，发现PI3K/MTOR通路、KIT、AURKA、CCND2等靶点改变通常为晚期事件（“分支”及亚克隆），而ERBB4、FGFR2、BRCA2、ATM、TP53等靶点改变通常为早期事件（“树干”及克隆）。值得注意的是，当抑制晚期事件时，很可能会使没有该突变的细胞获得生长优势；相比之下，早期事件则更有潜力成为治疗靶点。

为了验证基因突变的肿瘤内部异质性，他们同时对基因组拷贝数畸变和甲基化水平异常进行了分析，发现二者也存在明显的异质性。重要的是，根据甲基化水平构建的表观基因组进化树与根据基因突变构建的进化树形状非常相似，表明基因突变和甲基化在食管癌肿瘤进化过程中均发挥了重要作用。

以上工作郝佳洁作为第一作者、王明荣作为通讯作者于2016年10月17日由Nature Genetics在线发表，这些工作拓展了对食管癌的认识，为阐明食管癌发生发展的分子机理、研发食管癌的分子标志和靶向药物奠定了理论基础。