Clonal expansion in aged normal tissues has been implicated in the development of cancer. However, the chronology and risk dependence of the expansion are poorly understood. Here we intensively sequence 682 micro-scale oesophageal samples and show, in physiologically normal oesophageal epithelia, the progressive age-related expansion of clones that carry mutations in driver genes (predominantly NOTCH1), which is substantially accelerated by alcohol consumption and by smoking. Driver-mutated clones emerge multifocally from early childhood and increase their number and size with ageing, and ultimately replace almost the entire oesophageal epithelium in the extremely elderly. Compared with mutations in oesophageal cancer, there is a marked overrepresentation of NOTCH1 and PPM1D mutations in physiologically normal oesophageal epithelia; these mutations can be acquired before late adolescence (as early as early infancy) and significantly increase in number with heavy smoking and drinking. The remodelling of the oesophageal epithelium by driver-mutated clones is an inevitable consequence of normal ageing, which-depending on lifestyle risks-may affect cancer development.

Abstract Understanding the properties of human leukocyte antigen (HLA) peptides (HLAp) is essential for cancer precision medicine, while the direct identification of HLAp from a tiny piece of clinical tissues by mass spectrometry (MS) is still confronted with technical challenges. Here, to overcome that hindrances, high-field asymmetric waveform ion mobility spectrometry (FAIMS) is introduced to conduct differential ion mobility (DIM)-MS by seamless gas-phase fractionation optimal for scarce samples. The global-immunopeptidomics analysis enables in-depth identification of 44,785 HLAp, including 2 neoantigens with KRAS-G12V and CPPED1-R228Q from stage IV colorectal cancer (CRC) tissues obtained from 17 subjects. Comparison of tissue-based personal immunopeptidome disclosed cancer-specific processing of HLAp. Since the direct identification of neoantigens from CRC tissues suggests more potential neoantigens have yet to been identified, the targeted-immunopeptidomics by screening-oriented parallel reaction monitoring (PRM) has been established and identified two more neoantigens with oncogenic KRAS. The targeted-immunopeptidomics analysis clarifies the presentation of aimed neoantigens, including neoantigens that are unpredictable by computational algorithms. The comprehensive-immunopeptidomics approach combining the FAIMS-assisted DIM-MS and the screening-oriented PRM contributes the direct and effective identification of HLAp and emerging neoantigens from clinical tissue samples, as an advanced strategy to identify the authentic and recurrent neoantigens for cancer immunotherapy.