ctDNA用于分子残余肿瘤的早检:滴血验癌的时代?

对于经过根治性手术切除后的局限性肺癌患者，如能早期鉴别诊断分子残余肿瘤(molecular residual disease，MRD)，则可及早进行辅助治疗的干预、延长患者的生存。针对这一命题，来自斯坦福大学的Maximilian Diehn教授团队近期在肿瘤学定期期刊Cancer Discovery上发表了重要研究成果。该研究纳入了40例经过根治性手术切除的I-III期肺癌患者及54例健康人群作为对照，采用基于肿瘤个体化深度测序谱(cancer personalized profling by deep sequencing，CAPP-seq)、分析了入组患者的255份循环肿瘤DNA(ctDNA)标本。94%的肿瘤复发患者在术后首次血标本中即可检测ctDNA阳性。ctDNA检测阳性可早于约72%的影像学诊断的肿瘤复发，中位提前诊断时间为5.2个月。此外，53%的ctDNA阳性患者对TKI或免疫抑制剂应答良好。研究者认为，基于CAPP-seq的ctDNA可用于早期诊断分子残余肿瘤或肿瘤复发、在肿瘤负荷最低的时机及早进行个体化辅助治疗。

背景

目前，局限性肺癌可通过以根治性手术切除为主、综合辅助/新辅助放疗、化疗或其他全身治疗的手段达到长期无病生存。常规的一线根治性治疗方案结束以后，临床上多以采用定期影像学检查以监测肿瘤是否复发。但是，影像学检查只能检测肉眼可见的复发肿瘤，且较难与治疗相关的组织改变相鉴别，由此贻误最佳治疗时机。如能在肿瘤进展至肉眼可见的状态之前即早期诊断分子残余肿瘤(MRD)，则可在肿瘤负荷较低的情况下、及早进行辅助治疗干预、延长患者生存。侵入性较低的液体活检在早诊方面有其独特优势。ctDNA也已在肠癌等术后监测中应用。但既往研究中，ctDNA在超过50%的肿瘤复发患者中检测阴性，其敏感性和特异性着实令人堪忧。

为了深入探索如何提高ctDNA检测灵敏度的问题，研究者采用基于肿瘤个体化深度测序谱(cancer personalized profling by deep sequencing，CAPP-seq)，着重分析患者的ctDNA，以此检测根治性术后、肺癌复发的早诊。

方法

1.研究流程概况:(详见下图)

2.血标本检测:

入组患者在治疗前、治疗期间及随访期间(每隔2至6个月)均定期留取血标本，同时接受影像学检查(CT或PET/CT)(详见下图)。

结果

1. 入组患者:

研究入组40例活检确诊的肺癌患者和54例健康对照人群，共留取255个血标本和肿瘤标本。40例肺癌患者中，非小细胞肺癌37例，小细胞肺癌3例;其中，Ib期肺癌患者7例(18%)、II期或III期肺癌患者33例(82%)。

2. 治疗前ctDNA:

该研究使用的188-kb的CAPP-seq可检测出128个常见于肺癌的突变基因。入组的40例肺癌患者中，37例(93%)患者存在ctDNA阳性，平均存在5个突变基因、中位等位基因突变频率为0.62%，约为既往检测出的转移性肺腺癌突变频率的1/10。

治疗前检测阳性的非同义突变多位驱动基因，如TP53, KRAS, KEAP1, EGFR, STK11, NF1，CDKN2A等。

其中，既往研究报道的、在非小细胞肺癌和小细胞肺癌中具有统计学意义的突变基因列为后续驱动基因，仅占18%;其余82%的“其他突变”基因多为无明确功能的旁路基因(详见下图C)。该比例与TCGA数据库中1178例非小细胞肺癌患者基因突变谱较为类似。

为分析CAPP-seq法的临床特异性，研究者分析了54例健康成人血浆中的游离DNA。从ROC曲线(图D)可以看出，AUC达0.97，灵敏度和特异性分别为93%、96%，高于单独用驱动基因突变或其他突变。

治疗前ctDNA在腺癌、鳞癌、其他NSCLC及SCLC中的检测率分别为89%、93%、100%、100%。在治疗前ctDNA即为阳性的肺癌患者中，ctDNA的浓度与肿瘤代谢体积高度相关(Pearson r = 0.55, P = 0.0004;图E)、且在II-III期肺癌患者中较高(P = 0.002;图F)。

3.ctDNA的动态监测 vs. 影像学诊断:

随后，研究者动态监测37例治疗前ctDNA阳性肺癌患者的术后ctDNA变化。其中20例患者存在1次或1次以上的术后ctDNA阳性(54%)，且该20例患者均出现后续的肿瘤复发。术后ctDNA分析显示，35%仅存在驱动基因突变阳性，35%仅存在旁路基因突变，两类突变均阴性者占30%。检测率最高的突变基因为TP53, KRAS, EGFR及KEAP1。术后ctDNA阳性的患者，其无病生存及总生存均较差(P

ctDNA阳性检测可早于72%的影像学诊断的肿瘤复发，中位提前时间为5.2个月。

虽然RECIST标准可用于评估治疗疗效，但影像学诊断仅可将不同的疾病状态分为

(1)无疾病复发、

(2)疾病复发或持续同前、

(3)需鉴别肿瘤复发和综合治疗后的组织改变;

这种模糊性和不确定性大大降低了其在判断肿瘤复发方面的准确性。于是，研究者将入组患者的227例影像学报告分为上述三组;其中，无疾病复发或需要鉴别诊断这两组中，分别有9份、60份报告有同期血浆检测ctDNA阳性，且均出现疾病复发。由此可见，ctDNA可以作为术后影像学检查之外的有效辅助手段。

4.分子残余肿瘤界标中的ctDNA检测:

研究者将分子残余肿瘤界标(MRD landmarks)定义为治疗结束后4个月内、首次检测的血标本。共有32例患者纳入此项分析。通过分析原发肿瘤和治疗ctDNA的突变谱，共有17例患者(53%)ctDNA阳性，中位等位基因突变频率为0.20%，平均每例患者存在2个基因突变，显著低于治疗前的ctDNA突变负荷。

MRD landmark中，ctDNA阳性的患者，其无疾病生存期显著差于ctDNA阴性的患者((P

通过追踪单个基因突变情况作为对比，研究者认为，多基因突变检测MRD的CAPP-seq法有较高的敏感性(58% vs.94%)。

5.ctDNA可指导MRD的早期:

本研究中有3例患者在MRD landmark的ctDNA检测出EGFR L858R阳性，平均在3个月后出现临床进展。如下图A中的LUP20患者，Ib期肺癌，SABR治疗后肿瘤显著缩小;但治疗结束后3个月出现有症状的脑转移，因患者拒绝而未接受治疗。脑转移诊断2周后的PET/CT显示新发右侧肾上腺转移灶。而该患者在MRD landmark中即已检测EGFR L858R阳性，提示其可在出现症状之前即开始TKI靶向治疗、以此延长生存获益。

6.ctDNA突变负荷可预测全肿瘤突变负荷:

目前已有多项研究表明，免疫抑制剂的疗效与肿瘤突变负荷相关;此外，活检组织的小panel基因检测可以作为肿瘤突变负荷(TMB)的替代指标以指导免疫治疗。那么ctDNA检测的突变负荷是否也能反映TMB呢?研究者根据TCGA数据库中的全外显子突变负荷、推导了CAPP-seq突变负荷相关的等式，即:外显子密码子突变数目 = 41×CAPP-seq密码子突变数;并在5例NSCLC患者中进行了验证。

LUP238患者针对IIIa期肺鳞癌，CAPP-seq预测其存在331个外显子突变，一线同期放化疗后、PET/CT显示出现完全代谢缓解;但是，其MRD landmark检测仍为ctDNA阳性，治疗后5个月即出现有症状的脑转移。而针对此类病例，如能根据ctDNA检测结果、早期诊断肿瘤转移或复发，则可以在肿瘤较为局限时即进行手术或其他综合治疗。

通过分析所有ctDNA检测阳性的MRD患者，研究者发现，约有20%的患者本可通过早期口服TKI而延长生存获益，另约有33%的患者可接受免疫抑制剂的治疗等;却最终因无法早期检测肿瘤复发而失去了治疗时机。

讨论和点评

即便针对接受根治性治疗后的局限性肺癌患者，ctDNA检测的灵敏度及特异性较高，且显著早于影像学诊断肉眼可见的转移灶，可用于分子残余肿瘤(MRD)的早期诊断、并以此指导早期干预。驱动基因和旁路基因在ctDNA检测中均较为重要，能够帮助全面评估患者的基因状态，从而提高个体化治疗的准确性。

参考文献

Early Detection of Molecular Residual Disease in Localized Lung Cancer by Circulating Tumor DNA Profiling. CANCER DISCOVERY 2017.

doi: 10.1158/2159-8290.CD-17-0716.

编译:肿瘤资讯编辑部

来源:肿瘤资讯