液体活检检测循环肿瘤DNA (ctDNA,即来自肿瘤的无细胞DNA)有望成为早期癌症个性化临床管理的一种策略。术前ctDNA状态已显示出作为生物标志物的潜力,而术后ctDNA检测可以指导辅助治疗方案,并且在随访期间监测分子残留疾病(MRD)具有比常规临床监测更早发现复发的潜力。由于血浆中ctDNA水平较低,通常低于100 ppm(Parts Per Million,百万分之一),因此早期LUAD患者术前ctDNA检测是一个相当大的挑战。一个最佳临床效用的ctDNA检测平台必须:非常敏感,高度特异性和适用于广泛的肿瘤,并且它必须在少量DNA输入的情况下提供结果。
近日,杂志nature medicine上发表了一篇题为“Ultrasensitive ctDNA detection for preoperative disease stratification in early-stage lung adenocarcinoma”的文章,作者使用了NeXT Personal(一种超灵敏的肿瘤信息液体活检平台),可在1-3 ppm的ctDNA下进行超灵敏的ctDNA检测,特异性为99.9%。通过对来自TRACERx研究的171例早期肺癌患者的分析,在81%的肺腺癌(LUAD)患者中术前检测了ctDNA,其中包括53%的病理性TNM I期患者。结果显示,ctDNA水平越高,其总体生存率和无复发生存率越低,这证实了ctDNA作为预后标志物的可靠性。
NeXT Personal技术以全基因组数据为基础,结合了超深度测序与噪声抑制算法,将循环肿瘤DNA (ctDNA) 检测的灵敏度提升至1–3 ppm。NeXT Personal平台通过对患者肿瘤和匹配的正常组织进行全基因组测序,识别出约1800个信噪比最高的突变位点,据此设计个性化的检测探针,并从血浆中检测ctDNA。使用面板进行基因组靶富集,然后进行超深度测序。NeXT Personal随后收集来自体细胞目标的肿瘤来源信号。该过程与噪声抑制方法相结合,使NeXT Personal能够实现用于疾病分层、治疗监测和MRD检测的超灵敏ctDNA检测(图a)。
NeXT Personal平台概述。
图片来源:Nature medicine
使用NeXT Personal
进行术前高灵敏度ctDNA检测
作者使用NeXT Personal分析了171例TRACERx患者手术切除肺癌前收集的血浆样本,包括94例LUAD患者(29.8%为I期,30.9%为II期,39.3%为III期)和77例非LUAD患者(28.6%为I期,40.3%为II期,31.2%为III期)。NeXT Personal面板设计中纳入了中位数1,800个特异性体细胞变异,其中97.83%来自非编码区,预测定制面板的LOD中值为1.33 ppm。中位数DNA输入量为23.5 ng。
81%的LUAD患者(图c)和100%的非LUAD非小细胞肺癌患者(图d)术前血浆样本中检测到ctDNA(1.66-253,826 ppm)。在57%的pTNM I期LUAD患者的血液中检测到ctDNA,在79%的pTNM II期LUAD中被检测到。而之前的研究表明,pTNM这类肿瘤的ctDNA很难(14%)在血液样本中检测到。
使用NeXT Personal进行术前高灵敏度ctDNA检测。
图片来源:Nature medicine
作者评估了术前ctDNA对患者分层的能力。使用术前ctDNA阴性患者与ctDNA水平低于检测中位数(ctDNA低)和高于检测中位数(ctDNA高)的患者进行比较。结果显示,与ctDNA低的患者和ctDNA高患者相比,术前ctDNA阴性的患者有明显改善的OS。ctDNA水平低于80 ppm的存在仍然是不良OS的预后(图b)。这表明,在低于80 ppm的肿瘤分数下,此超高灵敏度检测方法可以识别一组极低风险的LUAD患者。
与LUAD患者相比,非LUAD患者的预后与术前ctDNA水平升高之间的相关性大大降低;ctDNA水平对非LUAD患者的临床结果没有明显的影响。这突出了非LUAD与LUAD中ctDNA与疾病生物学之间的根本不同的关系。
基线ctDNA水平是OS的预后指标。
图片来源:Nature medicine
NeXT Personal是一种基于全基因组的肿瘤信息平台,能够可靠地检测血液中1-3 ppm(0.0001-0.0003%肿瘤分数)的ctDNA。这种超高灵敏度可以达到99.9%的特异性,且可以应用于次优DNA输入量。通过对来自TRACERx研究的171例早期肺癌患者的分析,此方法在81%的肺腺癌(LUAD)患者中术前检测了ctDNA,其中包括53%的病理性TNM (pTNM) I期患者。在这项研究中,检测到极低水平ctDNA的患者比那些没有检测到ctDNA证据的患者的临床结果更差。这表明,有一小部分极低风险的LUAD患者只能通过使用超灵敏的ctDNA检测来明确识别,这提高了超灵敏和特异性检测的潜力,可用于预测显示ctDNA释放的I期LUAD的治疗升级。NeXT Personal检测的高灵敏度还表明,在追踪治疗反应和检测复发的最小残留疾病场景中,具有显著的临床益处。
这项工作也有局限性。采用盲法对TRACERx数据进行回顾性分析。未来需要来自前瞻性队列的数据来评估该检测的临床应用。虽然NeXT Personal已经作为临床诊断测试使用,但与其他肿瘤信息ctDNA检测方法一样,它具有更高的复杂性,生产成本更高,并且与非肿瘤信息方法相比,需要更长的周转时间来开发面板并获得临床可操作的结果。