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复旦大学胡洁教授团队与世和基因合作,证明基于胸水上清的液体活检在晚期肺癌检测中具有重要临床价值

胸腔积液是恶性肿瘤患者较为常见的并发症之一。临床上所见的大量胸腔积液大约40%是由恶性肿瘤引起,最常见的有肺癌、乳腺癌和淋巴瘤等。随着基因组学研究的快速发展及NGS检测技术的突破,科学家们已经可以使用液体活检技术针对多种样本进行基因组信息的探索和研究,胸腔积液是一种重要的液体活检媒介。

复旦大学附属中山医院呼吸科胡洁教授团队与世和基因合作,运用世和基因大panel,对比分析了63例肺癌患者的胸水上清、细胞沉渣、组织及外周血4种样本的基因图谱。该研究成果发表于Theranostics(IF=8.063)杂志。

研究结果证明:(1)胸水上清突变图谱特征与组织具有高度一致性;(2)胸水上清的敏感性及突变检出率均优于胸水细胞沉渣;(3)胸水上清检测不受胸水中肿瘤细胞数量及血细胞污染的影响。

正文

该研究前瞻性地纳入63例伴有胸腔积液的IV期肺癌患者,其中肺腺癌58例,腺鳞癌2例,小细胞肺癌3例;无远端转移M1a期患者35例,单病灶远端转移M1b期患者7例,多处远端转移M1c期患者21例。分别收集每位患者的胸腔积液及外周血样本,队列1为30例同时收集匹配的肿瘤组织样本的患者,队列2为33例无肿瘤组织样本的患者。研究中采用世和基因大panel检测两个队列中所有样本的肿瘤基因组变异情况。

胸水上清突变图谱特征与组织具有高度一致性

胸水上清PE-cfDNA浓度远高于血浆cfDNA(中位278.1 vs 20.4ng/ml,图1A) 。其次,胸水上清中基因突变丰度与匹配组织样本相当,显著高于胸水细胞沉渣sDNA和外周血cfDNA(图1B)。错义突变、截短突变、融合、缺失/插入等各种突变类型均可在胸水上清、细胞沉渣、肿瘤组织及外周血中检测到,且分布比例相当(图1C)。根据胸水上清检测结果计算所得肿瘤突变负荷(TMB)与肿瘤组织相近(中位数:6.4 vs 5.6 mut/Mb),显著高于胸水细胞沉渣(图1D)。以上研究结果提示胸水上清与组织样本在突变类型占比、突变丰度范围、突变检出数量等方面均具有高度的一致性。

图1. 不同样本cfDNA浓度、基因突变丰度、突变类型分布以及TMB比较

胸水上清的敏感性及突变检出率均优于胸水细胞沉渣

对于组织中检出的突变,无远端转移M1a期患者的胸水上清PE-cfDNA检测敏感性高于细胞沉渣sDNA,而M1b/M1c期患者胸水上清与细胞沉渣的检测敏感性相差不大(图2A和2B)。液体活检样本中还检测到组织中未检出的突变,尤其是存在远处转移的M1b/M1c期患者(图2A)。无论患者是否发生远端转移,胸水上清PE-cfDNA都能检出更多肿瘤特有突变,更好展现肺癌患者的肿瘤异质性(图2C)。队列1的30例样本中,有26例组织样本共检测出29个驱动突变(图3A),胸水上清对于鉴定这些驱动突变均具有较高的敏感性(图3A),且胸水上清中驱动突变丰度与组织中突变丰度正相关(图3B)。队列2中31例患者的胸水上清中共检出43个驱动突变,其中有10例患者根据胸水上清的检测结果接受了靶向治疗,治疗结果均为PR或SD(图3C)。总体而言,根据肿瘤组织和胸水上清的分子检测结果进行靶向治疗的患者,两者间PFS无明显差异(图3D,p=0.98)。

图2. 不同液体活检媒介中组织检出/未检出突变灵敏度比较

图3. 不同液体活检媒介中驱动基因突变检测灵敏度比较

胸水上清检测不受胸水中肿瘤细胞数量及血细胞污染的影响

在6例仅含间皮或炎症相关细胞而无肿瘤细胞的胸水样本中,细胞沉渣仅检测到2例患者的3个突变,占肿瘤组织检出突变的9%,而胸水上清中则检测到组织样本突变中86%的突变(图4B和图4C),这表明即使是细胞学阴性的胸水上清PE-cfDNA仍可能检出突变。血性胸水含有核细胞,导致肿瘤细胞被稀释而降低胸水细胞沉渣的突变检测敏感性,但胸水上清的检出率不受影响(图4D)。在血性和非血性胸水中,PE-cfDNA的突变检测灵敏度相当(72% vs 81%),而细胞沉渣在血性胸水中的敏感性明显低于非血性胸水(34% vs 64%, p<0.001)。

图4. 血性及细胞学阴性胸水样本中不同液体媒介检测灵敏度比较

单Case研究显示胸水上清cfDNA动态监测对肺癌局部疾病进展具有提示作用

其中一例患者肿瘤位于左肺上叶及胸膜腔两侧形成胸水,在后续随访中,CT扫描显示肿瘤侵袭到左胸壁(图5A)。第1次随访,从左胸膜腔收集胸水样本,第2次随访从两侧胸膜腔分别收集胸水样本。结果显示左右胸膜腔中PE-cfDNA浓度接近(图5B),但左侧PE-cfDNA突变丰度较右侧更高,且左侧胸腔来源的PE-cfDNA中第2次样本的基因突变丰度较第1次明显升高(图5C)。这表明对于局部病灶进展的患者,胸水上清PE-cfDNA中基因突变丰度的变化较为明显,PE-cfDNA动态监测能更好地反映局部病灶的变化。

图5. 单case报道显示胸水上清cfDNA动态监测可以反映局部病灶的进展

结语

该研究发现胸水上清作为一种无创易获取的肿瘤样本,其检测结果与组织高度一致,能很好地体现肿瘤的异质性,且检测敏感性不受胸水中肿瘤细胞数量及血细胞污染的影响。采用胸水上清进行动态监测,对肺癌局部疾病进展也具有提示作用。因此,在无法获得肿瘤组织的情况下,胸水上清作为液体活检新媒介,可以提供具有代表性的肿瘤基因组信息,为临床诊断和治疗发挥更多潜在的临床应用价值。

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本文由 测序中国 作者:戴胜 发表,转载请注明来源!

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