在美国，膀胱癌是常见的癌症和男性恶性肿瘤。肌肉浸润型膀胱癌（MIBC）标准治疗方式是根治性膀胱切除术，但这会显著影响生活质量，且MIBC的总5年生存率仍然只有50%左右，复发风险较大。手术之前一般进行新辅助化疗，由于不能以非侵入式的方式评估微小残留病灶（MRD）限制了保留膀胱治疗方法的能力。

基于血浆和尿液的生物标记物为局部膀胱癌的无创治疗提供了一个良好的机会，利用深度测序（CAPP-Seq）和集成数字错误抑制（iDES）进行癌症个性化分析是一种超灵敏的高通量测序方法，可用于检测循环肿瘤DNA（ctDNA）。

近日，华盛顿大学医学院Aadel A. Chaudhur等人在PLOS Medicine上发表了题为“Urine tumor DNA detection of minimal residual disease in muscle-invasive bladder cancer treated with curative-intent radical cystectomy: A cohort study”的研究文章。研究人员对42例接受根治性膀胱切除术的膀胱癌患者采用尿液肿瘤个体化分析深度测序法（uCAPP-Seq），对术前当天的尿液cfDNA样本进行了utDNA。研究结果显示，膀胱癌根治性膀胱切除术前utDNA MRD检测与病理反应显著相关，这对选择保留膀胱治疗的患者具有重要意义。

研究人员分析了42例局限性膀胱癌患者和15名健康献血者的尿液cfDNA和匹配的外周血生殖系样本。其中76%的膀胱癌患者被确诊为MIBC，59%接受新辅助化疗，其余24%患有高危NMIBC。

在未对肿瘤组织进行测序的情况下，研究人员使用无创性的uCAPP-Seq对尿液中检测到的突变进行分析。结果显示，38%的患者实现了病理完全反应（pCR），而62%的患者在手术样本中检测到MRD（No pCR）。随后，研究人员使用具有最高变异等位基因分数的突变来代表utDNA水平，比较了病理反应与从非沉默突变或沉默突变检测到的utDNA之间的关联强度发现，非沉默突变的ROC曲线敏感性为81%，特异性为81%，而沉默突变的ROC曲线的敏感性仅为12%。上述研究结果表明，非沉默突变比沉默突变更准确地对病理反应进行分类（图1）。

图1. uCAPP-Seq对尿液样本中utDNA MRD的检测。来源：PLOS Medicine

接下来，研究人员使用健康成人的变异数据确定了局限性膀胱癌患者与健康成人分类的最佳utDNA水平阈值为2.3%，utDNA水平高于或低于该阈值的患者分别被指定为utDNAMRD阳性或阴性。

utDNA MRD阳性患者的比例在pCR患者、No pCR患者和健康成人之间存在差异。26例No pCR的患者中，共有21例（81%）utDNA MRD阳性。阳性的utDNA MRD检测患者与非pCR高度相关，敏感度和特异性达到81%，基于utDNA MRD检测预测病理反应，交叉验证法的准确率高达81%（图2）。

图2. 局限性膀胱癌患者的utDNA MRD分析。来源：PLOS Medicine

研究人员还对2名接受新辅助化疗的患者进行了utDNA MRD检测。BC-1050是一名接受了4个周期的高剂量甲氨蝶呤、长春花碱、阿霉素和顺铂治疗的MIBC患者。在开始新辅助化疗之前，BC-1050检测到4种非沉默突变；在化疗期间，等位基因频率相对于初始测量值平均增加了5倍；化疗前未检测到的两种新突变也在化疗期间出现。由上述结果可知，utDNA作为一种个性化新辅助化疗持续时间的手段，具有可能优化膀胱保留治疗的候选资格。

BC-1045是另一名MIBC患者，在临床试验中接受了5个周期的高剂量吉西他滨和顺铂治疗，第六个周期因神经病变和耳鸣而停止。BC-1045在接受根治性膀胱切除术后，病理评估显示膀胱中没有残余肿瘤，但在手术标本中发现了淋巴结疾病，这表明utDNA MRD分析能够正确识别淋巴结病变，并与随访的早期疾病进展相关（图3）。

图3. 术前utDNA MRD作为局限性膀胱癌患者早期预后的生物标志物。来源：PLOS Medicine

已有研究证明，TMB可以从非小细胞肺癌或结直肠癌患者的杂交捕获cfDNA分析中推断出来。为了确定类似的方法是否可以应用于膀胱癌，研究人员基于TCGA中409例MIBC肿瘤的全外显子组测序，生成了一个线性回归模型，并根据相关性推导出一个方程式。利用该方程可以推断研究队列中utDNA MRD阳性患者的TMB，TMB中位数为每个外显子组204个非沉默突变。

肺癌和膀胱癌多项研究数据显示，高TMB可预测对免疫检查点阻断的反应，研究人员将TMB大于每个外显子组170个非沉默突变的患者归类为高TMB。基于这一临界点，研究团队发现，58%的utDNA MRD阳性患者推断TMB可以确定适合辅助免疫治疗的患者，从而促进MIBC免疫检查点阻断的个性化。

剩下的42%的utDNA MRD阳性患者存在突变，这些突变既不是可操作的，也不存在于高负担中，研究人员认为这些MRD阳性患者可能是其他类型辅助治疗的合适人选。以上结果说明，如果在MRD时间点后不久进行免疫治疗，utDNA推断可能避免TMB的患者疾病复发。（图4）。

图4. utDNA MRD作为辅助治疗个性化的生物标志物。来源：PLOS Medicine

综上所述，该研究通过utDNA分析证明了在根治性膀胱切除术前uCAPP-Seq检测到的utDNA MRD与手术标本分析确定的病理反应之间的显著相关性。此外，研究结果还表明肿瘤和utDNA之间检测到的突变之间的一致性水平为85%。在主要由MIBC组成的队列中，用uCAPP-Seq检测utDNA MRD可对病理反应进行高度敏感性和特异性分类。utDNA可以非侵入性地提示TMB，为将来膀胱癌患者的个体化免疫治疗提供了可能。