导读
循环肿瘤DNA（ctDNA）是一种特征性的肿瘤生物标志物，可用于检测和分析治疗后的肿瘤残留病灶。已有研究显示，术前/术后ctDNA水平可以反映早期非小细胞肺癌（NSCLC）的复发风险，也有助于指导辅助治疗。
在TRACERx项目研究中，接受切除术的NSCLC患者在手术后随访5年，术前和术后前两年每3个月收集一次血浆，第3年至第5年每6个月收集一次血浆。已有研究数据证实，14例NSCLC复发患者中有13例术后可检测到ctDNA，为了解残留病灶的克隆结构提供了线索，并揭示了ctDNA作为早期NSCLC复发生物标志物的潜力。
近日，TRACERx联盟成员在Nature发表了系列文章，报告了基于TRACERx试验中临床肺癌样本的分析结果。在题为“Tracking early lung cancer metastatic dissemination in TRACERx using ctDNA”的文章中，研究团队分析了来自197名NSCLC患者的1069份血浆样本，追踪了手术切除NSCLC组织中的200个基因突变。为此，研究人员开发了一种生物信息学工具——ECLIPSE，用于无创追踪ctDNA水平的亚克隆结构，识别了携带多克隆性转移扩散NSCLC患者。该研究为使用ctDNA评估肿瘤转移扩散过程提供了新的见解。
文章发表在Nature
该研究分析了187例NSCLC患者的术前cfDNA，与已有研究结果一致，与肺腺癌相比，术前ctDNA在非腺癌组织中的检出率更高。此外，术前检测ctDNA的患者有较高的吸烟史，并且术前ctDNA检测与腺癌患者临床隐匿性纵隔淋巴结病变相关。因此，术前ctDNA检测可用于指导腺癌纵隔切除术策略。
考虑到不同NSCLC亚型之间ctDNA检测的差异，研究团队评估了术前ctDNA的状态，以作为生存分析的预后生物标志物。分析结果表明，在腺癌患者中，ctDNA状态与总生存期（OS）有关。与低ctDNA或高ctDNA的患者相比，术前ctDNA阴性的腺癌患者中有59%获得了更好的OS结果。
图1. 队列特征和ctDNA检测概况，来源：Nature
178例非同步性NSCLC患者中有150例可获得计算机断层扫描（CT）数据。结果显示，在NSCLC中，10cm3肿瘤体积与约0.1%的ctDNA水平相关，42例肿瘤体积大于10cm3的肺腺癌患者中有17例术前ctDNA检测呈阴性，而50例非肺腺癌患者中只有2例术前ctDNA阴性。因此，在肿瘤体积较大的肺腺癌中，ctDNA检测的相对缺失提示了低ctDNA脱落表型。然后，研究人员估计了47例ctDNA阴性肺腺癌的克隆ctDNA水平，并将这些肿瘤分类为低脱落或技术阴性两组，后者被排除在ctDNA检测和肿瘤生物学分析之外。
基于可用的多区域转录组学数据，研究团队将34例ctDNA阳性肺腺癌与28例低脱落肺腺癌进行了差异分析。在ctDNA阳性肺腺癌中上调的基因包括与细胞分裂周期和DNA修复相关的基因，基因集变异分析同样显示增殖和细胞周期相关基因上调。评估已发表的肺腺癌预后相关生物标志物（ORACLE）发现，术前ctDNA阳性肺腺癌的ORACLE评分显著高于ctDNA阴性肺腺癌。此外，ctDNA阳性腺癌的加权基因组完整性指数和杂合性损失分数的水平均高于低脱落组。
图2. 早期NSCLC中ctDNA检测的基因组和转录组预测因子，来源：Nature
接下来，该团队分析了70例NSCLC复发（n = 66）或不完全切除患者的术后ctDNA。70例患者中有59例（84%）术后（复发前或复发后）检测到ctDNA。研究团队在Landmark检测框架内分析了术后ctDNA检测，其中Landmark检测的时间点是指在手术完成后120天内建立患者的ctDNA状态。131例术后血浆取样患者中有108例在辅助治疗或复发前120天内获得≥1份血浆样本，可用于Landmark分析。总的来说，81例Landmark检测阴性患者中有16例在临床复发前或复发监测中出现ctDNA阳性，中位数克隆ctDNA水平为0.02%。
图3. 早期NSCLC术后微小残留病检测，来源：Nature
在手术时预测转移复发的亚克隆组成，可以为精确辅助治疗亚克隆驱动疾病复发提供信息。相比于术后未检测到原发性肿瘤亚克隆，术前血浆样本中检测到的cfDNA显示出更大的癌细胞组分（Cancer cell fractions, CCFs），这些转移性亚克隆在复发时倾向于进一步扩大，表明可以利用ctDNA检测原发性NSCLC亚克隆以预测转移扩散。
图4. 基于ctDNA的亚克隆检测可预测NSCLC转移，来源：Nature
亚克隆CCFs计算联合ctDNA靶向检测结果，有助于利用ctDNA推断原发肿瘤到复发的扩散模式。研究团队对44例NSCLC患者进行了从手术到复发的纵向血浆和组织克隆组成分析。结果显示，与复发活检组织相比，使用ctDNA时复发时多克隆转移扩散的频率增加。总体而言，44例复发肿瘤中有32例被定义为单克隆扩散，12例被定义为多克隆扩散，多克隆扩散患者比单克隆扩散患者的生存期更短。
研究人员分析了患者CRUK0484在治疗期间克隆组成的变化，虽然在不同时间点和转移部位进行了三次复发组织活检，优势克隆未在术后组织样本中检测到，仅在手术切除的淋巴结中检测到。在患者CRUK0050中，在使用细胞毒性化疗治疗后的第876天，克隆ctDNA水平迅速升高。
在血浆中观察到的克隆变异等位基因频率（VAF）的多模态分布表明，与手术采集的样本相比，130个克隆突变中有59个改变了拷贝数状态，包括致癌KRASG12R突变扩增，这意味着在治疗期间一个新的亚克隆扩增具有显著的染色体不稳定性。
图5. 从手术到治疗和复发的血浆克隆进化的纵向检测，来源：Nature
综上所述，该研究证明，术前ctDNA水平可以作为早期肺腺癌的预后指标，并揭示染色体不稳定性是该NSCLC亚型ctDNA检测的预测因子，ctDNA有望改变辅助治疗方案的设计。在手术前检测NSCLC患者血浆中的亚克隆扩增可以预测未来的转移性亚克隆，提供早期干预的可能性，并为生物标志物的开发提供新途径，以在复发前数月甚至数年靶向和去除这些克隆。
英国癌症研究中心的执行主任Iain Foulkes博士表示：“基于血液的ctDNA检测可以帮助医生实时追踪患者的癌症情况，从而提供个性化治疗。目前，我们监测患者肿瘤的最佳选择是通过组织活检或手术中提取组织。这两种方法都是侵入性的，耗时的，只能对肿瘤某个特定时间点的状态进行有限了解。通过ctDNA分析可以让我们更全面地了解肿瘤在患者疾病过程中的变化。”
1.Abbosh, C., Frankell, A.M., Harrison, T. et al. Tracking early lung cancer metastatic dissemination in TRACERx using ctDNA. Nature （2023）.
https://www.nature.com/articles/s41586-023-05776-4
2.Genetic clues reveal lung cancer's next move
https://medicalxpress.com/news/2023-04-genetic-clues-reveal-lung-cancer.html
本文由 SEQ.CN 作者：白云 发表，转载请注明来源！
