揣少坤博士 基于NGS技术的标志物在癌症早检或MRD监控的应用

在9月20日举行的分会场 4：肿瘤分子标志物前沿与精准解读，燃石医学揣少坤博士作报告《基于 NGS 技术的标志物用于癌症早期筛查或诊断的应用》，以下为这项报告的主要内容。

什么是癌症的早检？——行业从业者都怀抱着这样的愿景，在尚可治愈的阶段更早发现肿瘤，为肿瘤患者治疗窗口前移带来无限生机。

什么又是肿瘤的MRD（分子残留病灶）监控？当患者接受了手术以及辅助治疗等根治性治疗之后，对患者进行术后或治疗后的肿瘤循环DNA（ctDNA）检测，基于ctDNA的检测结果，判定是否存在分子层面上的残留病灶。对于MRD监测，是通过对ctDNA含量的多次检测，为患者进行预后的预测，这样动态的预测可以帮助临床医生对患者进行更加个体化和精准的治疗方案和策略的选择。

NGS（二代测序技术）目前已经非常成熟的应用于晚期患者用药伴随诊断，以及用药之后的耐药检测，随着技术的发展，行业正在努力地将其推进到上述在血浆ctDNA丰度维度上更为挑战的两个应用：肿瘤早检和MRD监控——从晚期患者到围术期患者，再到无症状人群早诊早筛，对于血浆ctDNA丰度最低检测线的要求不断升高。

CAPP-Seq（癌症个体化深度测序） Lung-Clip是一项通过分析血液中的DNA突变，鉴别出早期肺癌患者的研究，其测序深度20000X（unique depth 5000X），在98%特异性下，I/II/III期敏感性仅为41%/54%/67%。它的瓶颈来自于过小的肿瘤，血浆中ctDNA含量低于技术的检测极限。而ctDNA检测用于局部肺癌患者MRD研究展现极强的预后预测效能：该项研究中37例患者治疗后多个随访节点检测ctDNA，20例患者至少在一个随访节点中ctDNA检测阳性，这部分患者均复发。

在CAPP-Seq Lung-Clip研究中，研究者发现术前ctDNA定量在I-III期患者中是孤立于期别的预后预测指标——即使在所有I期患者里，即肿瘤大小都是在两公分以下的这些患者里，术前的ctDNA的含量同样可以用来预测到他们的预后，且显著关联RFS（无复发生存）；同时，来自肿瘤的个体化信息可以降低控制特异性的难度，从而帮助敏感性的提升；预后预测所需灵敏度低于无症状人群早检。目前，MRD的预后价值已经在包括乳腺癌、结直肠癌、非小细胞肺癌、胰腺癌等多种实体瘤中被证实。

MRD是否可指导辅助治疗临床试验呢？一项纳入了62例III期NSCLC的回顾性研究里，聚焦于ctDNA MRD+人群，显著降低辅助/巩固治疗临床研究样本量——只需要26位患者就可以看到统计学显著差异，而在PACIFIC里面要呈现这样显著的结果，最终是纳入了700多例的患者。

尽管前期研究为我们展示了ctDNA检测很好的前景，但是让MRD监测和癌症早检更好的应用于临床，如何提高其敏感性仍是亟待解决的问题。目前常用方法主要为以下四种：降低实验与测序环节引入的错误率–尽量保真生物学信号；增加覆盖的变异数量–增加可以观测的变异事件；增加抽血体积–增加可以观测的DNA分子数；增加检测频率–增加观测的次数。其中，增加覆盖的变异数量是在技术层面最容易实现，也是大家正在共同努力地一个方向。

TRACERx 研究给了我们增加可观测事件可提高敏感性的直观证据。对于肺癌患者，当每个患者追踪变异数从16个增加至200个时，肺鳞癌阳性率可从93%提升至100%，肺腺癌阳性率可从19%增加至49%，整体I期阳性率从13%提升至33%。

在癌症早检维度，变异事件丰富的生物学行为早检带来许多突破，DNA甲基化便是其中之一。DNA 甲基化参与细胞功能调节，DNA 甲基化与多种人类疾病密切相关，包括癌症。如在早期结直肠癌中，当我们把视线拓展到所有的甲基化位点的改变，一下子拥有了~2000个可以去观测的变异的点，可以帮助我们提升检测的敏感性。因甲基化事件发生早，位置可预测，变化幅度大，数目多，行为共聚集，组织可溯源等优点，使其成为了理想的早期检测对象。

总结来讲，新技术的迅速发展，以及与多组学维度的结合，正为肿瘤早检与MRD监控带来广阔的应用前景，虽然在走向临床、应用临床的过程中仍有诸多挑战，但我们期待后续研究为我们提供新的方法与答案。

参考文献：

1.Integrating genomic features for non-invasive early lung cancer detection

2.Early detection of molecular residual disease in localized lung cancer by circulating tumor DNA profiling.

3.Circulating tumor DNA dynamics predict benefit from consolidation immunotherapy in locally advanced non-small-cell lung cancer

4.Abbosh C,et al.Nature.2017 Apr 26;545（7655）:446-451

5.Chris Abbosh et al. AACR 2020

6.Vogelstein B, et al. Science. 339（6127）: 1546–58. doi:10.1126/science.1235122