《自然》和《NEJM》雙重磅：液體活檢確實是監測肺癌的利器｜臨床大發現

昨天，英國弗朗西斯·克里克研究所Charles Swanton教授領導的研究團隊，同時在《新英格蘭醫學期刊》(1)和《自然》(2)雜誌上發表兩篇關於早期非小細胞肺癌的重要研究論文。

Charles Swanton教授

Swanton教授發現，對於早期非小細胞肺癌而言，染色體不穩定不僅意味著癌症開始惡化，還意味著患者預後較差(1)。液體活檢作為一種無創監測技術，可以用於肺癌的早期複發動態監測，甚至可以比影像學檢查提前一年發現癌症複發的跡象(2)。

肺癌是世界上最兇險癌症之一，不管是在中國還是在美國，肺癌導致的死亡人數在所有癌種裡面最多(3, 4)。非小細胞肺癌約佔所有肺癌的80%，約75%的患者發現時已處於中晚期，由於系統性化療效果並不好，所以5年生存率很低。

然而，非小細胞肺癌的瘤內異質性和腫瘤進化的深入探索僅限於回顧性隊列研究(1)。基於ctDNA動態監測的液體活檢技術與早期肺癌複發轉移之間的關係也沒有建立(2)。然而類似的研究已經在乳腺癌(5, 6)和結直腸癌(7)中開展了，並且為這兩種疾病的早期治療做出了很大的貢獻。

腫瘤進化示意圖

英國政府在2014年啟動了關於非小細胞肺癌的大型前瞻性臨床研究TRACERx（Tracking Non-Small-Cell Lung Cancer Evolution through Therapy），意圖從患者被診斷那一天開始採集患者的樣本，分析患體內的基因變化，一直到患者死亡，探尋腫瘤異質性對治療和預後的影響(8)。

TRACERx計劃招募842名早期肺癌（I-IIIA）患者，此次是其中前100名患者的數據研究成果。通過對100名患者的327塊腫瘤組織的外顯子測序，Swanton教授團隊發現了瘤內癌細胞之間確實廣泛存在異質性（染色體結構變異和基因突變）。染色體倍增和持續的動態染色體不穩定性與瘤內異質性相關。拷貝數異質性升高與腫瘤複發和患者死亡相關性高。這說明染色體不穩定可以作為肺癌的預後因子，同時表明，單一位點取樣有極大的局限性。

參加TRACERx的前100名患者狀況

作為腫瘤進化領域第一個實時伴隨性的大型臨床研究，TRACERx的研究成果得到了腫瘤進化非常多的細節數據。這些數據對知道癌症的臨床治療有重大意義。於是，Swanton教授打算把它轉化成臨床應用。

早在2016年之前，Swanton教授與美國基因檢測公司Natera展開了類似的合作。他們發現在I期和II期的非小細胞肺癌的血液ctDNA里至少可以檢測到2個跟腫瘤相關的重要基因突變，使用2個重要基因突變作為早期癌症的標誌物靈敏度和可信度都較高(9)。他們將這一發現作為通過血液檢測早期癌症的方法。

此次Swanton教授再與Natera合作，結合他們在組織樣本中發現的大量數據，探索利用液體活檢是否可以用於非小細胞肺癌的動態監測。

腫瘤在不停的進化

最後在100名患者中，只得到了96名患者的血樣。使用Natera的mPCR（multiplex-PCR）技術分析他們的血液樣本，發現只有46名（48%）患者血液中出現了2個及以上的重要基因突變，有12名患者血液中只有1個重要基因突變。剩餘的患者體內沒有檢測到重要基因突變。由此可見，對於早期癌症，液體活檢的靈敏性還有待提高。

對於能夠提前發現的48%的患者，液體活檢還能做些什麼呢？Swanton教授團隊首先做了一個腫瘤複發預測的研究。他們從46名患者中挑選了24名患者，在手術前和手術後分別採集血樣，並在術後每隔3-6個月採集患者血樣，並同時利用影像學手段觀察患者體內是否有新的腫瘤出現。

經過長達近2年的隨訪（這一點是極為難得的），這24名患者在手術治療之後，有10名一直沒複發，剩餘14名患者腫瘤捲土重來。液體活檢的表現如何呢？在14名複發的患者中，有13名患者血液中出現了2個及以上的基因突變；在10名沒有複發的患者中，只有1個患者血液中出現了2個及以上的基因突變。這意味著液體活檢在預測早期癌症的複發上靈敏度為93%，特異性為90%，這真是很漂亮的數據了。然而，更讓人驚喜的數據還在後面。

由於Swanton教授團隊在做液體活檢的同時也給患者做了影像學檢測，於是他們把二者的數據做了個比較。驚喜地發現，ctDNA檢測發現腫瘤複發的時間要早於CT，提前的時間從10天到346天不等，中位時間是70天。

這還不算完，Swanton教授團隊還分析了ctDNA對化療耐藥性的判斷價值。其中有3名患者在手術後，接受了輔助性化療，然而他們血液中基因突變的數量反而上升，結果在不到一年的時間內，他們三人腫瘤先後複發。相較而言，一名患者術後血液中的基因突變在輔助性化療前後持續下降，最後降到沒有，這名患者的腫瘤到論文發表時（近2年時間）都沒有複發。

Swanton教授團隊的研究表明，使用無創的液體活檢實時動態監測患者血液ctDNA變化，可以給患者的腫瘤治療打來極大益處。《自然》雜誌在研究成果刊登之後，專門配了一篇評論性文章，文章指出，這些研究成果不僅可以直接轉化成臨床輔助診療的技術手段，也可以幫助研究人員揭示癌症發病、複發和轉移的機制，還可以幫助研究人員開發更合適的治療藥物。

目前這一技術的使用，還受到一些影響因素的限制。例如腫瘤體積的大小，對結果影響較大。這也意味著研究人員需要開發更加靈敏的液體活檢技術。

此外，目前的成本也是投入臨床應用的一大障礙，據論文報道，目前Natera完成一個患者的多次監測需要1750美元。儘管價格不菲，但是相較於Guardant的每個樣本7000美元的價格還是便宜了非常多。隨著測序成本的不斷下降，液體活檢的成本下降也是必然趨勢。它遲早會成為癌症監測的利器。

參考資料：

1.Jamal-Hanjani M, Wilson GA, et al. 2017. Tracking the Evolution of Non–Small-Cell Lung Cancer. New England Journal of Medicine 0:

2.Abbosh C, Birkbak NJ, Wilson GA, Jamal-Hanjani M, Constantin T, et al. 2017. Phylogenetic ctDNA analysis depicts early stage lung cancer evolution. Nature advance online publication

3.Chen W, Zheng R, Baade PD, Zhang S, Zeng H, Bray F, Jemal A, Yu XQ, He J. 2016. Cancer statistics in China, 2015. CA: a cancer journal for clinicians 66: 115-32

4.Siegel RL, Miller KD, Jemal A. 2016. Cancer Statistics, 2017. CA: A Cancer Journal for Clinicians: n/a-n/a

5.Beaver JA, Jelovac D, et al. 2014. Detection of Cancer DNA in Plasma of Patients with Early-Stage Breast Cancer. Clinical Cancer Research 20: 2643-50

6.Garcia-Murillas I, Schiavon G, Weigelt B, Ng C, Hrebien S, Cutts RJ, Cheang M, Osin P, Nerurkar A, Kozarewa I, Garrido JA, Dowsett M, Reis-Filho JS, Smith IE, Turner NC. 2015. Mutation tracking in circulating tumor DNA predicts relapse in early breast cancer. Science Translational Medicine 7: 302ra133-302ra133

7.Tie J, Wang Y, et al.2016. Circulating tumor DNA analysis detects minimal residual disease and predicts recurrence in patients with stage II colon cancer. Science Translational Medicine 8: 346ra92-ra92

8.Jamal-Hanjani M, Hackshaw A, et al. 2014. Tracking Genomic Cancer Evolution for Precision Medicine: The Lung TRACERx Study. PLOS Biology 12: e1001906

9.Jamal-Hanjani M, Wilson GA, et al. 2016. Detection of ubiquitous and heterogeneous mutations in cell-free DNA from patients with early-stage non-small-cell lung cancer. Annals of Oncology 27: 862-7