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“滴血验癌”——真相还是谎言

作者:肿瘤瞭望   日期:2020/7/28 10:38:17

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导读:2015年1月30日,时任美国总统奥巴马将“精准医学计划”列为基本国策。2015年新英格兰刊文将精准医学定义为“基于患者遗传学、生物标志物、表型特征或社会心理特征,对患者进行个体化治疗;其目标是改善患者的临床疗效,并尽量减少不必要的不良反应”[1]。

近年来,伴随乳腺癌分类治疗理念的进步,充分掌握患者肿瘤遗传信息成为指导临床实践的关键。传统肿瘤组织病理学活检存在创伤大、难以重复取材的缺点,以循环肿瘤细胞(CTC)、循环肿瘤DNA(ctDNA) 检测为代表的液体活检技术受到临床医师的高度重视,有望成为补充或替代传统组织学活检的新兴检测手段,并成为精准医学时代乳腺癌诊治的重要工具。与传统蛋白质类生物标志物(肿瘤标志物)比较ctDNA 具有更短的半衰期,这一特点使ctDNA 能够反映肿瘤的最新动态信息便于对肿瘤患者的病情进行实时监测[2]。
 
1.  ctDNA 检测技术
 
外周血中DNA 含量极低[3],因此高灵敏度的ctDNA检测方法至关重要。ctDNA检测主要包括以PCR和以二代测序NGS技术为基础的方法。
 
以PCR 为基础的ctDNA 检测技术适用于单个或数个基因位点的检测。1994 年历史上首次应用等位基因特异性PCR 方法在胰腺癌患者血液中识别了KRAS 突变[4]。该技术受限于较低的灵敏度,目前正被微滴式数字PCR(ddPCR)等技术所取代。ddPCR技术可以检测到低至0.001%-0.010%的突变,尽管ddPCR 的检测方法具有较高的灵敏度,但其检测范围仅局限于少量基因位点,严重限制了ctDNA研究的广度。[5]
 
NGS 技术能够避免这一局限性,其具有同时检测大规模体细胞DNA 突变的能力,能够识别未知的突变[6],在揭示基因组的复杂性和肿瘤异质性中具有独特优势。近来,Newman 等[7]设计了深度测序癌症个性化图谱(cancer personalized profiling by deep sequencing,CAPP-Seq) 技术其检测突变等位基因片段的敏感度低至0.02%,并且具有96%的特异性该技术的相关研究已广泛开展[8]。无论是基于PCR 或者NGS 技术的检测方法,更广的检测范围和更高的灵敏度均有助于ctDNA 检测在恶性肿瘤中的临床应用。
 
2.  ctDNA 在乳腺癌中的临床应用
 
乳腺癌是一种高度异质性的恶性肿瘤,与传统组织活检比较,ctDNA 检测能够提供更全面的肿瘤遗传学信息,并且具有简便易行、无创、可实时动态检测等优点,在乳腺癌领域得到广泛研究,在肿瘤负荷监测、疗效评估、预后分析等方面具有一定的临床价值。
 
2.1 ctDNA 与乳腺癌肿瘤负荷的监测及疗效评估
 
肿瘤负荷包括肿瘤的大小、活跃程度、转移情况,其监测主要依赖于影像学检查和肿瘤标志物的检测,然而上述方法均存在一定的局限性。ctDNA 检测作为液体活检技术的一种,具有较好的灵敏度和特异度,并且ctDNA水平与肿瘤负荷直接相关。近年来,研究发现随着恶性肿瘤的进展,ctDNA的水平逐渐升高,而随着手术或化疗等治疗的开展,ctDNA 会随之下降[9]。并且ctDNA 具有更短的半衰期,能够更加迅速的评估肿瘤的动态变化。早在2008 年,Diehl 等[10]就发现,APC、KRAS、TP53、PIK3CA 等基因突变的频率会随着治疗过程而变化。变化趋势与肿瘤负荷呈正相关。
 
Dawson 等[11]研究得出了相似的结论,治疗过程中ctDNA 拷贝数变化曲线体现出与肿瘤负荷变化和治疗效果的一致性,提示ctDNA 可用于监测肿瘤负荷的变化。Riva 等[12]研究发现在乳腺癌新辅助治疗期间ctDNA 水平迅速下降,而ctDNA 水平下降缓慢的患者存活率相对较低,进一步表明ctDNA 可以反映乳腺癌的治疗反应。2017年马飞教授[13]等首次通过前瞻性临床试验证实了ctDNA比组织检测能更加准确地预测疗效[A1] 。
 
此外,基因甲基化状态在肿瘤发生发展中同样发挥重要作用。Takahashi 等[14]对87 例乳腺癌化疗前、后血浆标本进行甲基化RASSF1 基因检测,治疗有效患者的甲基化水平显著下降(P = 0.006)。Fiegl 等[15]研究发现了类似的结论,表明ctDNA 的RASSF1A 甲基化检测能够监测治疗的疗效。Fackler 等[16]开发了定量多元甲基化特异PCR 技术,检测乳腺癌中较易发生甲基化的10 个基因,发现病情稳定或者治疗有效患者的DNA 甲基化程度显著降低,而疾病进展或无效的患者则相反。因此,无论分期早晚,ctDNA 的动态监测能够实时反映肿瘤负荷情况,进而反映治疗效果,对于协助临床诊断、指导临床决策具有重要意义。
 
2.2 ctDNA 与乳腺癌基因型动态检测及耐药的识别
 
随着治疗的开展,癌细胞会发生克隆进化,失去和/或获得新的改变而发生演变,从而导致对以前有效的治疗产生耐药性[17]。因此在疾病治疗的全程动态检测肿瘤克隆基因组具有重要价值。ER 阳性的晚期乳腺癌患者通过ctDNA 检测能够发现ESR1 突变,这是导致患者对芳香化酶抑制剂AI耐药的原因[18]。Schiavon 等[19]研究证实了这一点,ESR1 突变乳腺癌患者接受AI 治疗后PFS 明显短于血浆未检测到ESR1 突变患者。多数接受抗HER-2 靶向治疗的乳腺癌患者,会产生对曲妥珠单抗隆抗体的耐药,当前临床上尚无准确预测上述耐药的检测手段。Maass 等[20]发现存在PI3K 基因突变的乳腺癌患者抗HER-2 治疗效果较差,其完全缓解率仅为19%,而没有该基因突变的患者可以达到33%。
 
2013 年Nature 杂志的一项研究揭示了ctDNA 突变在探索乳腺癌继发性耐药机制中的价值,Murtaza 等[21]在转移性乳腺癌患者中发现,紫杉醇治疗后ctDNA 检出PIK3CA 突变的频率升高并预示出现紫杉醇耐药。我国学者也开展了利用ctDNA二代测序技术替代组织活检监测耐药、指导治疗的相关研究。2016年马飞教授等[22]对应用口服抗人类表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂吡咯替尼治疗的HER2阳性晚期乳腺癌患者的血浆样本进行靶向测序,发现血浆中HER2基因拷贝数的动态变化,以及TP53基因、PI3K/mTOR 信号转导通路相关基因突变的检出与耐药的发生具有相关性,证明利用二代测序技术检测ctDNA不仅可以预测耐药发生,还可协助探索耐药发生机制,甚至提供进一步治疗的药物靶点。
 
2.3 ctDNA 与微小残留病灶的识别及预后的预测
 
复发是癌症治疗面临的主要难题之一,往往与治疗后肿瘤成分的残留,即微小残留病灶有关。利用术后ctDNA 特征突变是否检出、突变频率值或术前术后突变频率的变化,均可以作为MRD 和预后的判断指标。Garcia-Murillas 等[23]通过动态检测乳腺癌治疗期间的ctDNA,发现在50%的复发患者中术后首次ctDNA检测即为阳性,并能平均早于临床影像学检查7.9 个月预测复发转移的发生。Reinert 等[24]研究进一步发现,在部分复发病例中,ctDNA 突变频率增加并早于影像学和蛋白质标志物的变化,便于临床医生及时采取相应的治疗措施。Harris 等[25]基于NGS技术,通过癌症患者染色体重排的个性化特征,应用于预测转移、复发的发生。Olsson 等[26]开展的研究旨在评价ctDNA 监测乳腺癌早期复发转移的价值,与临床检查比较,在86%的患者中,ctDNA 提前了平均11 个月预测疾病的复发,术后ctDNA 的检出预示着明显缩短的DFS,并且ctDNA 的水平与患者OS 相关。MRD 的检出情况有助于早期识别癌症患者的复发风险,以此来给患者分类,依据高危、低危复发风险安排最优的治疗,使患者最大获益。
 
2.4 ctDNA 与肿瘤异质性
 
肿瘤之所以难以治疗,是因为肿瘤是一种具有异质性的疾病。而目前肿瘤的治疗主要根据循证医学的证据,给同一类型的肿瘤患者相同的治疗选择,这样就导致有一部分患者并不能从临床指南推荐的标准治疗中获益。
 
正因为肿瘤是随着时间不断变化的,肿瘤的精准治疗要求我们需要实时获取肿瘤样本进行检测,明确其病理类型、基因突变情况等,但是因为组织取样是一个有创检查,对病人有一定的风险,临床上我们很难反复获取患者的所有转移灶的肿瘤组织样本。ctDNA来源于全身不同肿瘤病灶释放的DNA片段,因此在检测肿瘤异质性方面具有天然的优势。最近马飞教授[27]等[A2] 开展了一项利用循环肿瘤DNA检测肿瘤异质性的研究,首次通过前瞻性临床试验证实了肿瘤异质性能够影响抗肿瘤治疗疗效。该项研究中还首次提出了通过耐药基因克隆结构的分析预测抗肿瘤治疗疗效。
 
近年来,ctDNA相关研究逐渐从实验室基础研究走向临床试验,ctDNA作为一种“液体活检”方法因其简便易行、侵害性小、实时动态佳等优势受到肿瘤学家的广泛关注,大量研究初步展示了ctDNA作为循环肿瘤标志物检测对于传统诊疗理念的冲击。然而目前ctDNA检测指标及方法、应用场景等仍然是目前研究中的重点和难点,需要更多的临床研究去验证。
 
参考文献
 
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[A2][1] Ma F, Guan Y, Yi Z, Chang L, Li Q, Chen S, et al. Assessing tumor heterogeneity using ctDNA to predict and monitor therapeutic response in metastatic breast cancer. Int J Cancer. 2020;146:1359-68.
 
 
本期专家
 
马飞
主任医师,教授,博士生导师
国家癌症中心/中国医学科学院肿瘤医院内科治疗中心主任
国家抗肿瘤药物临床应用监测专委会秘书长
国家肿瘤质控中心乳腺癌专委会副主委
国家癌症中心乳腺癌筛查与早诊早治规范委员会秘书长
健康中国行动推进委员会入库专家
中国药师协会肿瘤专科药师分会副主委
中国抗癌协会整合肿瘤心脏病分会副主委
中国抗癌协会多原发和不明原发肿瘤专委会副主委
中国抗癌协会肿瘤药物临床研究专委会秘书长
全国女性卵巢保护与抗衰促进工程专委会副主委
中国老年学和老年医学学会老年肿瘤分会总干事长
北京乳腺病防治学会副理事长
北京市肿瘤治疗质量控制和改进中心肿瘤化疗质控专委会主委
获得国家科技进步奖二等奖,及“首都十大杰出青年医生”、“中国肿瘤青年科学家奖”等荣誉称号。

版面编辑:洪山  责任编辑:吴承恒


乳腺癌

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