测序周报 · 科研篇：《自然》和《NEJM》双重磅，关注肿瘤ctDNA检测两大牛文

王迪科研 2017-04-30

《自然》和《NEJM》双重磅，关注肿瘤ctDNA检测两大牛文

导语：日前，英国弗朗西斯·克里克研究所Charles Swanton教授领导的研究团队，同时在《新英格兰医学期刊》(1)和《自然》(2)杂志上发表两篇关于早期非小细胞肺癌的重要研究论文。

Charles Swanton教授

Swanton教授发现，对于早期非小细胞肺癌而言，染色体不稳定不仅意味着癌症开始恶化，还意味着患者预后较差(1)。液体活检作为一种无创监测技术，可以用于肺癌的早期复发动态监测，甚至可以比影像学检查提前一年发现癌症复发的迹象(2)。肺癌是世界上最凶险癌症之一，不管是在中国还是在美国，肺癌导致的死亡人数在所有癌种里面最多(3, 4)。非小细胞肺癌约占所有肺癌的80%，约75%的患者发现时已处于中晚期，由于系统性化疗效果并不好，所以5年生存率很低。然而，非小细胞肺癌的瘤内异质性和肿瘤进化的深入探索仅限于回顾性队列研究(1)。基于ctDNA动态监测的液体活检技术与早期肺癌复发转移之间的关系也没有建立(2)。然而类似的研究已经在乳腺癌(5, 6)和结直肠癌(7)中开展了，并且为这两种疾病的早期治疗做出了很大的贡献。

肿瘤进化示意图

英国政府在2014年启动了关于非小细胞肺癌的大型前瞻性临床研究TRACERx（Tracking Non-Small-Cell Lung Cancer Evolution through Therapy），意图从患者被诊断那一天开始采集患者的样本，分析患体内的基因变化，一直到患者死亡，探寻肿瘤异质性对治疗和预后的影响(8)。TRACERx计划招募842名早期肺癌（I-IIIA）患者，此次是其中前100名患者的数据研究成果。通过对100名患者的327块肿瘤组织的外显子测序，Swanton教授团队发现了瘤内癌细胞之间确实广泛存在异质性（染色体结构变异和基因突变）。染色体倍增和持续的动态染色体不稳定性与瘤内异质性相关。拷贝数异质性升高与肿瘤复发和患者死亡相关性高。这说明染色体不稳定可以作为肺癌的预后因子，同时表明，单一位点取样有极大的局限性。

参加TRACERx的前100名患者状况

作为肿瘤进化领域第一个实时伴随性的大型临床研究，TRACERx的研究成果得到了肿瘤进化非常多的细节数据。这些数据对知道癌症的临床治疗有重大意义。于是，Swanton教授打算把它转化成临床应用。早在2016年之前，Swanton教授与美国基因检测公司Natera展开了类似的合作。他们发现在I期和II期的非小细胞肺癌的血液ctDNA里至少可以检测到2个跟肿瘤相关的重要基因突变，使用2个重要基因突变作为早期癌症的标志物灵敏度和可信度都较高(9)。他们将这一发现作为通过血液检测早期癌症的方法。此次Swanton教授再与Natera合作，结合他们在组织样本中发现的大量数据，探索利用液体活检是否可以用于非小细胞肺癌的动态监测。

肿瘤在不停的进化

最后在100名患者中，只得到了96名患者的血样。使用Natera的mPCR（multiplex-PCR）技术分析他们的血液样本，发现只有46名（48%）患者血液中出现了2个及以上的重要基因突变，有12名患者血液中只有1个重要基因突变。剩余的患者体内没有检测到重要基因突变。由此可见，对于早期癌症，液体活检的灵敏性还有待提高。对于能够提前发现的48%的患者，液体活检还能做些什么呢？Swanton教授团队首先做了一个肿瘤复发预测的研究。他们从46名患者中挑选了24名患者，在手术前和手术后分别采集血样，并在术后每隔3-6个月采集患者血样，并同时利用影像学手段观察患者体内是否有新的肿瘤出现。经过长达近2年的随访（这一点是极为难得的），这24名患者在手术治疗之后，有10名一直没复发，剩余14名患者肿瘤卷土重来。液体活检的表现如何呢？在14名复发的患者中，有13名患者血液中出现了2个及以上的基因突变；在10名没有复发的患者中，只有1个患者血液中出现了2个及以上的基因突变。这意味着液体活检在预测早期癌症的复发上灵敏度为93%，特异性为90%，这真是很漂亮的数据了。然而，更让人惊喜的数据还在后面。

由于Swanton教授团队在做液体活检的同时也给患者做了影像学检测，于是他们把二者的数据做了个比较。惊喜地发现，ctDNA检测发现肿瘤复发的时间要早于CT，提前的时间从10天到346天不等，中位时间是70天。这还不算完，Swanton教授团队还分析了ctDNA对化疗耐药性的判断价值。其中有3名患者在手术后，接受了辅助性化疗，然而他们血液中基因突变的数量反而上升，结果在不到一年的时间内，他们三人肿瘤先后复发。相较而言，一名患者术后血液中的基因突变在辅助性化疗前后持续下降，最后降到没有，这名患者的肿瘤到论文发表时（近2年时间）都没有复发。Swanton教授团队的研究表明，使用无创的液体活检实时动态监测患者血液ctDNA变化，可以给患者的肿瘤治疗打来极大益处。《自然》杂志在研究成果刊登之后，专门配了一篇评论性文章，文章指出，这些研究成果不仅可以直接转化成临床辅助诊疗的技术手段，也可以帮助研究人员揭示癌症发病、复发和转移的机制，还可以帮助研究人员开发更合适的治疗药物。

目前这一技术的使用，还受到一些影响因素的限制。例如肿瘤体积的大小，对结果影响较大。这也意味着研究人员需要开发更加灵敏的液体活检技术。

此外，目前的成本也是投入临床应用的一大障碍，据论文报道，目前Natera完成一个患者的多次监测需要1750美元。尽管价格不菲，但是相较于Guardant的每个样本7000美元的价格还是便宜了非常多。随着测序成本的不断下降，液体活检的成本下降也是必然趋势。它迟早会成为癌症监测的利器。

参考资料：

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

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

来源：奇点网

本周科研进展

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新发表文章

【新技术】

1. High-purity circular RNA isolation method (RPAD) reveals vast collection of intronic circRNAs.Panda AC et al. Nucleic Acids Res. 2017 Apr 21.

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1. Parsing the Regulatory Network between Small RNAs and Target Genes in Ethylene Pathway in Tomato.Wang Y et al.Front Plant Sci. 2017 Apr 11

2. Identification of MicroRNA Targets of Capsicum spp. Using MiRTrans-a Trans-Omics Approach.Zhang L et al.Front Plant Sci. 2017 Apr 10

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1. Deep Sequencing Analysis of RNAs from Citrus Plants Grown in a Citrus Sudden Death-Affected Area Reveals Diverse Known and Putative Novel Viruses.Matsumura EE et al.Viruses. 2017 Apr 24

2. Bacterial community dynamics and functional variation during the long-term decomposition of cyanobacterial blooms in-vitro.Shi L et al.Sci Total Environ. 2017 Apr 21

3. A novel dense granule protein, GRA41, regulates timing of egress and calcium sensitivity in Toxoplasma gondii.LaFavers KA et al.Cell Microbiol. 2017 Apr 24.

【肿瘤】

1. Therapeutic Targeting of PTK7 is Cytotoxic in Atypical Teratoid Rhabdoid Tumors.Messerli SM et al.Mol Cancer Res. 2017 Apr 25.

2. The global expression profiling in esophageal squamous cell carcinoma.Dai F et al.Genomics. 2017 Apr 22.

【其他】

1. Human pluripotent stem cells recurrently acquire and expand dominant negative P53 mutations.Merkle FT et al.Nature. 2017 Apr 26.

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关键词：ctDNA, 测序周报, 液态活检, 肺癌

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