液体活检MRD在肺癌中的应用及探讨*

郑 杰,何 勇

(陆军特色医学中心呼吸与危重症医学科,重庆 400042)

液体活检技术近年来发展迅速,其无创、实时、克服肿瘤异质性等特点使该技术在肿瘤筛查、诊断和疗效判断中得到了广泛应用[1]。液体活检标本可来源于血液、胸腹腔积液、脑脊液、唾液、尿液等[2]。检测技术包括循环肿瘤细胞(circulating tumor cell,CTC)、循环游离细胞DNA(cell free DNA,cfDNA)、循环肿瘤DNA(circulating tumor DNA,ctDNA)、循环游离细胞RNA(cell free RNA,cfRNA)、外泌体等[3]。由于检测技术的成熟度及检测成本的可行性,目前ctDNA的检测在临床上应用最广泛,尤其在肺癌领域,ctDNA检测对指导患者的精准治疗和全程管理发挥了重要的作用[4]。

通过ctDNA不仅可以检测基因的多种变异形式,包括相关基因的点突变、插入/缺失、重排及融合、拷贝数变异;还可实现多基因平行检测,发现和肿瘤相关的已知或未知基因[5]。随着近年来液体活检技术灵敏度不断提高,ctDNA成为检测微小残留病灶(minimal residual disease,MRD)的重要手段,ctDNA-MRD的检测要求除了须覆盖Ⅰ类突变基因和Ⅱ类突变基因外,同时须稳定检出丰度低于0.02%的ctDNA。目前,ctDNA-MRD对MRD的精准反应使其在肺癌筛查诊断、预后判断、疗效监测和发现耐药机制等各方面得到广泛应用。对于组织标本获取困难的早期肺癌患者,ctDNA可作为经济、无创的筛查标志物[6];对于接受根治性治疗的早期或局部晚期肺癌患者,ctDNA动态监测可及早检出MRD,预测复发风险[7];对于晚期肺癌患者,接受靶向治疗和免疫治疗过程中进行MRD监测可指导疗效评估和发现耐药机制[5,7]。目前ctDNA应用场景被不断拓展,肺癌MRD检测受到极大的关注。

1 MRD的定义、特征与检测

MRD是指经局部和/或系统性治疗后,机体内残留少量肿瘤细胞不能被常规的影像学或其他实验室方法发现,但能通过液体活检发现癌来源的分子异常,可能代表着实体瘤的持续存在和临床进展。MRD在临床中除指“分子残留病灶(molecular residual disease,MRD)”外,还表示“可测量残留病灶(measurable residue disease,MRD)”。在没有疾病影像学证据的情况下,MRD提示了在手术切除(或其他根治性治疗)后肿瘤的存在,是评估肿瘤是否“清零”的新标准[8]。

一些常见临床因素可能对MRD检测产生影响,如肿瘤类型、疾病程度、个体肿瘤生物学,肿瘤转移的位置等。不容易脱落的肿瘤如脑肿瘤、甲状腺癌和肾细胞癌,其血液中的ctDNA较少,会增加 MRD检测难度。此外,一些其他因素,如外科手术、化疗、患者体重、妊娠、感染可增加cfDNA总量,导致 ctDNA检测结果出现假阴性[9]。研究表明,提高测序的广度有利于提升MRD检测准确性,因此MRD检测方法除了应用下一代测序(next generation sequencing,NGS),还整合了全基因组测序(whole genome sequencing,WGS)或全外显子测序(whole exome sequencing,WES)[10]。多项研究表明 MRD动态监测对晚期甚至早期肺癌患者的疗效预测、复发风险预测、耐药监测及治疗延续都具有重要指导作用[11-12]。

2 MRD在早期肺癌中的应用

2.1 MRD指导辅助治疗

多种实体瘤研究显示,ctDNA阴性患者预后明显优于ctDNA阳性患者[13]。采集早期非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)患者在根治性放射治疗前后系列血浆进行检测,结果显示根治性放射治疗后ctDNA阳性的NSCLC患者无复发生存(relapse-free survival,RFS)时间较差,且ctDNA动态监测比单点检测能更准确反映预后并识别通过辅助治疗获益的患者[14]。此外,研究发现NSCLC新辅助治疗期间的ctDNA清除与更高的病理完全缓解(pathologic complete response,pCR)率和更长的无事件生存(event-free survival,EFS)时间相关[15]。与此同时,MRD在预测肺癌复发风险中表现出较高的灵敏度和特异度。研究报道NSCLC根治性治疗后,MRD阳性较阴性患者复发风险明显升高。接受根治性治疗患者在首次治疗后,ctDNA检测阳性的复发风险是阴性的43倍[9]。LUNGCA-1研究入组Ⅰ～Ⅲ期可切除的NSCLC患者330例(67%为Ⅰ期患者),分别在术前、术后3 d和术后1个月检测MRD,结果发现术前MRD阳性患者RFS时间明显短于MRD阴性患者,术后MRD阳性是患者术后复发的明显预测指标,且术后MRD阳性患者接受辅助治疗可明显延长RFS时间[14]。

2.2 MRD与肺癌复发风险评估

最新研究表明,肺癌患者MRD监测可比影像学更早发现疾病复发[16]。在不同的肿瘤中,MRD预测较影像学提前的时间分别为鼻咽癌6.0个月、乳腺癌7.9～11.0个月、肺癌70 d至5.2个月、结直肠癌167 d至10.0个月[17]。另一项研究通过监测经根治性手术治疗后的40例Ⅰ～Ⅲ期肺癌患者的255份ctDNA标本和54例健康成年人的ctDNA标本,发现在94%的可评估的复发患者中,ctDNA在第1次治疗后的标本中被检测阳性;72%的患者通过监测MRD发现MRD,比影像学检查时间平均提前约5.2个月。更重要的,在MRD阳性患者中进一步分析发现,更多的患者可能获益于表皮生长因子受体-酪氨酸激酶抑制剂(epidermal growth factor receptor-tyrosine kinase inhibitor,EGFR-TKI)或免疫抑制剂辅助治疗[9]。因此患者进行术后MRD动态监测利于及时发现可疑复发情况并及早采取相应治疗措施,对提高患者预后至关重要。

3 MRD在中晚期肺癌中的应用

3.1 MRD与肺癌免疫治疗预测及免疫巩固治疗

免疫治疗始终是近年来肿瘤治疗领域的研究热点,然而不同患者免疫治疗效果相差很大。ctDNA-MRD对免疫治疗疗效预测有巨大的应用潜力。本课题组的超深度ctDNA检测揭示了接受免疫治疗的NSCLC患者的克隆演变[18]。近期,《自然医学》(NatureMedicine)发表的一项Ⅱ期试验结果,表明ctDNA分子学缓解与影像学缓解具有一致性,分子学缓解水平与患者生存结局相关,基于ctDNA的分子学缓解水平可用于识别单药免疫治疗不太可能获益的转移性NSCLC患者[19]。另一项研究提示,同步放化疗后ctDNA阴性的患者可能不会从免疫检查点抑制剂(immune checkpoint inhibitors,ICIs)巩固治疗中获益,且反而更有可能出现免疫相关的副作用;而同步放化疗后ctDNA检测阳性者,接受ICIs治疗的RFS时间明显长于未接受治疗的患者;在ICIs治疗早期ctDNA升高患者的中位RFS时间仅为5.1个月,相反 ctDNA降低的患者中位RFS时间长达21.9个月。因此,ctDNA-MRD监测可帮助识别最有潜力从ICIs巩固治疗中获益的患者[20]。

3.2 MRD指导定义肺癌潜在治愈人群

对于早期和局部晚期肺癌,MRD可以帮助定义潜在的治愈人群。最新研究表明,对于不可手术的局部晚期NSCLC患者,如果在放疗中和放疗后均检测不到ctDNA,那么该部分患者无论是使用还是不使用巩固ICIs,都有很好的预后;在治疗过程中ctDNA监测持续阴性的患者,可能预示着实现临床治愈,其占比高达20.1%[7]。另一项肺癌MRD超大队列研究共纳入261例Ⅰ～Ⅲ期可手术肺癌患者,通过对913份外周血标本分析发现,术后单个节点检测MRD阴性患者的预后明显优于阳性患者,动态监测可以进一步提升预测准确性,阴性预测值(negative predictive value,NPV)和阳性预测值(positive predictive value,PPV)分别达到96.8%、89.1%。且MRD检测持续阴性的人群在随访期内一直未复发,这可能成功定义了潜在治愈人群。另一项研究报道,术后辅助治疗节点前MRD检测阳性的患者,辅助治疗能够明显改善其无病生存时间,但对于MRD阴性的人群,辅助治疗无获益。这提示MRD阴性人群的肿瘤负荷极低接近治愈,辅助治疗有可能是非必需的[21]。这些研究都提示MRD可以帮助定义潜在治愈人群,使部分肺癌患者免于过度治疗。研究还发现对于复发风险比较高的Ⅱ～Ⅲ期患者,MRD转阳或复发的高峰约出现在术后18个月。因此提示MRD至少应该监测至术后这一时间段,如MRD持续阴性的患者则可能代表接近治愈的人群[21]。事实上对于早期肺癌,术后低频(每年随访<2次)随访即是可行的[22]。

4 肺癌MRD的展望与挑战

未来对于肺癌MRD应用的展望主要聚焦于5个方面:(1)MRD个性化检测在未来可能成为主流。最新研究表明MRD个性化检测优势不容忽视,个性化定制MRD的灵敏度明显高于两种固定化MRD检测,并对潜在治愈的定义具有更高可信度。基于个性化定制MRD提出了新的TNMB预后分层工具,即在临床TNM分期基础上结合术后1个月MRD监测结果,实现了更精准的预后分层[23]。此外,NGS大Panel检测相继获批,基于大Panel的MRD检测方案的主要优点在于能够针对每个患者的具体情况,提供更精准、更个性化的检测报告,可能会对癌症的早期发现、治疗和预后评估产生重要影响。未来,随着NGS大Panel技术的继续完善和应用,有理由相信,个体化治疗将会成为一种趋势。基于大Panel的MRD个性化方案值得期待。(2)MRD检测帮助实现药物假期。对晚期NSCLC患者而言,药物假期可减少药物副作用及患者经济负担并降低耐药发生;但药物假期也有潜在的风险,如肿瘤恶化,甚至药物再治疗无效。因此,实现药物假期其实困难重重。精准的MRD监测让药物假期的实现成为可能。研究表明经系统治疗后的肺癌患者,影像学上无可见病灶且MRD阴性的患者可进入药物假期,而非必须采用连续性用药模式[24]。本课题组研究发现,在晚期NSCLC患者中基于ctDNA与cfDNA联合CEA的预测方法对EGFR-TKI疗效进行了更精准的分层,同时有助于药物假期中疗效的便捷监测[25]。PACIFIC研究提示,针对不可手术的局部晚期NSCLC患者,经过根治性放化疗后,通过MRD 监测予以指导度伐利尤单抗维持治疗,既可以预测ICI巩固治疗获益人群,又可以实现药物假期[26]。(3)“Longitudinal MRD阴性”是否可定义“治愈人群”?患者在连续的随访检测中一直保持MRD阴性,被称为Longitudinal MRD阴性。这通常被看作是治疗效果良好的标志,但是否可以完全定义为“治愈人群”,值得深入研讨。NPV成为这一场景中最关键的指标,高NPV意味着当MRD测试结果为阴性时,患者真正没有疾病的可能性非常高。然而,这个值的计算主要基于检测的灵敏度和特异度,灵敏度是MRD检测的最大瓶颈,克隆性造血的存在、检测过程中的技术噪音及为了提高灵敏度增加追踪变异的数量带来的多变异信号整合的问题,给检测的灵敏度、特异度带来了挑战。实现Longitudinal MRD阴性对治愈的定义,对检测技术进一步探索和临床实践十分必要[17,27]。(4)“non-shedders”在MRD检测中的获益情况。TRACEx研究首次揭示了存在“shedders”(术前血ctDNA阳性的患者)和 “non-shedders”(术前血ctDNA阴性的患者)两类人群,结果显示,高敏感性方法检测的MRD对“non-shedders”也有良好预后价值[21]。这一发现为临床决策提供较好的证据,即使对于手术前血液ctDNA检测阴性的患者,MRD检测在患者预后评估中仍然有重要作用。(5)基于MRD检测开展前瞻性、干预性研究,MRD检测作为临床研究替代终点,可以缩短药物疗效评价时间,推动临床研究进展。MRD可以更早地提供治疗反应信息,传统的临床试验通常需要长时间才能收集到足够的终点事件(如生存率或疾病进展),这限制了新药研发的速度。使用MRD作为替代终点,可以缩短药物疗效评价的时间,更早地获取结果,从而加速临床研究进展[17,28]。

综上所述,MRD在早期、局部晚期、晚期肺癌患者的预后预测、复发监测、全程治疗方案的制订及药物临床研究的开展都发挥着突出的作用,可以预见通过MRD全面指导肺癌患者全程管理的未来已来!MRD检测必将在未来指导肺癌患者的临床实践!