世易医学汇丨突破ctDNA检测瓶颈,助力肿瘤精准管理

越来越多的证据表明,实体瘤患者在根治性治疗后体内若残存有分子水平的肿瘤残留病灶,即molecular residual disease/minimal residual disease(MRD),可能会导致肿瘤复发,从而产生不良预后。

随着循环肿瘤DNA(ctDNA)技术的飞速发展,应用ctDNA检测MRD已经成为当前的热点。不久前发布的NCCN结肠癌2021.V2版指南首次提出希望应用ctDNA检测技术能够提供预后和预测信息,以帮助II期和III期结肠癌患者的辅助治疗决策。值得注意的是,指南引用了三项临床研究,均采用了结合肿瘤组织测序的ctDNA检测方法,其中两项研究采用了个性化定制测序的手段。


                                                                         为什么需要基于肿瘤组织测序?

                                                                            定制化测序有什么优点?

                                                                          小编将在此文中为您详细解答。


                                             应用ctDNA检测MRD首次进入NCCN结肠癌指南

此次NCCN结肠癌指南2021.V2版[1]更新的“可切除结肠癌辅助化疗”的讨论部分中新增了“Circulating Tumor DNA (ctDNA)”,指南中首次提出希望应用ctDNA检测技术能够提供预后和预测信息,以帮助II期和III期结肠癌患者的辅助治疗决策。

      

                                                             NCCN结肠癌指南2021.V2版

临床研究表明,术后ctDNA可作为I-III期结肠癌复发风险预测标志物。此结论引用的第一项临床研究是由Reinert等人于2019年发表在JAMA Oncology上的一项针对130例I-III期结肠癌患者的多中心前瞻性研究[2]。采用基于多重PCR捕获的定制化ctDNA检测技术 -- Signatera技术,对术后患者进行连续的ctDNA监测。在术后30天ctDNA检测呈阳性的患者的复发风险是呈阴性患者的7倍(Hazard Ratio (HR)为 7.2);同样的,在辅助化疗后,ctDNA检测呈阳性的患者的复发风险是呈阴性患者的17.5倍(HR为 17.5)。术后ctDNA的阴阳性状态可以作为预后生物标志物(prognostic biomarker);Signatera技术与影像学相比平均提前8.7月发现肿瘤复发,最早提前发现时间长达16.5个月。

此外,指南引用的另外两项临床试验(由Tarazona等人[3]和 Tie 等人发表[4])也得出相似结论。值得注意的是,指南所引用的这三项研究中,均采用了结合肿瘤组织测序的ctDNA检测方法,其中两项研究采用了个性化定制测序的手段。为什么需要基于肿瘤组织测序?定制化测序有什么优点?


                                                                      什么是MRD?

微小残留病灶(Minimal Residual Disease,MRD)的概念来源于血液肿瘤,指肿瘤患者接受治疗后即便达到完全缓解(CR),体内仍然存在肿瘤细胞的状态。MRD是引发肿瘤耐药和复发的重要因素,也是判断预后的重要指标,因此常采用ddPCR或流式细胞技术对血液肿瘤细胞进行检测。

对于实体瘤来说,患者在根治性手术或治疗完全缓解之后,应用传统的影像学和肿瘤标志物血清学检测,则很难发现分子水平的肿瘤残留病灶,即molecular residual disease(MRD)。而循环肿瘤DNA(ctDNA) 技术因其高灵敏度和无创、便捷等特点,可以检测分子层面的MRD,比传统方法更早发现肿瘤复发,因此越来越多地受到临床医生的关注。


                                                              ctDNA的检测和应用瓶颈

ctDNA是由肿瘤坏死、凋亡或分泌到血液中的DNA碎片,在血液中通常含量极低。由于ctDNA和肿瘤组织的突变大多重叠,因此检测ctDNA可以用于测定体内肿瘤残留。然而,通过ctDNA检测MRD在临床上应用也存在一些瓶颈:

01  血液中的ctDNA数量极少,检测需要极高灵敏度

ctDNA的含量与多种因素相关,如:癌种、分期、肿瘤是否近血管等等。对于实体瘤来说,通常早期患者的ctDNA数量极少,难以检测,晚期患者的ctDNA数量相对较多,容易检测。著名的肺癌临床研究--TRACERx研究中展示的从I期肺癌患者ctDNA中检测到突变频率通常在千分之一以下,甚至达到十万分之一的级别,为检测带来了巨大的挑战。

02  异质性大

不同癌种,甚至同一癌种不同患者所携带的肿瘤突变存在很大的差异,很难做到既保证能全面、又能保证高灵敏地检测。市面上的肿瘤检测固定panel以驱动基因和靶向药物基因为设计思路,具有一定的局限性。

目前市面上的ctDNA检测产品众多,良莠不齐,实验操作流程缺乏标准化,部分缺乏临床大数据验证,导致此类产品的临床应用受限。


                                                    采用ctDNA检测MRD的两种技术路线对比

目前采用ctDNA检测MRD主要存在两大技术路线:tumor-informed approach(基于肿瘤组织测序的ctDNA个性化定制方案)和tumor-agnostic approach(仅基于血浆检测的固定panel)。两个技术流各有优势,结肠癌专家Jeanne Tie教授在去年ASCO-GI会议中对比了两大技术流(表一)。

表一:两大技术路线对比

* 引自Prof.Jeanne Tie, 2020.ASCO-GI会议中的演讲

相比较而言,tumor-informed approach具有更高的灵敏度,原因主要有:

1. 可以更精准地滤除非肿瘤来源的变异;

2. 每个肿瘤皆不同,个性化panel的设计,增加了对不同肿瘤的观测的可能性,便于进行精准追踪。

当然,该方法也有劣势,主要劣势就是取肿瘤组织可能会比较困难,由于实验工序多,设计复杂,价格相对较高。

基于组织测序的定制化ctDNA测序标杆技术—— Signatera

采用tumor-informed approach的代表性产品,是来自美国的Signatera MRD test。该产品采用肿瘤组织全外显子测序和个性化定制ctDNA测序的方法,在2019-2020年取得了FDA breakthrough device (突破性医疗器械) 称号和欧盟CE认证,并成功进入美国医保,全面覆盖II, III 期结肠癌(CRC) 患者的监测过程。

                                                     应用Signatera技术的相关重量级研究成果

目前应用Signatera技术在实体瘤MRD监测方面已经发表了7项重量级研究成果[2,5-10],受到业内广泛关注。在结肠癌[1]、非小细胞肺癌[5] 、乳腺癌[6]和膀胱癌[7]的术后MRD监测中,采用Signatera技术均比传统影像学大幅提前发现肿瘤复发(如下图),最大提前时间长达2年。总体阳性预测值大于98%,即术后ctDNA阳性的患者在随访期间有超过98%的概率发生临床复发。

                        在结肠癌、非小细胞肺癌、乳腺癌和膀胱癌的采用Signatera技术进行术后MRD监测


                                                       Signatera技术已经进入中国

华大基因一直致力于推动液体活检和肿瘤基因检测技术在临床的应用,造福中国患者。2019年,华大基因与Natera公司签订了独家技术引进协议,成为中国唯一提供Signatera MRD检测的机构。结合华大基因的国产自主测序平台,华大基因于2021年推出了华见微®-肿瘤MRD定制化检测产品。

                                                                         华见微®检测流程

如上图所示,通过采集患者肿瘤组织进行全外显子测序(WES),为每位患者选取肿瘤特异性的主克隆位点进行个性化定制,在监测时提取血浆中的ctDNA进行超高深度测序,可以对肿瘤治疗全过程进行精准、高效地全程监测。

华见微®适用于Ib期以上除白血病以外的泛癌种,具有以下3个主要特征:

  • 超高灵敏度:采用超高深度测序(约10万X),可检测低至0.01%的超低频突变
  • 超高特异性:超过1万份血浆样本临床验证性研究样本特异性>99.8%*
  • 高度个性化:为每位患者量身定制,精准追踪。可以有效过滤胚系变异和克隆性造血带来的假阳性。在一项研究中,相对于固定panel测序策略,可为病人多争取42%的时间采取适合的对策 (lead time 187d vs. 264d)[6]。

   [*] Natera internal Analytical Validation study

     

                                                                                                                                                          撰稿:华大基因


                                                                    精彩会议揭晓

会议经美国临床肿瘤学会(ASCO)官方授权,由华大基因和世易医健联合举办。

该会议诚邀蔡三军教授(复旦大学附属肿瘤医院)、George Fisher教授(斯坦福大学医学院)、和多位优秀中美专家共同在线,以演讲和圆桌讨论的方式,分享ASCO-GI的精彩内容和结直肠癌MRD全球前沿研究成果,将同步网络直播。

                                                                  

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