该研究基于海普洛斯的超微量液体活检技术进行了ctDNA超低频突变检测,海普洛斯许明炎博士、陈实富博士为论文共同作者。
论文发表截图
该研究纳入了171名接受一线治疗、不可切除的转移性结直肠癌患者,并对患者治疗前后进行了动态ctDNA检测。研究展示出结直肠癌患者基因突变图谱在时间上的异质性。
有趣且非常具有临床价值的发现是,肿瘤患者ctDNA中RAS和BRAF基因突变状态的改变伴随着临床预后上的显著改变。这打破了传统认为肿瘤患者最初的突变状态决定了其预后的观点,说明对转移性结直肠癌患者进行ctDNA动态监测在预后预测上的临床必要性。
背景介绍
结直肠癌是全球第三大常见癌症,并且在许多国家仍有增加趋势。结直肠癌也是癌症相关死亡的第二大主要原因,其五年死亡率约为40%。随着分子诊断技术的发展,转移性结直肠癌患者的诊治方案得到了很大改进,目前有多类治疗策略,包括化疗、靶向和免疫治疗。在用药指导和预后预测方面,肿瘤患者体细胞突变检测对于结直肠癌患者病程管理具有至关重要的作用。
比如,RAS基因家族(包括KRAS和NRAS)或者BRAF V600E发生体细胞突变会对西妥昔单抗的治疗产生耐药,并且是预后不良的指标。以循环肿瘤DNA(Circulating tumor DNA, ctDNA)为检测对象的液体活检技术具有实时、动态、全面和无创的特点,因此在癌症基因组检测领域得到了广泛应用,可用于结直肠癌患者全病程管理,比如早期诊断、微小残留病灶检测、治疗靶点检测和疗效监测等。
针对接受一线治疗的转移性结直肠癌患者,直接和实时预测患者预后的好坏,可以及时地调整患者的治疗策略,减少不必要的毒副作用。而在用药指导方面,最近也有研究表明:具有RAS家族基因突变的转移性结直肠癌患者,在后续ctDNA检测显示RAS家族基因突变消失的,可以接受抗EGFR治疗。因此,通过实时、动态监测ctDNA中的生物标记物,对接受一线治疗的转移性结直肠癌患者的预后进行预测,具有重要的临床意义和应用前景。
研究路线
从2018年4月到2020年1月,共有171名不可手术切除的转移性结直肠癌患者(mCRC)入组。收集患者原发肿瘤组织和一线治疗前外周血样本,进行肿瘤组织全外显子测序(63例)和ctDNA的 378基因靶向捕获测序(171例),以此作为基线。并从一线治疗开始,每6-8周收集患者的连续血液样本,进行ctDNA 378基因靶向捕获测序,同时根据《实体肿瘤的反应评价标准》(RECIST)V1.1对受试者的临床疗效及肿瘤负荷进行临床反应评估,直至疾病进展或最后一次随访。
图1.试验设计和患者选择流程图
研究结果
1. 肿瘤患者基线ctDNA和肿瘤组织的基因组突变图谱具有良好一致性
对于接受系统性一线治疗的转移结直肠癌患者,治疗前血浆ctDNA和肿瘤组织突变图谱显示出良好的一致性,其中RAS和BRAF V600E突变的一致率为81% (51/63),说明ctDNA作为实时监测肿瘤基因突变材料的可靠性。
图2. 63名肿瘤患者基线ctDNA和肿瘤组织突变一致性分析
2. 一线治疗过程中,ctDNA基因组发生动态演化
对171例患者ctDNA进行多时间点动态监测,分析得到了ctDNA中的高频突变基因频谱,并关注了与结直肠癌相关的临床标准治疗(standard-of-care,SOC)和临床试验中的的相关靶点。在SOC靶点中,42.6%(26/61)基线携带有RAS突变的患者在标准治疗过程中突变被清除,且其中5名患者(8.2%)在RAS突变清除时仍可检测到ctDNA,50%(5/10)的BRAF突变患者在标准治疗过程中突变被清除;相反,3.6% (3/84) 和0.7% (1/135)的患者的ctDNA分别显示了新的RAS突变及BRAF突变。
此外,1/3的患者发生了ERBB2扩增的清除,却无患者重新获得ERBB2扩增变异。与SOC靶标不同,临床试验相关靶点,包括KRASG12C, BRAFnonV600E, PTEN, NF1, MTOR,CDK12, CDKN2A, FGFR1/FGFR2/FGFR3 等突变的状态改变总计仅发生在12.4% (18/145)的患者中,大多数前后基本一致,无明显变化。
图3. 一线治疗过程,145名患者基因组在时间上的异质性
3. 患者ctDNA中RAS与BRAFV600E突变状态的变化与临床预后相关
有趣且具有重要临床意义的发现是,mCRC患者ctDNA中RAS和BRAF基因突变状态的改变伴随着临床预后(PFS和OS)的显著变化。发生RAS和BRAF突变清除的患者的中位数无进展生存期分别为12.8月(95% CI 10.2月至未达到)和未到达(95% CI 18.9月至未到达),而RAS和BRAF一直保持野生型患者的分别为13.2月 (95%CI 10.8至16.4月; p=0.980)和11.5月 (95%CI 10.4至13.3月;p=0.196),两者非常类似。他们显著高于持续有RAS突变(7.9月,95% CI 5.1至10.9月,p=0.002)或BRAF 突变(6.4月,95% CI3.2月至未达到,p=0.002)的患者。
相反,新发生RAS或BRAF突变的患者的中位数无进展生存期分别为6.1月 (95%CI 2.2至未到达)和8.7月(95%CI 未到达至未到达),和起初伴有RAS或BRAF突变的患者预后相当,均差于RAS和BRAF一直保持野生型的患者。在总生存期上也有同样趋势,发生RAS和BRAF突变清除患者的总生存期和RAS和BRAF一直保持野生型的相当,两组均显著高于持续有RAS或BRAF突变的患者。
总体来说,当RAS或者BRAF基因由突变型转变为野生型时,患者疗效改善,且预后好。这表明患者肿瘤最初的突变状态并不能作为可靠的预后分类和治疗决策依据。实际上,一线治疗过程中的突变状态变化可能对患者的疗效和预后影响更大。同样,在一线系统治疗失败时,研究人员也观察到显著的体细胞突变图谱变化。这不仅能够部分解释治疗失败的原因,并且为后续治疗提供更多有效信息。
表1. RAS或BRAF状态改变的患者的PFS与OS
图4. 根据一线治疗过程中ctNDARAS状态改变来分类的患者的无进展生存期(PFS)和总生存期(OS)
总结与讨论
在该项研究中,我们首先发现了肿瘤组织和血浆ctDNA在体细胞突变检测时高度一致,说明在mCRC的综合治疗中,ctDNA用于检测的可靠性。研究结果为ctDNA在临床上可以作为肿瘤组织的补充,指导临床方案提供了更为坚实的证据,尤其是在反复组织活检不可行的情况下。在实际临床场景中,后续的临床判断如果依赖于历史保存的组织样本,不能够及时反映后续病人的突变情况。相反,ctDNA可以用来实时动态监测患者的突变情况,尤其是在患者治疗失败,需要重新制定新的治疗方案时。
在mCRC的一线治疗中,我们发现体细胞突变状态会发生动态演变,也反应了ctDNA监测在临床决定的必要性。近期其他研究表明,mCRC患者RAS突变的清除可以用作EGFR抗体再挑战的生物标记物,然而在患者发生疾病进展前,RAS的变化还鲜有研究。本研究更多注重疾病进展前RAS的变化,并且发现RAS清除率高达42.6% (26/61),并且在ctDNA存在时仍有8.2%患者发生RAS突变清除。
更为重要的是,ctDNA中RAS或BRAF突变状态的变化可以准确反映患者的预后。发生RAS或BRAF突变到野生型的患者有更长的无进展生存期(PFS)和总生存期(OS),而由野生型RAS或BRAF转变为突变型的RAS或BRAF的患者有更差的预后。这也说明完全以患者起初的突变状态作为预后标志物及临床方案的制定依据并不总是可靠。
本研究为一项大规模前瞻性和观察性临床试验, 绘制了转移性结直肠癌患者在一线治疗中ctDNA动态基因突变图谱,为利用ctDNA测序技术来捕获肿瘤基因变异提供了有力证据,同时也显示出肿瘤基因组在治疗过程中的时间上异质性。本研究还发现肿瘤患者RAS和BRAF基因突变状态变化伴随着预后的明显改变,这在临床实践中应该引起足够重视。
专家介绍
徐瑞华
MD, PhD 教授,博士生导师、结直肠癌内科首席专家
中山大学附属肿瘤医院
中山大学肿瘤防治中心主任、医院院长、研究所所长,华南肿瘤学国家重点实验室主任,教授,博士生导师。中国抗癌协会副理事长,中国临床肿瘤学会候任理事长,中国抗癌协会靶向治疗专委会首届主任委员,中国抗癌协会化疗专委会候任主任委员,中国临床肿瘤学会肠癌专委会主任委员,《CancerCommunications》主编,研究生教材《肿瘤学》主编。
从事肿瘤内科临床工作30余年,取得突破性成果:
应用ctDNA甲基化等液体活检技术提高了消化系统肿瘤的早诊率;
创建了高效低毒的晚期胃肠肿瘤治疗新方案和新体系,成为新的国际标准;
肿瘤转移耐药研究取得突破,创新了肿瘤免疫治疗策略及联合方案,提高了免疫治疗疗效。
所治疗胃肠病患的5年生存率可达国际领先水平,是我国肿瘤内科学具有重要影响力的学术带头人之一。以通讯或**作者在国际**期刊Nature Materials、Nature Medicine、Lancet Oncology等发表SCI论文199篇,连续入选中国高被引学者榜单。以**完成人获国家科技进步二等奖2项及省部级一等奖6项。入选南粤百杰人才培养工程、国家百千万人才工程、国家卫生计生突出贡献中青年专家。
王峰
MD, PhD,主任医师、研究员、内科副主任
华南肿瘤学国家重点实验室PI
中山大学附属肿瘤医院
美国MD Anderson 肿瘤中心博士(PhD)、中山大学临床医学博士(MD)。中国抗癌协会肿瘤靶向治疗专业委员会青委副主任委员、广东省抗癌协会肿瘤靶向治疗专业委员会青委主任委员、中国抗癌协会青年理事会理事、中国临床肿瘤学会理事。共发表高水平论文60篇,包括40余篇以**(含共一)或通讯(含共通讯)作者发表于知名期刊JAMA Oncology(2019, IF:)、Cell Research (2018, IF:)、Annals of Oncology (2019,IF:)等。
相关研究成果被写入NCCN指南,近五年作为课题负责人承担了科研基金共11项,包括国家自然科学基金国际(地区)合作项目、面上项目等,参与863计划等科技项目9项。荣获教育部青年长江学者、珠江科技新星等,荣获国家科技进步奖二等奖(排名2/10)、中华医学科技一等奖(排名3/15)等科研奖励。申请国内发明专利6项,已获得授权1项。获邀在美国肿瘤研究协会年会(AACR)、中国临床肿瘤学会年会(CSCO)等做口头报告。
http://dx.doi.org/10.1136/gutjnl-2021-324852
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