基于肿瘤个体化测序的循环肿瘤DNA分析在横纹肌肉瘤精准监测中的突破性研究

《npj Precision Oncology》：Patient-specific sequencing panels enable sensitive circulating tumor DNA analysis in rhabdomyosarcoma independent of genetic profile

【编辑推荐】本研究针对儿童横纹肌肉瘤(RMS)缺乏有效液体活检标志物的临床难题，开发了基于全外显子测序(WES)的个体化ctDNA检测方法。研究人员为12名患者设计包含单核苷酸变异(SNV)的个体化测序panel，成功监测130份血浆样本。结果显示ctDNA水平与肿瘤负荷相关，能较影像学提前5个月预测复发，为RMS精准医疗提供新策略。

　　

在儿童软组织肿瘤中，横纹肌肉瘤(rhabdomyosarcoma, RMS)以其发病率高、预后差异大而备受关注。尽管现代诊疗技术不断进步，但RMS患者尤其是发生转移或复发者，其生存率仍不理想。目前临床主要依赖影像学检查如磁共振成像(MRI)和计算机断层扫描(CT)进行疗效评估和复发监测，但这些方法存在辐射暴露、需要麻醉以及无法区分治疗后改变与肿瘤复发等局限性。更棘手的是，RMS缺乏像其他儿童肿瘤那样的特异性液体生物标志物，使得疾病监测面临巨大挑战。

循环肿瘤DNA(circulating tumor DNA, ctDNA)作为新兴的液体活检标志物，在多种癌症中展现出巨大潜力。然而，传统的ctDNA检测方法主要针对高频复发突变，而RMS具有显著的遗传异质性，仅部分患者携带PAX3/PAX7::FOXO1融合或MYOD1突变等已知遗传改变，这使得通用型ctDNA检测面板在RMS中的应用受到限制。正是基于这一临床需求，来自瑞典哥德堡大学的研究团队开展了这项创新性研究，旨在开发一种个体化的ctDNA检测策略，突破RMS遗传异质性带来的检测瓶颈。

研究人员招募了12名中位年龄8.5岁的RMS患儿，收集了130份血浆样本，涵盖诊断、治疗和随访全过程。通过全外显子测序(whole exome sequencing, WES)分析肿瘤组织和白细胞DNA，为每位患者量身定制了包含10个单核苷酸变异(single-nucleotide variants, SNVs)的个体化测序面板。采用SiMSen-Seq技术进行超灵敏ctDNA分析，该技术通过添加独特分子标识符(unique molecular identifiers, UMIs)来校正测序错误。

研究发现，诊断时ctDNA水平与肿瘤负荷显著相关。转移性患者ctDNA水平（中位数89,762突变肿瘤分子/毫升）远超局限性患者（中位数13.4突变肿瘤分子/毫升）。在局限性RMS中，ctDNA水平与肿瘤体积呈正相关。更重要的是，所有4例复发和1例原发耐药病例均出现ctDNA水平升高，其中1例患者在临床复发前5个月即检测到ctDNA阳性。相反，无复发患者在随访期间所有样本均为ctDNA阴性。这些结果表明，基于肿瘤个体化信息的ctDNA分析是RMS敏感且特异的生物标志物。

患者特征

研究纳入的12例患儿中，10例为局限性肿瘤，2例为转移性疾病。组织学类型包括6例胚胎性、4例腺泡性（其中1例伴神经成分/外间质瘤）和2例梭形细胞RMS。临床基因检测发现3例携带PAX3::FOXO1A融合基因，1例PAX7::FOXO1A，2例携带MYOD1 p.L122R突变。

患者个体化超灵敏ctDNA分析

基于WES共检测到634个SNVs（平均53个/患者），其中9个为RMS复发突变基因中的致癌突变。个体化面板中83%的SNVs为非同义变异，测序深度中位数为18,787条原始读数。三例（2.5%）SNVs被追溯鉴定为胚系变异而被排除。

cfDNA和ctDNA水平与诊断时肿瘤负荷相关

诊断时转移性患者cfDNA水平（中位数876 ng/mL）显著高于局限性患者（中位数8.4 ng/mL）。ctDNA水平同样呈现显著差异，且局限性RMS中ctDNA水平与肿瘤体积正相关。腺泡性和胚胎性RMS在诊断时的cfDNA和ctDNA水平无显著差异。

ctDNA分析用于疾病复发检测

三例患者共经历四次复发，均与ctDNA水平升高相关。患者C002（梭形细胞RMS，MYOD1 p.L122R突变）在两次复发时均出现ctDNA升高，且不同疾病阶段检测到的SNVs组合不同。患者C032（腺泡性RMS，PAX3::FOXO1阳性）在临床复发时检测到两个肿瘤突变。患者C077（腺泡性RMS）在临床复发前163天即出现ctDNA阳性，期间ctDNA水平增加百倍以上。

原发耐药患者治疗期间ctDNA持续可检测

患者C102（腺泡性RMS，PAX3::FOXO1阳性）尽管初期化疗后ctDNA水平下降，但从未转为阴性，随后在疾病进展时逐步升高，表明肿瘤存在异质性反应。

成功治疗后ctDNA转为阴性

八例无复发患者在治疗后中位随访42个月期间，所有治疗结束后采集的14份血浆样本均为ctDNA阴性，证明该方法具有高特异性。

总细胞游离DNA水平不适用于RMS疾病监测

与ctDNA不同，总cfDNA浓度与疾病临床过程相关性不一致，在复发或原发耐药病例中波动较大，不适合作为RMS监测指标。

研究结论强调，个体化ctDNA分析能够敏感地监测RMS肿瘤负荷，且较影像学检查能更早预测疾病复发。尽管结果令人鼓舞，但该方法在临床推广应用前仍需更大规模前瞻性研究验证。肿瘤个体化ctDNA分析面临的挑战包括需要便捷的肿瘤遗传学数据获取、简化的面板设计和快速样本处理流程。

这项发表于《npj Precision Oncology》的研究为RMS精准医疗提供了新思路，特别是为缺乏常见遗传改变的患儿提供了有效的疾病监测工具。未来研究将探索ctDNA分析能否替代重复影像学检查，作为RMS随访期间侵入性更小的疾病监测方法。