血浆中的染色体外环状DNA作为非小细胞肺癌EGFR靶向治疗中的生物标志物

《Molecular Oncology》：Plasma extrachromosomal circular DNA as a biomarker in EGFR-targeted therapy of non-small cell lung cancer

本研究分析EGFR突变型非小细胞肺癌（NSCLC）患者血浆外周环状DNA（eccDNA）水平在奥希替尼治疗前后的变化，并与健康人比较。结果显示，治疗后高水平的EGFR-overlapping eccDNA与较短的无进展生存期（PFS）和总生存期（OS）显著相关，表明血浆eccDNA可作为监测EGFR-TKI疗效的生物标志物。

　　这项研究聚焦于一种在癌症患者体内可能具有重要意义的新型生物标志物——外源性环状DNA（eccDNA）。eccDNA是存在于染色体之外的环状DNA结构，它在多种癌症类型中广泛存在，并与肿瘤异质性、基因扩增、肿瘤进化以及治疗耐药性密切相关。然而，关于eccDNA在血液中的存在及其在治疗过程中的动态变化，尤其是与特定癌症类型如非小细胞肺癌（NSCLC）相关的研究却相对较少。因此，本研究旨在通过分析32名携带EGFR突变的NSCLC患者的血浆eccDNA，探索其在治疗前和治疗期间的变化，并评估其作为治疗反应和预后指标的潜力。

研究结果显示，所有患者和健康对照的血浆样本中均检测到了eccDNA，但癌症患者的eccDNA水平显著高于健康个体。值得注意的是，EGFR重叠的eccDNA——即包含部分或整个EGFR基因的环状DNA——在大多数样本中均有出现，且在治疗期间的高表达水平与患者的无进展生存期（PFS）和总生存期（OS）缩短显著相关。这表明，EGFR重叠的eccDNA可能与EGFR靶向治疗的疗效和耐药性有关，是评估治疗反应的重要标志。研究还发现，虽然eccDNA的总体数量在治疗前后有所波动，但其与生存期的关联主要体现在治疗后阶段，而非治疗初期。

在方法学方面，研究团队采用了一套标准化的流程，从患者的外周血中分离cfDNA（细胞游离DNA），并通过特定的酶切和降解步骤去除线性DNA和线粒体DNA，从而富集eccDNA。随后，使用Circle_Finder算法对eccDNA进行识别和定量分析，该算法通过比对双端测序数据来识别环状结构。此外，研究还通过计算GC含量和微同源重复序列，进一步分析eccDNA的特征和形成机制。这些方法不仅保证了数据的准确性，也为后续的统计分析和生物信息学研究奠定了基础。

研究结果揭示了eccDNA在血浆中的分布模式和动态变化。例如，研究发现eccDNA的大小分布呈现出双峰特征，这可能与DNA环状结构的稳定性有关。同时，eccDNA的GC含量与周围基因组区域相似，但其与随机基因组片段相比显示出不同的分布特性。此外，研究还发现，治疗期间患者体内EGFR重叠的eccDNA比例发生变化，其中部分患者表现出下降趋势，而另一部分则呈现上升趋势。这些变化与患者的临床结局存在一定的关联性，尽管统计学上未达到显著水平，但它们提示了eccDNA可能作为治疗反应和预后评估的潜在工具。

研究的局限性在于样本数量相对有限，这在一定程度上影响了结果的普适性和统计效力。然而，本研究是目前规模最大的关于同质性癌症患者群体中血浆eccDNA的研究之一，为后续更深入的探索提供了重要的基础。同时，这是首次系统研究血浆eccDNA在癌症治疗中的动态变化，揭示了其在治疗反应中的潜在作用。研究团队认为，血浆eccDNA不仅能够作为监测治疗效果的工具，还可能在理解癌症的分子机制和开发新的诊断方法方面发挥重要作用。

在讨论部分，研究团队进一步探讨了eccDNA的形成机制及其在健康组织中的存在。他们指出，尽管eccDNA在癌症组织中较为常见，但其在健康个体中同样存在，这表明eccDNA可能是细胞正常生理过程的副产物。然而，癌症患者的eccDNA水平显著升高，这可能与其细胞内的基因扩增、DNA损伤或染色体断裂有关。此外，研究还提到，eccDNA的大小和结构可能受到多种因素的影响，包括DNA修复机制和细胞凋亡过程。微同源介导的末端连接（MMEJ）和非同源末端连接（NHEJ）等机制可能参与了eccDNA的形成，但其并非唯一途径。

从临床角度来看，研究发现EGFR重叠的eccDNA在治疗后阶段对患者的生存期有显著影响。尽管治疗初期的eccDNA水平与生存期无明显相关性，但治疗后eccDNA的减少与较长的PFS和OS相关。这表明，治疗过程中eccDNA的动态变化可能反映了肿瘤细胞的适应性变化和治疗响应情况。然而，也有部分患者在治疗后出现eccDNA水平上升的现象，其中一名患者表现出极长的生存期，这一现象提示需要更深入的研究来揭示其背后的机制。

研究还指出，EGFR重叠的eccDNA在健康个体中也存在，但其比例远低于癌症患者。这一发现进一步支持了eccDNA可能具有更广泛的生物学意义，不仅限于癌症，也可能在其他疾病中发挥作用。研究团队强调，尽管目前的研究提供了初步证据，但需要更多的临床样本和更深入的功能性研究来验证eccDNA在癌症治疗中的具体作用。此外，研究结果还提示了在不同癌症类型中，eccDNA可能具有不同的表达模式和生物学功能，这为未来的多癌种研究提供了方向。

本研究的意义在于，它首次系统地展示了血浆eccDNA在癌症治疗中的动态变化及其与治疗效果和预后之间的潜在联系。这不仅拓展了我们对eccDNA生物学功能的理解，也为癌症的无创监测和个性化治疗提供了新的思路。通过分析血浆eccDNA的变化，医生可以更早地识别治疗抵抗的迹象，并采取相应的干预措施。此外，研究还强调了在不同治疗阶段对eccDNA进行动态监测的重要性，这有助于更全面地评估治疗效果并优化治疗方案。

综上所述，这项研究揭示了血浆eccDNA在癌症治疗中的潜在价值，特别是在监测EGFR靶向治疗反应和预测患者预后方面。尽管研究结果仍需进一步验证，但它们为未来的研究方向提供了重要的启示，即eccDNA可能成为一种新型的非侵入性生物标志物，帮助临床医生更好地理解肿瘤的分子特征和治疗反应。随着对eccDNA研究的深入，我们有望开发出更加精准的癌症诊断和治疗策略，从而提高患者的生存率和生活质量。