基于超灵敏ctDNA监测的局部晚期直肠癌器官保留策略研究

《npj Precision Oncology》：Ultrasensitive ctDNA monitoring for organ preservation in patients with locally advanced rectal cancer

本研究针对局部晚期直肠癌(LARC)患者器官保留策略中患者选择和随访监测的临床挑战，开发了一种基于原发肿瘤信息的全基因组测序(WGS)循环肿瘤DNA(ctDNA)检测方法。研究发现基线肿瘤分数(TF)可预测持续临床完全缓解(scCR)，治疗期间高TF与较低scCR率和较高复发风险相关。该WGS检测方法显著提高了ctDNA检测灵敏度，为LARC治疗降级策略提供了重要依据，但同时也提示需要进一步研究提高特异性。

　　

在直肠癌治疗领域，一场静默的革命正在发生。传统上，局部晚期直肠癌(LARC)患者需要接受新辅助放化疗、全直肠系膜切除术(TME)和辅助化疗的"三部曲"治疗。然而，这种一刀切的治疗模式正在被个体化策略所取代，特别是对于对治疗反应良好的患者，器官保留策略——即"观察等待"(Watch and Wait，WW)方案——提供了避免永久性造口的机会。

近年来，多项研究证实了WW策略的可行性，尤其是OPRA临床试验的最新结果进一步验证了这一方法的有效性。在该试验中，接受全程新辅助治疗(TNT)后获得临床完全缓解(cCR)或近临床完全缓解(ncCR)的患者可以选择非手术管理。最新数据显示，接受诱导化疗后放化疗(INCT-CRT)和放化疗后巩固化疗(CRT-CNCT)的患者5年器官保留率分别为39%和54%。

然而，这一革命性策略面临两大挑战：如何准确识别最有可能从WW中获益的患者，以及如何在随访期间及时发现疾病复发。目前，cCR的评估主要依赖内镜、MRI和临床检查，但这些方法存在主观性，导致部分患者会出现肿瘤再生。此外，虽然高容量专科中心已成功实施WW策略，但其广泛推广仍存在安全隐患。

在这一背景下，液体活检技术特别是循环肿瘤DNA(ctDNA)检测为解决问题提供了新思路。ctDNA作为微小残留病灶(MRD)的生物标志物，理论上可以在分子水平上预测治疗反应和早期复发。然而，既往研究表明，常规ctDNA检测方法在直肠癌WW策略中的应用存在灵敏度不足的局限性。

为了解决这一难题，来自纪念斯隆-凯特琳癌症中心等机构的研究团队在《npj Precision Oncology》上发表了一项创新性研究，他们开发了一种基于原发肿瘤信息的超灵敏全基因组测序(WGS)ctDNA检测方法，旨在提高LARC患者器官保留策略的精准化管理水平。

关键技术方法方面，本研究采用了前瞻性收集的临床样本和数据分析策略。研究人员从OPRA试验的MSKCC中心纳入31例LARC患者，这些患者接受了INCT-CRT或CRT-CNCT两种TNT方案。研究收集了基线(P0)、TNT期间(P1)、TNT后再分期(P2)和随访期间(F1-F9)的血浆样本，同时获取治疗前肿瘤组织样本。采用C2i Genomics平台进行WGS分析，通过检测单核苷酸变异(SNV)、小插入缺失(indel)和拷贝数变异(CNV)等全基因组变异，构建患者特异性肿瘤标志，进而实现ctDNA的超灵敏检测和肿瘤分数(TF)定量。

ctDNA和TF在基线的评估

研究结果显示，基线血浆样本中ctDNA检出率高达95%(21例中的20例)，中位TF为0.081%。基线TF与肿瘤大小(ρ=0.76，P<0.001)和区域淋巴结转移状态显著相关。值得注意的是，所有TF<0.01%的患者(4/4)均实现了scCR，而TF在0.01%-0.1%和>0.1%的患者scCR率分别为71%(5/7)和20%(2/10)。基线TF作为连续变量与scCR显著相关(P=0.048)，scCR预测的AUC为0.809。

NAT期间和再分期时的ctDNA和TF

在TNT期间和再分期时间点，ctDNA在P1和P2的检出率分别为43%(12/28)和65%(17/26)。分析发现，P1和P2中较高TF与scCR可能性呈负相关(OR，0.10；P=0.018)，且与较差的无病生存期(DFS)相关(HR，4.20；P<0.001)。P1时ctDNA检出与较低scCR率(16.7% vs 75.0%；P=0.006)和较高复发风险相关(HR，6.47；P=0.020)，而P2时ctDNA检出与上述结局无显著关联。

研究人员发现，15例P1 ctDNA阴性患者中有12例(80%)在P2转为阳性，其中仅2例(17%)出现疾病复发。这些患者基线TF较低(中位0.017% vs 0.13%，P=0.018)，提示肿瘤ctDNA释放特性可能影响P2时间点检测的特异性。

随访期间的ctDNA和TF

随访期间，F1时高TF(作为连续变量)与较高复发风险相关(P=0.009)。所有TF>0.01%的患者(3/3)均出现复发，而TF<0.01%和ctDNA未检出患者的复发率分别为1/5和0/14。P2至F1期间TF升高与较差DFS相关(P=0.002)。任何随访时间点ctDNA检测对预测疾病复发的灵敏度为100%，但特异性仅为27.8%，阳性预测值为23.5%。复发患者随访期间的TF显著高于未复发患者(P<0.001)。

有趣的是，在4例未出现疾病复发或局部再生的WW患者中，最后一次ctDNA TF>0.1%的检测发生在NAT结束后4年以上。此外，在多个时间点有可用数据的患者中，观察到TF和癌胚抗原(CEA)的同步波动。

固体组织标本WGS的额外发现

除ctDNA检测外，肿瘤组织WGS分析还提供了有关肿瘤病因学和治疗过程中肿瘤进化的深入见解。突变特征分析识别出三种主要特征：有丝分裂时钟、年龄相关的SBS1/SBS40特征以及在54%病例中检测到的与活性氧物种损伤相关的SBS18特征。值得注意的是，23%的基线样本中检测到与大肠杆菌暴露相关的colibactin特征(SBS88)。尽管样本量有限，但colibactin阳性肿瘤往往体积较小、距离肛门较远，且对TNT的病理或临床完全缓解率较低，DFS较差(差异无统计学意义)。

纵向分析显示，NAT后患者29的血浆样本中出现了治疗相关特征(SBS17b)。该患者是研究中唯一一个在F1和F3时间点TF足够高、能够从血浆样本中进行新生突变呼叫的患者。分析显示，这些突变与参考实体肿瘤中的突变高度一致，但也存在一组血浆特有的新突变，其中检测到的SBS17b特征与患者接受的全身化疗一致。

研究结论和讨论部分强调，这项研究首次在接受WW的LARC患者中探索了基于WGS的超灵敏纵向ctDNA分析的应用。结果表明，基于WGS的肿瘤信息ctDNA分析方法可实现高灵敏度，在LARC患者的治疗计划、预后判断和监测方面具有重要潜力。基线TF是scCR的有力预测因子，而治疗期间高TF与较低scCR可能性和较高复发风险相关。

然而，研究也发现，NAT后再分期和随访期间的高ctDNA阳性率(主要见于低TF且无后续疾病复发的患者)对超灵敏ctDNA检测在直肠癌WW策略中的临床应用提出了挑战。低TF可能实际反映了肿瘤细胞在不足以克服免疫控制并导致再生的水平上的释放。在WW背景下，ctDNA检测可能无法达到术后或标志性时间点观察到的对疾病复发的高特异性。

此外，WGS数据提供的生物学见解超越了MRD检测，具有转化意义。如概念验证所示，在近四分之一患者中稳健地识别出colibactin特征，这可能作为未来患者分层的生物标志物。

该研究的主要局限性是样本量相对较小，无法分析INCT-CRT和CRT-CNCT组间的差异，且在某些时间点血浆样本的缺失限制了部分发现的普适性。研究中使用的TF阈值仅为探索性，需在更大的独立队列中进行优化和验证。

总之，这项研究为超灵敏ctDNA监测在LARC器官保留策略中的应用提供了重要见解，强调了在提高检测灵敏度的同时确保良好特异性的必要性，为实现LARC患者个体化非手术治疗管理奠定了基础。