《Cancer》：Minimal residual disease in solid tumors: Clinical applications and future directions
Abstract
微小残留病灶（MRD）是指治疗后持续存在、但通过常规影像学或蛋白质检测方法无法发现的残留癌细胞或肿瘤来源片段。循环肿瘤DNA（ctDNA）已成为MRD检测的一种动态生物标志物，能够实现实时疾病监测、预后判断，并常指导治疗决策。目前存在两种主要的ctDNA检测方法：肿瘤知情和肿瘤未知，它们在灵敏度、特异性和临床可行性上有所不同。近期临床试验支持ctDNA MRD在胃肠道癌、肺癌、乳腺癌等恶性肿瘤中具有预后和预测价值，术后或治疗后MRD阳性状态与更高的复发风险和较差的生存结局相关。然而，将其整合到临床实践仍面临诸多挑战，包括肿瘤异质性、不同肿瘤分期/部位/时间的ctDNA脱落变异、缺乏标准化的检测结果解读以及成本效益问题。基于甲基化的测序、超深度二代测序（NGS）以及机器学习驱动的风险模型等新兴技术有望提高检测准确性和临床适用性。正在进行的临床试验有望确定早期MRD检测和干预对患者结局的影响，可能支持ctDNA MRD的更广泛应用。
INTRODUCTION
微小残留病灶或分子残留病灶（MRD）指的是治疗完成后体内残留的癌细胞或其片段。这些细胞或片段无法通过传统影像学或蛋白质方法检测到，但可能是癌症持续存在、复发或转移的指标。与预测复发风险的组织学和分期不同，MRD能直接识别残留癌症的存在。循环肿瘤DNA（ctDNA）已成为MRD的一种动态生物标志物，与静态活检相比，能够实时追踪癌症，监测治疗反应，并可能识别耐药性。ctDNA是患者血浆中来源于肿瘤组织的细胞游离DNA（cfDNA）的组成部分，可通过聚合酶链反应（PCR）和二代测序（NGS）等方法检测。由于与晚期疾病患者相比，早期疾病患者或治疗后即刻的肿瘤脱落较低，当前的ctDNA基因分型检测尚未达到最佳的临床灵敏度。因此，需要更灵敏的检测方法来检测肿瘤ctDNA。
目前主要有两种ctDNA检测类型：肿瘤知情和肿瘤未知。肿瘤知情检测（例如Signatera检测）采用个性化方法，利用患者的癌组织（活检或手术后）创建针对个体肿瘤的特异性突变panel。据报道其具有高灵敏度和特异性，但可能成本高昂、耗时，并且需要先进行侵入性操作获取组织样本。相比之下，肿瘤未知检测（如Guardant360检测）通过预制的panel进行，不需要组织采样，灵敏度和特异性较低，但可能更具成本效益且周转迅速。此外，它们已在多种癌症（如非小细胞肺癌NSCLC和结直肠癌）中证明了MRD检测的效用，支持更广泛的泛肿瘤应用。检测选择应基于临床背景。
ctDNA MRD的主要临床应用之一是作为癌症患者的预后和预测标志物，分别用于进一步评估患者结局和帮助评估患者从治疗中获益的可能性。尽管MRD目前用作指导治疗决策的预后和预测标志物，并作为血液恶性肿瘤（如急性淋巴细胞白血病、急性髓系白血病、多发性骨髓瘤等）临床试验的替代终点，但它尚未广泛整合到实体瘤的标准护理临床实践中。围绕MRD使用的一个主要争议是，它可以在临床症状出现之前更早地检测到肿瘤（更长的领先时间），但没有证据表明这能为患者带来更好的结局。此外，它可能带来潜在危害，包括增加成本、更多的诊断程序、患者焦虑，以及虽然罕见，但在假阳性结果的情况下可能暴露于不必要的毒性治疗。目前有几项试验正在检验MRD检测的临床效用，包括ASPIRA和ALTAIR试验。因此，MRD迄今为止的主要益处在于估算复发率和治愈可能性，以便与患者沟通。
ctDNA and MRD in gastrointestinal cancers
探索ctDNA MRD在胃肠道（GI）肿瘤，特别是结直肠癌（CRC）中临床效用的最大规模研究之一是CIRCULATE-JAPAN多国倡议，包括三项试验：GALAXY、VEGA和ALTAIR试验。GALAXY试验旨在术后使用ctDNA监测II-IV期CRC患者的MRD状态。该试验的中期分析显示，在60天术后窗口期内ctDNA阳性与较差的無病生存期（DFS）和总生存期（OS）相关。值得注意的是，ctDNA阳性结果并接受辅助化疗的患者出现持续的ctDNA清除，这与DFS和OS的统计学显著改善相关，而在ctDNA阴性结果的患者中未观察到辅助化疗的显著益处，这支持了ctDNA作为辅助治疗分层工具的作用。VEGA试验正在评估在ctDNA阴性患者中，单纯观察是否不劣于标准辅助化疗；而ALTAIR试验正在评估在ctDNA阳性患者中，辅助化疗是否优于不治疗。这些试验的结果尚未公布。CIRCULATE-US是一项正在进行的试验，探索在II-III期结肠癌中ctDNA指导的辅助化疗升级和降级，比较ctDNA阴性患者的监测与立即治疗，以及ctDNA阳性患者的标准方案与强化方案。值得注意的是，优化ctDNA阳性的灵敏度和特异性阈值对于指导辅助化疗和降级决策比简单的二元截断值更有效。COBRA试验是一项多中心随机II/III期研究，早期终止，结果显示术后ctDNA阳性患者并未从辅助化疗中获益，这凸显了使用MRD检测指导治疗决策的常规应用仍存在争议，并强调需要进一步研究以明确其应用的适当临床背景。需要指出的是，许多提到的试验是在美国境外进行的，因此临床医生和研究人员应在特定的临床和医疗环境中解读结果。
其他正在进行试验包括DYNAMIC-I试验，该探索了ctDNA状态（阳性或阴性）如何指导II期结肠癌患者的辅助化疗（即不对ctDNA阴性结果的患者给予辅助化疗）。初步结果表明，与基于风险的标准（非ctDNA指导）管理相比，ctDNA指导管理的患者2年无复发生存期（RFS）非劣效。长期随访显示，ctDNA指导管理与标准管理相比，5年RFS和OS非劣效。有趣的是，一项事后分析发现，ctDNA清除预测5年无复发概率为97%，而ctDNA持续存在则为0%。一项后续研究DYNAMIC-III探索了在切除的III期结肠癌患者中，ctDNA指导的辅助化疗降级或升级的影响。该研究在2025年美国临床肿瘤学会（ASCO）会议上公布，提示复发风险随着术后ctDNA水平的升高而增加；辅助化疗后ctDNA状态的进一步分析仍在进行中。
其他几项近期试验也报告了ctDNA在CRC中的预后和预测作用，包括涉及I-III期CRC患者的COSMOS-CRC-01试验。该研究得出结论，术后ctDNA的存在与复发风险显著相关，中位领先时间比影像学检测早5.3个月。同样，在一项大型丹麦队列中，对851名接受根治性治疗的II-III期CRC患者进行的肿瘤知情检测显示，术后和连续ctDNA检测均与癌症复发率强烈相关。该研究还强调了基于转移部位不同，在转移性CRC中检测术后ctDNA的挑战。例如，与淋巴结、肝脏、其他部位和多个部位转移相比，肺转移和腹膜转移的ctDNA阳性率较低，这论证了在疾病监测中使用MRD检测需要更高灵敏度。英国TRACC B部分试验的报告表明，术后ctDNA检测是多变量分析中最强的独立复发预测因子。结果不一致归因于采样频率、低脱落肿瘤、或在ctDNA阴性但癌症复发的个体中存在免疫介导的疾病控制，以及在ctDNA阳性但保持无病的个体中存在第二原发癌或克隆性造血变异误分类。该试验的C部分正在积极评估ctDNA指导的辅助化疗（ACT）降级治疗。
目前，在辅助治疗背景下，使用ctDNA已成为CRC的标准临床实践。尽管对于CRC中检测ctDNA的最佳时间和频率尚无共识，但真实世界报告表明，ctDNA通常在术后即刻以及之后每3至6个月进行检测。
与CRC类似，MRD也在直肠癌和其他GI肿瘤中进行了探索。在局部晚期直肠癌（LARC）中，治疗失败的主要原因是远处转移，因此优先识别高危个体。一项来自中国的LARC患者多中心研究发现，ctDNA水平与肿瘤大小和分期相关，并且新辅助放化疗（CRT）后ctDNA清除预示着改善的生存结局。此外，DYNAMIC-直肠研究的最新报告显示，与未经治疗的历史对照相比，接受治疗的ctDNA阳性患者的复发率较低。
在其他GI肿瘤中的研究进一步巩固了MRD在结局预后和指导治疗决策中的作用。在转移性GI肿瘤中，据报道ctDNA可通过检测化疗后BRAF V600E等突变来预测治疗反应，并通过RAS状态追踪肿瘤进化。类似地，在晚期胃肠道间质瘤（GIST）中，ctDNA NGS检测到了组织检测遗漏的伊马替尼耐药突变，从而能够进行个体化的二线治疗：携带KIT外显子13/14突变的患者从舒尼替尼中获益，而携带外显子17/18突变的患者对瑞派替尼反应更好。
ctDNA and MRD in lung cancer
在具有里程碑意义的Checkmate 816 III期试验中，报告了对于可切除肺癌，与单纯化疗相比，新辅助纳武利尤单抗联合化疗后无事件生存期（EFS）和病理学完全缓解（pCR）增加。一项重要的探索性分析显示，EFS和pCR与两个治疗组中的ctDNA清除相关，凸显了ctDNA在肺癌中的预后潜力。随后，Checkmate 77T试验的最新报告指出，治疗后ctDNA清除被确定为治疗反应的独立预测因子。类似的结果也出现在III期AEGEAN试验中，12个月时MRD阳性患者的DFS率差于MRD阴性患者。其他研究也注意到了ctDNA在肺癌中的预后和预测潜力。此外，Tan等人使用肿瘤知情（TI）检测对早期非小细胞肺癌（NSCLC）患者进行了风险分层。
其他研究评估了基线时ctDNA的作用，并表明手术切除后ctDNA阳性与高复发风险强烈相关。作者还指出，在早期NSCLC中检测困难，灵敏度有限，且在不同NSCLC亚型中表现各异。Herbst等人对ADAURA试验的事后分析指出，在随机分组时，ctDNA检出率与疾病进展程度相关：IB期疾病中检出率为0%，II期疾病中为39%，III期疾病中为61%。同样，MRD检测比基于影像学的DFS事件中位提前4.7个月。
目前，尚无美国食品药品监督管理局（FDA）批准的用于肺癌的MRD检测。然而，正在进行和未来的试验有望帮助建立ctDNA检测在肺癌中的标准化使用和解读。MERMAID-1和MERMAID-2试验将评估辅助治疗在切除的II-III期MRD阳性NSCLC患者中的益处，以及度伐利尤单抗对比安慰剂在根治性治疗后变为MRD阳性的切除II-III期NSCLC患者中的疗效和安全性。
ctDNA and MRD in breast tumors
ctDNA的作用目前在晚期乳腺癌中已确立，起源于对转移性癌症中可操作突变的ctDNA检测。最值得注意的是，FDA批准了elacestrant用于ER阳性、HER2阴性、ESR1突变的晚期或转移性乳腺癌，并伴随伴随诊断检测Guardant360 CDx，此前EMERALD试验的结果表明，对于ctDNA检测到ESR1突变的患者，elacestrant显著改善了无进展生存期（PFS）。随后一项对转移性乳腺癌研究的荟萃分析确定了ctDNA检测到TP53和ESR1改变与较差生存期的显著关联，进一步凸显了ctDNA的预后价值。在III期双盲随机SERENA-6试验中，发生由ctDNA检测到的 emergent ESR1突变的激素受体阳性、HER2阴性晚期乳腺癌患者，换用camizestrant（一种选择性雌激素受体降解剂）加CDK4/6抑制剂，与继续使用芳香化酶抑制剂方案相比，疾病进展或死亡风险降低了56%。camizestrant组的中位PFS延长至16.0个月，而对照组为9.2个月，在所有亚组中获益一致。
ctDNA在转移性乳腺癌中的作用目前正在早期乳腺癌中进行评估。一项初步研究对30名原发性乳腺癌患者术后和辅助化疗后进行了长达12年的ctDNA监测，表明ctDNA可以在临床或影像学复发之前被检测到，领先时间间隔可达38个月。最近，一项患者知情ctDNA检测（CloneSight）报告称，在激素受体阳性早期乳腺癌复发患者中，50%的患者可在复发前最多68个月检测到ctDNA阳性，而未复发患者中93%保持阴性。一项使用NGS panel的研究能够在79%的早期乳腺癌患者中检测到远处复发，领先时间为3.4-18.5个月，而未复发患者ctDNA为阴性。另一项研究报告称，使用基于ctDNA的MRD个性化癌症监测（PCM）检测，对早期乳腺癌患者的临床灵敏度为76.9%，特异性为100%，从临床复发的中位领先时间为11.7个月。
c-TRAK-TN试验采用肿瘤知情的Signatera检测评估三阴性乳腺癌（TNBC）中基于ctDNA的MRD检测，并评估了在ctDNA阳性患者中加用帕博利珠单抗的效果。然而，该试验未能达到目标，因为72%的患者在ctDNA检测时已出现转移性疾病。最近的一项系统评价和荟萃分析表明，新辅助治疗后（手术前或后）ctDNA阳性与较高的复发率和较差的总生存期相关。然而，这些患者中的许多人接受了多种辅助治疗，这会影响长期结局，因此，对于ctDNA阳性检测结果的患者进行治疗干预是否能改善结局仍不清楚。
总之，尽管关于ctDNA在乳腺癌中预后能力的结果令人关注，但尚未建立其监测与改善患者结局之间的明确关联，也没有强有力的证据支持其在指导治疗升级或降级方面的作用。正在进行和未来的试验应有助于进一步指导ctDNA在早期乳腺癌中的临床应用。PRE-PHENIX试验是一项多中心观察性研究，探索了通过Guardant Reveal测量的MRD在接受长期一线曲妥珠单抗-帕妥珠单抗维持治疗的HER2阳性转移性乳腺癌患者中的患病率，该试验在2025年ASCO会议上公布了有希望的结果。Guardant Reveal发现，11名疾病进展患者中有10名（91%）存在MRD，而32名达到完全缓解（CR）的患者中未发现MRD。一项前瞻性研究（PHENIX）计划通过ctDNA监测来调查曲妥珠单抗-帕妥珠单抗维持治疗的中断。
ctDNA and MRD In other solid tumors
在胶质母细胞瘤中，目前正在努力在术后脑脊液（CSF）中检测MRD。最近一项试验检验了使用动态肿瘤原位液体ctDNA（TISF-DNA）监测MRD和评估术后治疗反应的可行性。TISF-ctDNA阳性患者显示出显著更高的复发风险。重要的是，TISF-ctDNA阳性比影像学复发迹象中位提前71天。另外两项研究中，TISF-ctDNA MRD状态与临床结局强烈相关，凸显了使用TISF-ctDNA作为胶质母细胞瘤肿瘤复发和治疗疗效更准确监测工具的潜力。然而，与标准影像学监测相比，CSF MRD面临的挑战是获取CSF进行重复分析的可行性和侵入性。
在卵巢癌中，CHIVA II期GINECO试验的一项辅助分析分析了晚期上皮性卵巢癌患者诊断时和每次新辅助化疗（NACT）后的ctDNA。结果表明，一个NACT周期后ctDNA阳性率显著下降与改善的PFS、OS以及更高的间歇性肿瘤细胞减灭术资格独立相关。在局部晚期宫颈癌中，最近一项对CALLA试验大型全球患者人群的分析显示，高基线ctDNA与进展或死亡风险增加相关。有趣的是，与单纯放化疗（CRT）相比，度伐利尤单抗联合CRT治疗后ctDNA水平较低与改善的生存期相关，尤其是在PD-L1肿瘤相关阳性≥20%的患者中。该分析支持了使用超灵敏ctDNA分析指导未来宫颈癌治疗决策的潜在效用。
在泌尿生殖系统癌症中，最近评估了ctDNA在晚期前列腺癌中的预后作用。在转移性去势抵抗性前列腺癌中，基线和治疗期间测量的ctDNA独立预测了恩杂鲁胺的较差结局，提供了比传统生物标志物更强大的预后价值。Knutson等人的研究进一步证实了这些结果。有趣的是，在肌层浸润性膀胱癌中观察到类似的结果，根治性膀胱切除术后ctDNA的检测与较短的DFS强烈相关，相比之下，ctDNA检测不到的患者结局更好，并且未从辅助治疗中获益。这表明在膀胱癌中除了预后意义外，还具有潜在的治疗作用。几项额外研究进一步证明了MRD检测在泌尿生殖系统癌症中的预后和预测潜力。重要的是，尿肿瘤DNA（utDNA）分析可识别与尿路上皮癌相关的突变，作为ctDNA（血液）的替代方法，也成功预测了复发，并增强了个体化治疗策略。虽然血浆ctDNA允许微创连续监测，但它可能漏掉尿液或CSF ctDNA可以检测到的部位特异性肿瘤；因此，分析物的选择应由临床背景指导。
此外，近期研究在黑色素瘤、子宫内膜癌和软组织肉瘤中也出现了关于ctDNA-MRD预测和预后价值的类似结果。
Limitations of ctDNA MRD In solid tumors
ctDNA为基础的MRD检测在实体瘤中已显示出显著的预后和预测价值，但在广泛应用于临床实践之前必须解决几个局限性。这种方法在肿瘤异质性背景下尤为重要。单点活检可能遗漏肿瘤的完整基因组图谱（空间异质性），并且无法捕捉后续的克隆进化，尤其是在晚期或既往治疗过的疾病中。液体活检分析的加入通过提供一种无创、动态的研究全肿瘤基因组学的方法，在这方面具有革命性意义，尽管也存在局限性。一个显著的局限性是，ctDNA检测通常针对一组有限的已知突变，即使在肿瘤知情检测中，也可能漏掉驱动复发的新亚克隆，导致假阴性结果。目前正在开发的新技术，如基于甲基化模式的测序和新型超灵敏突变检测方法，可以进一步改进和提高这些检测方法。
另一个局限性是基于肿瘤分期、部位和检测时间的可变肿瘤脱落，即肿瘤片段（包括ctDNA）释放到血液中。早期肿瘤、脑肿瘤以及某些转移至肺部或腹膜实体瘤的ctDNA脱落往往较低，可能导致假阴性结果。相反，围手术期并发症可能升高MRD水平，从而混淆评估。此外，缺乏检测间的标准化，例如样本采集、处理、测序深度和突变panel的差异，限制了结果在临床使用的普适性。另外，目前可用检测方法的可变性使得难以比较不同研究的结果， consequently 难以制定MRD检测结果解读和后续管理的标准化指南。
频繁使用ctDNA的另一个潜在局限性是高成本，这可能是其纳入标准护理应用的主要障碍之一。Kramer等人通过模拟荷兰1000名II期结肠癌患者，检验了ctDNA指导治疗的成本效益。他们测量了成本、生命年、质量调整生命年（QALY）、复发和癌症相关死亡。尽管研究得出结论，最具临床益处的策略是将MRD检测与标准护理（错配修复状态MMR和病理肿瘤分期PT）结合，以确定是否需要辅助化疗，但指出这在荷兰的支付意愿（WTP）阈值下目前并不具有成本效益。值得注意的是，该研究提到，如果ctDNA检测成本低于每患者1500欧元，或者如果ctDNA阳性患者对ACT的反应明显优于ctDNA阴性患者，或者如果ctDNA检测性能显著提高，这种组合策略可能具有成本效益。
相比之下，在美国进行的一项预算影响分析得出结论，ctDNA检测为商业和Medicare Advantage支付方均带来了成本节约。成本节约随着检测采纳率的提高而增加，并且主要由与标准临床评估相比，ctDNA指导治疗中辅助化疗使用的减少所驱动。需要认识到的是，成本效益可能在医疗系统间存在显著差异，需要进一步评估。
CONCLUSION
总之，基于ctDNA的MRD检测正在通过识别高风险患者、指导个体化治疗和监测治疗反应来重塑癌症治疗。当前证据最有力地支持ctDNA在结直肠癌中的临床应用，具有一致的预后和新兴的预测效用；而在肺癌、乳腺癌和其他实体瘤中，ctDNA主要作为预后生物标志物，其指导治疗的应用仍处于研究阶段。美国境内和世界范围内正在进行的试验旨在探索ctDNA指导的干预措施，以及这些措施是否能转化为更好的患者结局。尽管标准化、灵敏度和成本仍然是挑战，但该领域正在快速发展，正在进行的和未来的临床试验有望进一步确立其价值并指导其在日常临床环境中的安全实施。随着研究的不断展开，从ctDNA中获得的见解无疑将塑造个体化癌症治疗的未来。
FUTURE RESEARCH DIRECTION
未来的研究工作应旨在提高ctDNA检测的灵敏度和特异性，以改善其临床效用。测序技术的进步，包括超深度测序和全基因组测序，能够在早期和低脱落肿瘤中进行更可靠的检测。此外，开发包含非经典变异和表观遗传标记（如DNA甲基化）的全面基因组panel，可能潜在地提高检测灵敏度并扩大ctDNA检测在不同肿瘤类型中的适用性。机器学习算法可以提高预测准确性，实现更精确的风险分层，从而支持个体化治疗的进展。
未来研究的另一个重点是优化ctDNA监测计划。纵向采样（在治疗或随访期间多个时间点测量ctDNA）已证明比单时间点测量更具一致性和临床相关性。因此，标准化采样计划对于确保准确检测和有效疾病监测至关重要。诚然，这些试验难以进行且成本高昂，面临三大挑战：ctDNA检测的高度变异性、与试验要求相关的大量成本以及所涉及的复杂物流和伦理考量。最后，未来的研究应明确确定使用MRD更早检测复发或转移以及随后的管理改变是否真的能改善患者结局和生存期。
