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2020-08

领星携手多位临床专家发表学术论文,通过ctDNA指纹实时监测泛癌种疾病进展,精细掌握肿瘤动态

近日,领星与多位临床专家合作撰写的学术论文“Patient specific circulating tumor DNA fingerprints to monitor treatment response across multiple tumors”已被Journal of Translational Medicine(IF:4.541)杂志接收。通过领星的个体化定制ctDNA指纹监测,可以精准监测接受多种治疗方法的泛癌种患者的疾病进展,精细掌握肿瘤动态,监控治疗进度并及时调整治疗方案,为精准治疗提供有效的依据。


被收录的学术论文



研究背景


在肿瘤的治疗过程中,多数患者会面临肿瘤耐药/复发的困境,因此及时监测肿瘤动态、发现耐药机理,能够帮助医生制定更精准的治疗方案。循环肿瘤DNA(ctDNA)是凋亡或坏死的肿瘤细胞释放到血液循环系统中的DNA片段,由于能够实时反映肿瘤负荷和突变情况以及采样的无创性,使其成为监测肿瘤疾病进展和治疗进度的有效工具。一些研究表明,ctDNA比传统的方法(如放射影像和血液蛋白生物标记物)具有更高的敏感性和特异性,能更早地发现肿瘤进展并监测到肿瘤的耐药机理,为后续临床治疗路径的制定做准备。

目前,最流行的ctDNA监测方法是使用一些以热点突变为目标的固定Panel。虽然这种方法成本较低且易于设计,但如果患者突变没有包括在固定Panel的目标中,可能会造成漏检,从而导致对疾病进展和治疗进度的不准确评估。而按照每个患者的突变背景为患者定制个体化ctDNA指纹则可以有效地解决以上问题。根据以上原理,本研究中领星开发了一个可以通用于多种临床情景的新检测平台,并将其命名为“ctDNA fingerprint(ctDNA指纹)”,在多达313例覆盖了8种肿瘤类型(结直肠癌、肝癌、肺癌、胆管癌、胃癌、乳腺癌、胰腺癌和食管癌)并且接受过七种治疗方法(手术、化疗、放疗、靶向药物治疗、免疫治疗及联合治疗)的患者中进行测试。其中的45例患者通过影像学方法进行了临床评价,并对其进行详细分析。




研究发现


1.ctDNA指纹,实现患者个体高度特异性检测


图2.ctDNA检测概况

病例组共包括了8种不同的肿瘤类型,其分布如图2a所示。在纳入分析的313个病例中占前几位的是结直肠癌,肝癌,肺癌,胆管癌等。共设计了313个ctDNA指纹(每个病人一个),共进行了888次个体化ctDNA检测,检测到7475个突变。其中6196例(96.0%)只在一个样本中检出,并且其中的291个ctDNA指纹(93.0%)包含少于10个的CIViC已知癌症基因,显示个体化ctDNA指纹对患者具有高度特异性。


2.通过ctDNA指纹监测疾病进展,与患者的临床结果显著相关


图3.患者ctDNA浓度水平及变化

对45例患者的临床评价和ctDNA指纹监测数据进行分析,这些患者患有不同类型的癌症并且已经接受了多种治疗方案,因此代表了临床上可能遇到的广泛病例。最接近临床影像学检测时间的ctDNA检测被定义为决定性检测。PD, SD和OR三种疾病状态的决定性ctDNA检测的CCF分布呈显著差异(p值=1.36e-6,Kruskal-Wallis检验),PD患者的CCF比SD和OR患者的CCF高一个数量级(SD的中位/平均值为2.22%/8.96%,PD的中位/平均值为0.18%/0.21%,OR的中位/平均值为0.31%/0.54%,SD-PD的组合p值为7.8e-6。OR-PD为2.7e-4,SD-OR为7.0e-3,Wilcoxon秩和检验)。并且决定性检测与前序检测间CCF的倍数变化能很好的区分患者组,不同患者组间CCF的倍数变化差异显著(p值=5.64e-10,Kruskal-Wallis检验)。治疗后OR患者的CCF值均下降,15例 PD患者中有13例(87%)CCF值升高,26例SD患者中21例(81%)的CCF值无变化,其余SD患者CCF值的变化范围为-45.65~32.56%。与之相对,常用的肿瘤变异负荷(TMB)分值则与患者疾病进展或是稳定的状态无明显相关关系。

因此,无论是最终CCF的绝对值还是CCF的倍数变化都可以清楚地区分PD、SD和OR患者,从而证实了我们定制的ctDNA指纹监测在泛癌种临床治疗中的诊断价值。更重要的是,当ctDNA指纹监测与相应的影像学评估相比较时,两种方法的结果高度一致,这也在一定程度上证明了我们监测方法的临床有效性。


3.ctDNA指纹实时监测肿瘤动态,及时发现药物相关突变


图4. ctDNA指纹监测到的11个药物引起的突变

此外,为了深入了解肿瘤进化过程中耐药性的发展,我们使用预设的含有8个热点肿瘤基因(BRAF、EGFR、ERBB2、KIT、KRAS、MET、NRAS和PIK3CA)的ctDNA固定Panel监测了与药物使用相关的突变。在313例患者中,我们在9例患者中发现了11个药物引起的突变,其中包括肺癌患者的重要生物标志物EGFR c.2369C > T = p.T790M。结果表明,ctDNA指纹监测可以作为一种经济化的方法,用于监测患者肿瘤相关基因的动态变化,同时由于它只需要外周血而不需要肿瘤组织,因此更易于获取。


4.ctDNA 指纹同时监测多个特异性突变,减少误诊风险


图5.个体化ctDNA 指纹监测的个体突变动态变化及其所有突变的总体CCF变化趋势的对比

在本次研究中也发现,单个突变的动态变化可能与总体突变的变化趋势不一致,因此如果只监测一个或几个突变可能会增加误诊的风险。在1例肝细胞癌患者达到CR状态时,CCF值降低,而DPYD和IGSF1突变显著升高。在另一位乳腺癌患者中,AP1M2突变在连续测试中低于0.25%,但患者达到OR,其CCF值从1.02%变为0.32%。并且,也有相关的文献报道,在从SD进展为PD的乳腺癌患者中,大多数突变的ctDNA含量增加,但已知的乳腺癌标志物ZFYVE21的水平继续下降。类似地,一种已知的黑色素瘤标志物NRAS的水平在黑色素瘤患者中降低了10倍,但患者的病情仍在恶化。因此,监测单个突变的变化,即使是与已知癌症相关基因有关的突变,也不足以预测临床结果,并且有时可能得出错误的结论,同时监测患者多个特异性突变对避免潜在的误诊具有重要意义。


本项研究所建立的个体化ctDNA指纹监测提高了对多种肿瘤类型疾病进展监测的特异性和敏感性,可以比基于影像学的诊断更早地识别肿瘤复发,及时掌握肿瘤动态、监控疾病进展以及追踪患者的获得性药物相关突变,以便及时选择精准的治疗路径。同时由于按照患者突变背景定制的个体化ctDNA指纹的高度特异性,相比固定Panel可以更好的避免漏检风险,从而对疾病状况进行更准确的评估,实现更精准的治疗。