近年来, 基于循环肿瘤DNA(circulating tumor DNA, ctDNA)检测的技术发展迅速, 用于结直肠癌(colorectal cancer, CRC)的筛查、诊断、检测微小残留病灶(minimal residual disease, MRD)、确定突变谱、指导治疗、监测治疗反应、监测复发和识别耐药机制, 已经取得了显著进展, 希望和挑战共存, 但需要不断推动基础和临床研究, 为更精准制定结直肠癌治疗决策提供循证医学的证据。
Ⅰ ~Ⅲ 期CRC术后辅助治疗既存在治疗不足又存在治疗过度:对于Ⅰ 期和低风险Ⅱ 期结肠癌不采用辅助化疗, 但有5%~10%的患者复发; 对具有高风险临床病理学特征的Ⅱ 期结肠癌患者实施辅助化疗, 复发风险为30%; 40%的Ⅲ 期结肠癌患者没有接受辅助化疗也可治愈, 30%的患者即使接受辅助化疗依然会复发。因此, 有必要更准确地预测Ⅱ 期和Ⅲ 期结肠癌中哪些患者对化疗可能获益, 应该加强治疗以免复发; 哪些患者对化疗可能不获益则尽可能避免化疗。
ctDNA阳性预示着非常差的无复发生存期(recurrence-free survival, RFS), 而ctDNA阴性则预示着复发风险低。一项荟萃分析纳入了10项研究总计1 076例CRC患者, 证实ctDNA大于治疗前中位值的患者, 预后明显较差(P=0.001)[1], 而且治疗早期ctDNA减少与治疗反应相关。多中心研究了96例Ⅲ 期结肠癌, 中位随访28.9个月, 发现术后ctDNA阳性者具有较低的RFS, 经辅助化疗后检测到ctDNA阳性者3年无复发生存为30%, 明显低于ctDNA阴性者的77%[2], 因此, 术后ctDNA是一个有价值的标志物, 如术后行6个月的辅助化疗后ctDNA阳性, 仍有较高复发风险。Henriksen等[3]研究了Ⅱ 期、Ⅲ 期和部分Ⅳ 期的CRC患者, 通过动态监测治疗后患者的ctDNA水平, 可以提前发现疾病复发的患者, 比影像学判定进展提早8个月; ctDNA阳性患者的复发风险是阴性患者的7倍, 剔除其他高危因素, 如年龄≥ 70岁、Ⅳ 期、肿瘤分化、癌胚抗原(carcinoembryonic antigen, CEA)后, ctDNA依然是很强的预后预测标志物[风险比(hazard ratio, HR)=30.97]。此外, ctDNA可指导个体化辅助化疗, 对于低危组结直肠癌患者(T3N1)在手术切除后检测ctDNA阳性, 特别是化疗3个月后仍阳性者, 提示应将辅助治疗延长至6个月[4]。
ctDNA可应用于检测CRC患者的MRD不容置疑, 但是否可以指导选择需要接受辅助化疗的高危人群, 经ctDNA确认有高复发风险的患者是否应该接受强化治疗, 甚至指导靶向、免疫治疗的选择, 预判患者是否已经治愈, 仍需要通过大型的前瞻性随机对照研究来验证。
DYNAMIC研究[5]纳入了455例Ⅱ 期CRC患者, 按2∶ 1的比例随机分组, 其中302例患者接受ctDNA指导管理, 153例患者接受标准化治疗, 中位随访时间为37个月。ctDNA指导组患者均在术后第4、7周进行ctDNA检测, 如果ctDNA阳性, 患者就接受氟尿嘧啶单药或含奥沙利铂的联合化疗方案, 如果ctDNA阴性, 则不接受辅助化疗。ctDNA指导组患者接受辅助化疗为15.3%, 低于标准管理组的27.9%, ctDNA指导组的总体化疗比例显著降低, 相对危险度为1.82。
要让患者少化疗, 生存获益不能少。ctDNA指导组的2年无复发生存率不劣于标准管理组(分别为93.5%和92.4%); 3年无复发生存率则分别是91.7%和92.4%, ctDNA指导组与标准管理组没有显著差异, 做到了在不折损患者2年无复发生存的情况下, 规避了约50%患者的无效化疗。此外, ctDNA指导组45例阳性患者中已发生8例(18%)复发或死亡, 显著高于ctDNA阴性患者的6%, 阳性患者3年无复发生存率也较低(86.4% vs. 92.5%); 同时原发肿瘤分期为T4也是明确的不良预后因素, 未接受辅助化疗的ctDNA阴性患者复发风险为7.5%, 而ctDNA阴性且无临床风险特征患者的复发风险更低, 只有3.3%。
为了证实将ctDNA与共识分子亚型(consensus molecular subgroups, CMS)分型联合是否能够对Ⅲ 期结肠癌患者进行更好的风险分层, 研究共纳入165例Ⅲ 期结肠癌患者[6], 证实ctDNA可用于结肠癌术后复发风险的预测, 术后ctDNA阳性患者的肿瘤复发风险显著增高; 同时发现CMS 4型结肠癌患者的复发风险是CMS 1~3型患者的2.1倍, 高危患者的复发风险是低危患者的3.3倍。基于研究结果, 提出了Ⅲ 期结肠癌新的风险分层:(1)ctDNA阴性、CMS 1~3型且病理分期为T3N1的患者为低危患者; (2)ctDNA阴性、CMS 4型且病理分期为T4N2的患者为中危患者; (3)ctDNA阳性的患者为高危患者。与重新定义的低危患者相比, 中危患者的复发风险增加5.3倍, 高危患者的复发风险增加14.6倍。在重新定义的风险分层体系下, 低危患者占所有患者的25.8%, 该亚组的患者3年无复发生存率高达93.5%, 相当于Ⅰ 期结肠癌患者, 但该亚组患者是否仍需要辅助化疗, 需要前瞻性、干预性临床试验的进一步证实。
DYNAMIC研究在避免对临床低风险患者进行化疗以及挑选真正需要辅助化疗的患者方面具有重大意义, 会改变指南对ctDNA检测的推荐水平, 甚至ctDNA检测可能成为临床标准检测方法之一, 但无法指导Ⅲ 期结肠癌患者辅助治疗决策, 有待DYNAMIC3研究结果来证实。滴水穿石非一日之功, 我们客观认识该研究存在的不足, 首先, 没有随机分配ctDNA阳性和ctDNA阴性的患者接受治疗或不接受治疗, 试验设计将为每个亚组接受或不接受治疗提供更明确的疗效证据。其次, ctDNA指导组术后治疗的中位时间比标准组长(83天vs. 53天), 这种差异是由等待ctDNA结果造成的; ctDNA阳性患者更早开始化疗可能导致更有利的结果。再次, 尽管观察到, ctDNA阳性患者接受奥沙利铂治疗的无复发生存率比接受单药氟尿嘧啶治疗的患者好得多, 但这一发现应被视为仅产生假设, 还需要进行更大样本量的进一步研究。
MRD检测需要解决许多技术上的问题。因为实体瘤治疗后能够释放到血液中的ctDNA量非常有限, 这就要求检测产品十分灵敏, 同时还必须避免假阳性。由于检测技术和检测平台不一, 其敏感性和特异性也存在差别, 例如DYNAMIC研究重复两次检测的阳性率为15%, 我国分析了240例患者的Ⅱ 、Ⅲ 期患者的阳性率为8.63%, 而Ⅱ 期阳性率只有4%。日本研究了1 088例Ⅱ 期CRC患者, 阳性率为7.6%, 这说明对MRD检测标准进行统一是十分必要的。此外, 我国布局实体肿瘤MRD检测的企业不少, 但目前尚未有产品获批, 也制约MRD检测的推广应用。
可切除的结直肠肝转移瘤(colorectal liver metastases, CRLM)患者术前ctDNA状态可以预测CRLM术后患者的复发风险。研究表明[7, 8]血浆ctDNA水平与肿瘤负荷有关, 术前化疗期间ctDNA减少则肿瘤反应好, 术后和辅助化疗后ctDNA阳性则CRLM切除后RFS较短。Diehl等[9]报道了ctDNA检测在20例CRLM患者接受部分肝切除术的预后价值, 其中16例术后ctDNA阳性患者除1例外全部复发, 而ctDNA阴性者则没有。Tie[10]等发现CRLM患者中46/54(85%)患者治疗前都可以检测到ctDNA, 与术后ctDNA检测不到的患者相比, 术后ctDNA阳性者的RFS和总生存期(overall survival, OS)明显较低(P< 0.001), 而且术后ctDNA阳性不论有无术后化疗则5年无复发生存率为0%, 而治疗结束ctDNA检测不到的患者5年无复发生存率高达75.6%(P< 0.001)。这表明在可切除的转移性结直肠癌(metastatic CRC, mCRC)中ctDNA检测可以指导选择合适的手术患者, 而术后ctDNA阳性也可以适当强化辅助治疗或换用新的全身药物治疗, 同时也需要更密切的术后复发监测。
不可切除的mCRC患者ctDNA检测可以指导更有效的系统性治疗。Garlan等[11]观察到, 在开始一线或二线系统治疗前, 血浆ctDNA水平较高(> 10 ng/mL)的患者的OS为6.8个月, 明显低于水平较低(< 1 ng/mL)的患者的33.4个月(P< 0.000 1)。而在开始一线或二线系统治疗前ctDNA水平较低(< 0.1 ng/mL)并保持较低水平的患者, 以及在两个治疗周期后才变得较低的患者, 其无进展生存期(progression-free survival, PFS)均明显长于那些水平上升或没有下降到< 0.1 ng/mL的患者。
mCRC患者随着时间推移体内的分子异质性会导致对一线和后续治疗的抵抗。Wang等[12]进行了一项前瞻性的观察性研究, 招募未接受全身治疗的mCRC患者, 并采用连续ctDNA检测来监测一线治疗期间体细胞变异, 并调查其与临床结果的潜在相关性。结果表明, ctDNA水平与一线治疗期间的肿瘤负荷呈正相关。此外, 基线时ctDNA水平中位数为14.0%, 显著高于145例患者在疾病进展(progression disease, PD)前最后一次活检时的0.5%(P< 0.001), 表明经过一段时间的治疗后ctDNA水平显著下降。清除RAS或BRAF突变的患者mPFS明显优于保留RAS或BRAF突变患者; 清除RAS或BRAF突变的患者与保留RAS或BRAF野生型患者的mOS相似, 而维持RAS或BRAF突变的患者mOS分别缩短为14.5个月和11.4个月。因此, ctDNA连续检测可能有助于监测治疗效果及判断预后, 而且ctDNA可以追踪RAS克隆以监测耐药性或接受抗EGFR再挑战的潜力。
对于RAS野生型mCRC患者, 接受西妥昔单抗或帕尼单抗治疗后血浆中会出现继发性耐药突变, 导致耐药。在CO.26试验中对难治性mCRC患者(n=169)进行了抗EGFR治疗前组织全外显子测序(whole exome sequencing, WES), 并与基线和第8周的ctDNA评估进行了比较[13], 结果显示ctDNA检测到12个基因在抗EGFR治疗后突变频率增加, 包括EGFR、KRAS、LRP1B、ZNF217、MAP2K1、PIK3CG、BRAF和NRAS。获得性突变表现为多个并发的亚克隆改变, 多克隆耐药性是很常见的, 在既往接受过抗EGFR治疗的患者中, 有21%的患者获得了≥ 10个与耐药性有关的改变, 而没有接受过抗EGFR治疗的患者中只有5%(P=0.010)。因此, ctDNA能以无创的方式识别新出现的基因改变并追踪肿瘤的克隆演变, 与重复的肿瘤活检相比, ctDNA更便宜、更安全、更方便, 而且能更准确地反映耐药机制。
有趣的是, 大多数耐药突变表现为随时间推移而衰减, Parseghian等[14]分析了135例以前接受过EGFR单抗治疗并PD的患者ctDNA检测结果, 通过数学建模来描述克隆的动态变化从而发现了RAS和EGFR克隆从最后一次EGFR单抗开始随时间衰减。发现RAS和EGFR的相对突变等位基因频率(relative mutant allele frequency, rMAF)与上次抗EGFR治疗后的时间呈反比关系。这些克隆呈指数型衰减, 累计半衰期为4.4个月, 单个RAS和EGFR等位基因的半衰期分别为3.4个月和6.9个月。因此, 这为停用EGFR单抗一段时间后的再次应用提供了一个合理的分子解释。这些RAS和EGFR克隆的半衰期可能有助于指导重新挑战疗法的时机, 并可通过ctDNA监测来实现。研究表明, 再挑战研究可以利用至少2个半衰期的EGFR单抗无治疗间隔, 大约8个月。而不同患者会表现出不同的动态变化, 因此, 连续的个体ctDNA监测可能是有更好的指导价值, 这需要前瞻性的临床试验进一步评估。
ctDNA检测可用于指导mCRC患者的三线治疗。CHRONOS研究[15]是一项由ctDNA指导的抗EGFR治疗再挑战的多中心Ⅱ 期研究。在接受抗EGFR治疗的患者中, 如果ctDNA显示为野生型, 则先前对西妥昔单抗或帕尼单抗有反应并随后出现PD的患者有资格接受帕尼单抗的再次用药。在筛选的52例患者中, 36例(69%)符合ctDNA标准, 总有效率为30%, 疾病控制率为59%, 该研究达到了主要终点, 表明在三线治疗中帕尼单抗再挑战具有临床意义。CHRONOS研究结果表明对ctDNA进行及时的RAS评估可能更适合选择EGFR单抗再挑战的患者。
了解mCRC的动态进化和对一线治疗的耐药机制十分必要, 为此随机收集了CALGB/SWOG80405试验的血液标本进行了前瞻性-回顾性ctDNA分析[16], 结果发现在61例接受EGFR单抗治疗的患者中, 只有4例(6.6%)患者出现了1个以上有意义的获得性基因组改变(acquired genomic alterations, Acq-GAs), 而接受VEGF单抗治疗的患者为7例(10.1%), 两组并无显著性差异; 在一线西妥昔单抗化疗中观察到的所有Acq-GAs发生率明显低于既往研究中EGFR单抗后线治疗患者(n=292)的发生率(6.6% vs. 62.0%), 包括获得性KRAS突变等关键改变(0% vs. 44%)。Acq-GAs与EGFR单抗后线治疗的耐药性(RAS, BRAF和EGFR-外域突变; ERBB2和MET扩增)显著相关, 而很少发生在前期使用EGFR单抗联合化疗时, 表明存在不同的耐药机制。这些发现对mCRC患者特别是那些前期接受EGFR单抗联合化疗的患者, 用ctDNA指导EGFR单抗再挑战的时间和价值具有重要意义。目前尚不清楚对西妥昔单抗一线联合化疗产生耐药而未获得任何基因组改变的患者, 是否与那些在后续治疗中获得并失去这些基因组改变的患者有何不同, 或者诱导的表型可塑性将在多长时间内对后续EGFR单抗产生耐药。未来有必要加强对治疗过程中克隆进化研究以利优化治疗和开发有效的治疗方法。