通过下一代测序和数字聚合酶链反应等先进技术检测肿瘤循环肿瘤DNA（ctDNA），可以用于评估根治性治疗后的微小残留病灶（MRD）和监测系统治疗的疗效。在治疗干预前检测的ctDNA，已成为包括非小细胞肺癌（NSCLC）在内的多种早期实体瘤的预后生物标志物，这一结果在肺腺癌（LUAD）中尤为明显，研究显示ctDNA阴性LUAD患者术后预后更好。但目前，由于肿瘤组织获取受限以及导致周转时间延长等原因，术前对早期患者进行tumor-informed ctDNA检测难以落实。相反，tumor-naïve ctDNA检测无需对肿瘤组织进行测序，更适合用于早期NSCLC患者的术前评估。本研究分析了895例EGFR/ALK野生型NSCLC患者治疗前的ctDNA样本，使用基于血液甲基化的检测方式评估治疗前ctDNA检测对患者预后的影响，并将之与早期NSCLC中已知的预后因素进行关联。
早期NSCLC术前tumor-naïve ctDNA检测情况
在接受cfDNA检测的895例NSCLC患者中，分别有188例（31%）I期和209例（71%）II期患者的ctDNA高于预先设定的阈值。不同组织学亚型ctDNA结果不同，121例（22%）LUAD患者ctDNA阳性，而在肺鳞癌中为228例（81%），其他组织学亚型为48例（81%）。与I期相比，II期患者更可能在术前检测到ctDNA。进一步分析ctDNA阳性病例的癌症信号起源（CSO），结果显示，在ctDNA阳性LUAD中，最常见的CSO为肺部（87例），其次为前列腺（7例）。而在ctDNA阳性肺鳞癌中，最常见的CSO为肺部和头颈部。
本研究发现，术前ctDNA阳性NSCLC的肿瘤体积显著大于ctDNA阴性的NSCLC（p＜0.001）。在肿瘤体积＜5 cm
3
的患者中，15例（8%）LUAD患者ctDNA阳性，27例（44%）非LUADN患者ctDNA阳性；在肿瘤体积＞5 cm
3
的患者中，绝大多数（89%）非LUAD患者ctDNA阳性，LUAD患者的ctDNA检出率仍较低（28%）。同时，在本队列中，术前ctDNA阳性与LUAD和非LUAD患者的PET-CT最大摄取值（SUVmax）更高有关（p均＜0.001）。多变量分析结果显示，肿瘤体积、PET-CT的SUVmax和组织学亚型是术前检测ctDNA的独立预测因素。此外，研究还发现肿瘤负荷和代谢活性均是NSCLC中进行tumor-naive靶向甲基化法检测术前ctDNA的前提条件。
图1肿瘤体积和PET阳性与ctDNA相关性
本研究中，将I期或II期NSCLC患者后续进展至II-IV期或III-IV期定义为病理升期，并分析了术前ctDNA与病理升期的相关性。研究发现，在I期LUAD和非LUAD患者中，ctDNA状态与病理升期有关，但在II期患者中则并未观察到这一关联。进一步分析发现，在I期LUAD患者中，ctDNA阳性患者出现病理升期的风险更高（2.3倍）；而在I期非LUAD患者中，如果术前未检测到ctDNA，患者出现病理升期的风险更低（0.4倍）。鉴于LUAD和非LUAD患者升期风险的差异，术前ctDNA的临床应用应当考虑患者组织学分型。
表1 ctDNA阳性与病理升期的关系
在I期LUAD患者中，ctDNA可以预测预后。与ctDNA阴性患者相比，ctDNA阳性I期LUAD患者的无复发生存（RFS）更差（2年RFS率，69% vs 91%，p＜0.001）。而ctDNA阳性I期患者的RFS与II期LUAD患者全人群结果相似（2年RFS率，69% vs 73%）。在所有II期患者中，术前ctDNA检出率为47%，其2年RFS率为70%。总生存期（OS）结果也类似。此外，在I期和II期非LUAD患者中，均未观察到术前ctDNA与RFS和OS之间的关联。上述结果在另一项包含414例I期LUAD患者的研究中也得到了证实，支持术前ctDNA作为I期LUAD患者不良预后的预测生物标志物。
图2 术前ctDNA与临床结局相关性
ctDNA状态将实性成分占比（CTR）定义为风险参数
CTR指的是术前CT中肿瘤结节的实性成分占比，是预测I期LUAD病理侵袭性的潜在参数，常用于指导手术切除范围。本研究发现，在I期LUAD患者中，实性结节亚组（CTR=1）中ctDNA富集，该亚组ctDNA阳性患者比例为24%，而在非实性亚组中仅为5%。研究将I期LUAD患者分为3种亚组（实性结节+ctDNA阳性、实性结节+ ctDNA阴性、非实性结节），评估了影像学实性成分与术前ctDNA的关联。结果显示，实性结节+ ctDNA阳性患者的RFS和OS较其他两种亚组更差，支持将两者结合用于预测I期LUAD患者预后。
图3 术前ctDNA状态与CTR联合预测LUAD患者预后
术前ctDNA状态可预测国际肺癌研究协会（IASLC）LUAD组织学分级
随后，研究评估了术前ctDNA状态是否与切除的LUAD样本的组织学分级有关。在该LUAD患者队列中（n=414），IASLC组织学分级与患者的RFS有关（p＜0.001），但与OS无关。最终诊断为3级的LUAD患者术前ctDNA阳性率最高（40%），而在2级和1级LUAD患者中这一比例分别为7%和3%。在345例组织学分级数据可获取的I期LUAD患者中，术前ctDNA对切除样本组织学分级3级的阳性预测值（PPV）为0.72，阴性预测值（NPV）为0.80，可以作为LUAD组织学分级（术后确定）的术前替代检测方法。
既往研究显示，实性亚型（高级别）LUAD组织学、增值率和不良预后均与LUAD中PD-L1水平升高有关。鉴于I期LUAD术前ctDNA具有相似的特征，研究者试图明确术前ctDNA阳性患者是否具有独特的PD-L1分布。结果显示，在术前ctDNA阳性的I期LUAD患者中，PD-L1表达≥1%的可能性更高（55% vs 27%）。在II期LUAD患者中也观察到了类似的趋势。
图4 术前ctDNA状态与切除的LUAD标本中的PD-L1表达水平有关
