【GeneThinkTank】肺癌液体活检应用特辑——组织/血液一致性研究篇

本月推出【肺癌液体活检应用特辑】，每周更新，欢迎关注。

往期回顾

前两期我们了解到，液体活检可以应用于肺癌患者的靶向药物匹配以及耐药监测，但依然有人怀疑血液检测能否替代组织检测？本篇就让我们来了解一下血液检测和组织检测的一致性，以及在无法获得活检组织的情况下，血液检测替代组织检测的可行性。

      利用NGS平台研究NSCLC患者组织与血液中重要驱动基因突变的一致性^[1]

研究基础 

无论是靶向药物的匹配还是耐药机制的探索，基因检测对于非小细胞肺癌患者来说都变得非常必要。目前来看，利用组织进行基因检测仍被认为是金标准的方法，但对于很多患者特别是发生转移的患者来说，活检组织是难以取得的，临床上也很难实现对肿瘤组织的多次监测。在此情况下，患者可以选择液体活检的方法。但是，液体活检与组织活检的一致性如何？用液体活检替代组织活检能否达到预期的效果？

本研究就以NSCLC患者的血液及组织为样本，利用NGS检测平台，对NSCLC相关的重要基因突变进行检测，从而评估液体活检作为组织活检的替代方法的可行性。

实验设计 

本研究选择102名患者，其中100名患者被确诊为非小细胞肺癌，将这些患者分为两组，第一组患者（N=50）能够提供配对的组织和血液样本，第二组患者（N=52）由于以下几种原因只能提供血液样本：①组织样本量不足，②由于发生骨转移或者脑转移而很难获取组织，③无法获取组织样本，以上原因也正与临床上难以获取组织的原因基本一致。

具体样本分组情况见下图：

图1.样本分组情况

研究结果 

利用NGS的检测方法对以上两组患者体内多个基因的外显子区域进行检测，并对组织和血液检测结果的一致性进行分析。结果如下：

1、组织/血液配对检测结果的汇总分析

图2. 所示为同时提供组织和血液配对样本患者的基因突变情况汇总，横坐标数字代表患者编号，纵坐标代表突变基因，不同颜色的方格代表不同的意义。对这些患者的组织和血液检测结果进行比较后，可以将患者分为以下几类：①组织和血液中检测到的突变完全一致；②组织中检测到的突变多于血液中检测到的突变；③血液中检测到的突变多于组织中检测到的突变；④血液和组织中除了相同的突变，还存在各自的差异性突变。以上结果表明，组织和血液中的检测结果在有些情况下能够完全一致，但有些情况下，组织/血液配对检测能够起到信息互补的作用。

图2. 组织/血液配对检测结果的汇总图

2、组织与血液中基因突变频率的对比

对组织和血液中基因突变的频率（AF, allelic fraction）进行对比后发现，组织中的基因突变频率显著高于血液中的基因突变频率，进一步说明血液中肿瘤DNA的含量是显著低于组织的，需要更加精确的方法对血液中的基因突变进行检测。

图3. 组织与血液中基因突变频率的对比

3、取样间隔时间对组织血液中EGFR突变一致性的影响

如图4所示：当组织和血液取样间隔时间大于6个月时，组织和血液中的EGFR突变的一致性降低至不到60%；而当取样间隔时间小于6个月时，组织和血液中EGFR突变的一致性达到80%以上。因此，组织和血液取样的间隔时间越长，组织和血液中EGFR突变的一致性越低，也表明血液中基因突变情况的动态特点。

图4. 取样间隔时间对组织血液中EGFR突变一致性的影响

4、 血液中的突变位点数量及血浆游离DNA（cfDNA）浓度对预后的影响

如图5A所示，与血液中突变位点数量小于3的患者相比，血液中突变位点数量大于3的患者预后显著较差（P=0.09）；如图5B所示，与cfDNA浓度小于3ng/μL的患者相比，cfDNA浓度大于3ng/μL的患者预后显著较差（P<0.01）。因此，血液中突变位点的数量以及血液中游离DNA的总量都对预后具有一定的影响。

图5. 血液中突变位点数量（A）及cfDNA的浓度（B）对预后的影响

5、血液中ctDNA的动态监测结果指导后期治疗

作为一种无创的检测方式，血液中ctDNA的检测能够更加实时地监测患者治疗后的基因突变情况，那么血液检测的结果能否很好的指导临床治疗呢？本研究选择三位患者，利用基于NGS平台的血液ctDNA检测进行后期动态监测，结果见下图：

图6. 患者利用血液中的动态监测结果指导治疗

如图6A所示：No. 72患者初诊用组织检测EGFR, ALK和ROS1均为阴性，但用血液检测（month 0）发现了EML4-ALK融合（AF: 0.4%）以及TP53突变（AF: 0.8%），之后患者开始服用克唑替尼，2个月后（month 2）再次检测，发现EML4-ALK融合下降至0.1%，而TP53已无法检测到，CT结果也显示肺部原发灶和肝部转移灶的肿瘤都变小了（PR：部分响应）,说明血液检测不仅可以匹配靶向药物，还可以更灵敏、更实时地监测疗效。

如图6B所示：NO. 82患者初始检测组织样本中EGFR-G719A（AF: 79%）突变，服用厄落替尼后疾病进展（PD：疾病进展），换用纳武单抗进行免疫治疗，3个月后（month 0）PET-CT结果显示疾病再次进展，血液检测发现药物敏感突变EGFR-G719A（AF: 24.1%），以及EGFR-T790M的耐药突变（AF: 0.5%），此时换用阿法替尼， 2个月后（month 2）发现EGFR-G719A和EGFR-T790M突变频率均发生下降，影像学检测结果也显示病情有所缓解；4个月后（month 4）再次血液检测，发现EGFR两个位点的突变频率上升，PET-CT结果显示部分进展，患者继续服用阿法替尼，6个月后（month 6）再次检测发现EGFR-G719A突变频率23.7%，EGFR-T790M突变频率18.1%，PET-CT结果也显示疾病显著进展，因此给患者换用奥西替尼，并继续进行监测，这表明液体活检可以早于影像学结果监测耐药突变，从而指导下一步的治疗。

图7. 患者利用血液中的动态监测结果指导治疗

如图7C所示：No. 15患者由于毒副作用过大停止服用厄落替尼，导致疾病快速进展（month 1），组织检测发现EGFR-L858R突变（AF: 16.5%）和TP53-D281N突变（AF: 15.8%），但没有T790M突变；2个月后（month 2）的血液检测显示，除了EGFR-L858R突变（1.4% AF）和TP53-D281N突变（1.9% AF）外，还检测到了EGFR-T790M突变（0.2% AF）。换用阿法替尼，5个月后（month 5）的CT结果发现疾病部分响应（PR），但血液检测发现三个位点的突变频率均显著上升，8个月后（month 8）CT结果才显示疾病进展。随后，患者换用奥西替尼效果明显，并进行了2个月的随访：CT结果显示部分响应（month 10），血液再次检测，未检测到三个位点的突变。以上结果再次证实液体活检可以早于影像学结果监测耐药突变，从而可以使患者更加迅速的作出治疗手段的改变。

结论点评 

本研究利用NGS平台对NSCLC患者组织/血液配对样本进行检测，发现组织和血液中重要的驱动基因突变一致性高达80%以上，且通过对其中三名患者血液中基因突变的动态监测，进一步表明血液中的基因突变结果可以实时指导患者的靶向治疗。同时，对于部分患者来说，组织和血液中检测到的突变信息是互补的。因此，在条件允许的情况下，组织和血液的配对检测能够给医生和患者提供更全面、更准确的疾病信息，从而更加快速和精准地指导临床治疗。

参考文献

[1]Thompson J C, Yee S S, Troxel A B, et al. Detection of therapeutically targetable driver and resistance mutations in lung cancer patients by next generation sequencing of cell-free circulating tumor DNA.[J]. Clinical Cancer Research, 2016, 22(23):5772.

本章内容小结

泛生子现有的液体活检产品，不仅包括基于NGS技术的多基因检测产品（panel），还包括基于数字PCR技术的基因热点检测产品，全面满足晚期非小细胞肺癌患者靶向药物匹配、预后、耐药及疗效监测的临床需求，从而在各个阶段帮助非小细胞肺癌患者制定精准的个性化治疗方案。此外，泛生子推出了组织和血液配对版产品（18基因组织/血液配对版和63基因组织/血液配对版），满足市场需求，提供更加精准的临床治疗指导。