### 研究背景
在癌症治疗领域，精准医疗成为了研究热点。通过下一代测序技术进行的综合基因组分析，能够依据识别出的基因组生物标志物，为不同类型癌症患者选择靶向治疗方案，实现更具个性化的治疗
1-4。肿瘤组织基因分型一直是标准检测方法，但在实际临床中，存在组织样本难以获取、质量不佳或数量不足的情况，导致测序失败。
近年来，基于血浆的循环肿瘤 DNA（ctDNA）基因分型凭借其微创性和快速的检测周期，在癌症诊疗中得到了更广泛的应用1,5-10。ctDNA 基因分型不仅能够评估肿瘤的空间异质性，这是单病灶活检无法做到的11-13；对纵向收集的血液样本中的 ctDNA 进行测序，还能发现治疗过程中出现的耐药相关改变6,11-17。因此，利用 ctDNA 基因分型捕获肿瘤异质性，有望扩大从基因型匹配靶向治疗中获益的患者群体。
SCRUM-Japan MONSTAR-SCREEN-1 是一项大型癌症基因组筛查项目，旨在对晚期实体瘤患者纵向收集的血液样本中的 ctDNA 和肿瘤组织进行基因组分析18,19。本研究基于该项目数据，评估 ctDNA 基因分型（包括 ctDNA 与组织联合基因分型以及纵向 ctDNA 基因分型）的临床效用，以及由其指导的基因型匹配治疗的疗效。
研究方法
- 研究设计：SCRUM-Japan MONSTAR-SCREEN-1 项目由日本 31 家机构参与，对晚期实体瘤患者的血浆和肿瘤组织进行前瞻性分析（UMIN 000036749）。入组标准包括组织学确诊的不可切除实体瘤、年龄≥16 岁、接受过或计划接受系统治疗、Eastern Cooperative Oncology Group 体能状态评分 0 - 1 分以及器官功能良好。每位患者采集两次血液样本，分别在治疗开始前和疾病进展后，用于监测系统治疗期间 ctDNA 基因组谱的变化。对于之前接受过姑息性系统治疗的患者，在疾病进展时和后续系统治疗开始前采集血样。肿瘤组织基因分型适用于未接受过转移性疾病姑息性系统治疗的患者，以及仅接受过根治性治疗（允许新辅助和 / 或辅助治疗）的患者。对于已接受转移性疾病姑息性系统治疗的患者，仅进行血液检测。组织样本为研究入组前的存档诊断标本，血液样本在研究入组时前瞻性采集，这种方法模拟了临床实际中利用存档组织和当代血液样本指导治疗决策的情况。该研究遵循《赫尔辛基宣言》和日本涉及人类受试者的医学和健康研究伦理准则，经各参与机构的伦理审查委员会批准，患者均签署了书面知情同意书。研究于 2019 年 7 月启动，2022 年 2 月完成入组。
- ctDNA 和组织基因分型：血液样本和肿瘤组织分别采用 FoundationOne Liquid CDx（F1LCDx）和 FoundationOne CDx（F1CDx）进行分析，检测在符合临床实验室改进修正案认证、美国病理学家协会认可、纽约州批准的实验室（Foundation Medicine）进行。ctDNA 基因分型时，从全血中提取循环游离 DNA，使用 F1LCDx 检测 324 个癌症相关基因，该检测通过杂交捕获技术和深度测序，报告单核苷酸变异、插入缺失、基因组重排、拷贝数扩增和缺失，以及包括血液肿瘤突变负荷（TMB）、微卫星不稳定性（MSI）和 ctDNA 分数等基因组特征20。组织基因分型时，先通过标准苏木精 - 伊红染色确认组织活检的病理诊断，确保用于 DNA 提取的样本中肿瘤细胞核含量至少为 20%。然后用 50 - 1000 ng DNA 构建全基因组鸟枪法文库，对与 F1LCDx 相同的 324 个癌症相关基因进行杂交捕获，再用 F1CDx 分析，检测内容与 ctDNA 基因分型类似，还包括杂合性缺失21。
- 治疗选择和临床数据收集：依据 OncoKB 知识库对基因组改变的可操作性进行分类，以确定基因作为药物敏感性预测指标的证据充分性22。本研究采用 OncoKB 1 - 3 级证据定义可操作改变，使研究与现有指南和以往研究保持一致。患者一般根据癌症类型的指南进行治疗，依据基因分型结果参与基因型匹配靶向药物的临床试验，包括公司赞助和研究者发起的试验。临床病理信息和系统治疗的疗效数据通过电子数据捕获系统收集，由 SCRUM-Japan 数据中心定期更新并最终确定。
- 统计分析：使用 Fisher 精确检验和卡方检验评估比例差异。根据 RECIST 1.1 版评估肿瘤对系统治疗的反应。无进展生存期（PFS）定义为从治疗开始至研究者评估的疾病进展或任何原因导致的死亡的时间。采用 Kaplan-Meier 方法估计生存率，用对数秩检验比较治疗组。使用 Cox 比例风险模型对 PFS 进行多变量分析，计算风险比和 95% 置信区间。由于本研究为观察性研究，未进行样本量计算。统计分析使用 R v4.1.1 软件，数据截止日期为 2023 年 3 月 31 日，设定 P < 0.05 为有统计学意义，采用错误发现率校正控制 I 型错误。
研究结果
- ctDNA 基因分型和组织基因分型指导的基因型匹配治疗的疗效：在 MONSTAR-SCREEN-1 研究入组的 2224 例患者中，2187 例进行了 ctDNA 基因分型。在 667 例同时有组织和 ctDNA 基因分型结果的患者中，组织基因分型单独检测到可操作生物标志物的比例为 67.0%（447/667），联合 ctDNA 基因分型后提高到 74.7%（498/667），差异有统计学意义（卡方检验，P < 0.001）。在 111 例患者的 129 次基因型匹配治疗中，16 次（12.4%）治疗依据仅通过 ctDNA 基因分型检测到的异质性改变，常见靶点为免疫检查点、雌激素受体和聚（ADP - 核糖）聚合酶（PARP）。在 107 次可评估反应的治疗中，仅由 ctDNA 基因分型指导的治疗客观缓解率（ORR）为 23.1%（3/13），组织基因分型指导的治疗为 34.0%（32/94），二者差异无统计学意义（P = 0.54）。但由于仅由 ctDNA 基因分型指导的治疗例数较少（n = 13），难以对疗效进行确切比较。进一步分层分析发现，不同疾病类型和治疗类别下，组织和 ctDNA 指导治疗的疗效存在差异。例如，乳腺癌中通过 ctDNA 检测到 ESR1 突变，使用选择性雌激素受体降解剂（SERD）治疗的 ORR 为 25%（n = 4）；卵巢癌中检测到 DNA 损伤修复基因突变，使用 PARP 抑制剂治疗的 ORR 为 0%（n = 2）。两组的 PFS 也相近，中位数分别为 11.5 个月（95% CI，9.8 - 23.8）和 13.8 个月（95% CI，4.1 - 未达到），风险比（HR）为 1.4（95% CI，0.72 - 2.8），P = 0.30。
- 纵向 ctDNA 基因分型指导的基因型匹配治疗的疗效：在 924 例同时有基线和后续 ctDNA 基因分型结果的患者中，基线 ctDNA 单独检测到可操作生物标志物的比例为 63.2%（584/924），联合后续 ctDNA 基因分型后提高到 72.5%（670/924）。虽然进行连续检测的患者基线 ctDNA 检测率略高（57.0% vs 63.2%，P = 0.01），存在一定选择偏倚，但这不能完全解释连续检测后检测率的大幅提高，说明纵向监测有助于发现新出现的改变。在该队列的 191 次基因型匹配治疗中，16 次（8.4%）治疗依据仅通过纵向 ctDNA 基因分型检测到的改变，常见靶点为 PARP、免疫检查点和 BRAF。在 87 例患者的 97 次治疗中，比较基线和仅在后续 ctDNA 分析中检测到改变所指导治疗的疗效，ORR 分别为 23.2% 和 26.7%，差异无统计学意义（P = 0.75）；PFS 中位数分别为 5.2 个月（95% CI，3.8 - 11.2）和 3.7 个月（95% CI，1.5 - 未达到），HR 为 1.5（95% CI，0.79 - 2.8），P = 0.20。部分通过后续 ctDNA 检测到的特定突变，如卵巢癌中的 ATM 突变、胃癌中的 TMB 高、卵巢癌中的 CHEK2 突变和黑色素瘤中的 NRAS 突变，都引发了肿瘤反应，体现了纵向 ctDNA 基因分型发现新的可操作靶点的潜力。
讨论
本研究利用 SCRUM-Japan MONSTAR-SCREEN-1 网络发现，ctDNA 基因分型能够检测到组织基因分型遗漏的基因组改变，从而识别出更多可能从基因型匹配治疗中获益的患者。纵向 ctDNA 基因分型还能检测到基线 ctDNA 未发现的新突变，确定更多接受基因型匹配治疗的患者群体。ctDNA 与组织基因分型联合，比单独使用组织基因分型能在更高比例的患者中识别出可操作生物标志物，约 12% 的基因型匹配治疗依据仅通过 ctDNA 基因分型检测到的改变，体现了 ctDNA 在捕获肿瘤异质性方面的互补作用。不过，仅依据 ctDNA 检测结果进行治疗的患者数量较少（n = 13），限制了对 ctDNA 指导治疗与组织指导治疗疗效的准确比较，未来需要更大规模的队列研究来明确二者的疗效差异。
纵向 ctDNA 基因分型能够检测出治疗过程中出现的基因组改变，这对于监测治疗耐药和肿瘤克隆进化具有重要意义。通过纵向 ctDNA 分析，相比基线 ctDNA 基因分型，多识别出 9% 具有可操作生物标志物的患者，且由这些新发现改变指导的基因型匹配治疗疗效与基于基线 ctDNA 发现的治疗疗效相似，表明这些新出现的改变可能是具有临床意义的治疗靶点。
虽然 ctDNA 基因分型能够提高可操作改变的检测率，但不同基因改变的临床意义存在差异。例如，KRAS 突变通过 ctDNA 基因分型检测的增加幅度较小，但可能更可靠，因为其受克隆造血（CH）的影响较小，且在多种肿瘤类型的治疗决策中具有明确作用。这提示在评估组织和血浆联合检测的效用时，应重点关注这类已被充分验证的基因组改变。
本研究也存在一些局限性。组织基因分型仍是基因组分析的重要组成部分，因为在低肿瘤负荷或存在 CH 的情况下，部分改变可能无法在 ctDNA 中检测到。此外，研究未直接比较 ctDNA 基因分型指导的基因型匹配治疗与标准治疗的临床结局，无法确定对总生存期的影响。而且，研究仅使用了特定的 ctDNA 和组织基因分型平台，研究结果在其他平台的适用性还有待探索。
另外，CH 对 ctDNA 结果的解释存在干扰，尤其是对于 ATM、CHEK2 等易受 CH 影响的基因，在缺乏匹配的生殖系检测或专业计算方法时，很难区分肿瘤来源和 CH 来源的改变。本研究对可操作性的宽泛定义可能高估了检测到的改变的临床效用，不同肿瘤类型中特定改变的相关性差异很大，支持靶向治疗的证据在不同癌症背景下也有很大不同。在临床实践中应用这些研究结果时，需要综合考虑肿瘤类型、治疗史、同时存在的改变以及支持特定治疗方法的证据强度等多种因素。
总之，MONSTAR-SCREEN-1 研究有力地证明了 ctDNA 基因分型（联合组织基因分型和纵向监测）在指导晚期实体瘤患者基因型匹配靶向治疗中的临床效用。通过 ctDNA 基因分型捕获肿瘤异质性和动态变化的基因组景观，有望为患者制定更个性化的治疗策略，进而改善临床结局。但在实际应用中，需要专家结合临床具体情况对基因组分析结果进行谨慎解读和综合判断。
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