
胃癌是世界范围内常见恶性肿瘤,预后不佳。目前,胃癌的筛查、诊断及术后复发监测多基于内镜、影像学和病理学检查等。传统的检查手段存在有创、灵敏度低等缺点。以循环肿瘤DNA(ctDNA)检测为代表的液体活检技术可检测并分析肿瘤细胞释放到血液中的游离DNA,其侵入性小,所需样本量也更少。此外,ctDNA检测可在不同时间重复进行,以纵向监测肿瘤负荷和分子变化,已在多种肿瘤的治疗方案选择、疗效评估、复发监测等方面发挥重要指导作用。笔者结合最新文献和临床实践,阐述ctDNA检测在胃癌诊断与治疗中的研究进展。
版权归中华医学会所有。
未经授权,不得转载、摘编本刊文章,不得使用本刊的版式设计。
除非特别声明,本刊刊出的所有文章不代表中华医学会和本刊编委会的观点。
胃癌是全世界第5大常见恶性肿瘤,患者病死率在所有恶性肿瘤中排名第4[1]。2020年全世界估计新增胃癌患者例数>100万例,死亡病例达到76万余例[2]。随着近年来临床研究的不断深入,靶向及免疫治疗在胃癌新辅助治疗、辅助治疗以及晚期胃癌的治疗中获得越来越多的临床证据,但患者总生存率仍没有明显改善。目前,胃癌常用的免疫及靶向治疗标志物包括人表皮生长因子受体2(human epidermal growth factor receptor 2,HER2)的过表达和扩增、PD-L1联合阳性评分以及高度微卫星不稳定状态等[3, 4]。但由于标本等检材的获取存在限制,上述标志物检测并不能对疗效等进行连续监测及评估。液体活检技术是对非实体生物组织进行采样和分析的方法,其分析对象包括血液、尿液、唾液、腹水、胸腔积液、脑脊液等[5, 6, 7]。液体活检的基本原理是基于肿瘤组织释放游离细胞核酸(DNA或RNA)、循环肿瘤细胞、循环肿瘤微栓、外泌体、蛋白质、细胞因子或肿瘤相关血小板等成分进入血液或其他液体中,并对这些成分进行评估,判断患者是否存在肿瘤及量化肿瘤负荷,以诊断肿瘤、判断预后[5, 6, 7, 8]。液体活检侵入性较小,所需样本量也更少,并可在不同时间重复进行,从而达到对肿瘤负荷和分子变化进行连续纵向监测的目的[9]。笔者结合最新文献和临床实践,阐述循环肿瘤DNA(circulating tumor DNA,ctDNA)检测在胃癌诊断与治疗中的研究进展。
健康人群中游离细胞DNA(cell-free DNA,cfDNA)主要来源于造血细胞,而在恶性肿瘤患者中,来源于肿瘤细胞的ctDNA成为cfDNA的重要组成部分。ctDNA由坏死或凋亡的肿瘤细胞释放,少部分可来自肿瘤细胞的主动释放[10]。通常情况下,ctDNA在cfDNA中的占比<1%,其片段长度较非肿瘤来源的DNA更短。ctDNA的半衰期通常<2 h,主要由肝脏清除,部分较小的片段也可由肾脏代谢[11]。目前ctDNA的研究策略主要包括:(1)针对原发肿瘤中已明确的特定突变进行识别与检测。优点为快速、特异度高,可以检测到非常低频率的特定突变,主要应用于早期肿瘤的诊断以及监测或用于微小残留病灶的识别;缺点为需获取原发肿瘤组织并对于其进行较全面的分析以明确原发灶相关基因突变情况[9, 10, 11]。(2)无针对性、广泛基因组或外显子测序。此方法不需要预先采集原发肿瘤并进行特征分析。因此,常应用于晚期或转移性肿瘤患者,以识别与治疗抵抗有关的动态分子变化或突变。但该方法需要较高浓度的ctDNA,且总体灵敏度较低[9, 10, 11, 12]。
ctDNA水平与患者肿瘤分期、分化类型和肿瘤部位等因素密切相关,当肿瘤负荷较大或肿瘤进展时,实体肿瘤会释放更多的ctDNA进入血液循环[9]。此外,ctDNA在进展期的胰腺癌、膀胱癌、卵巢癌、结直肠癌、乳腺癌、肝细胞癌、胃食管癌等患者中检出率通常>75%,而在脑、肾、甲状腺和前列腺等肿瘤患者中的检出率<50%[13]。由于ctDNA的检测受到诸多因素的影响,对于特定的临床问题或科学研究选择适当的ctDNA检测方法至关重要。
早期胃癌缺乏特异的临床症状,多数患者确诊时已处于疾病进展期甚至发生转移,包括CEA,CA19-9等在内的传统血清肿瘤标志物的检测灵敏度和特异度均不佳,这也阻碍了胃癌早筛早诊水平的提升[14]。基于血液样本的ctDNA检测是一种相对无创的检测手段。目前,血液中ctDNA的定量和测序以及对遗传和表观遗传变异的鉴定是早期恶性肿瘤检测中研究最广泛的方向,若能在肿瘤进展或转移前明确诊断,可大幅减少肿瘤相关死亡患者人数[15]。
关于cfDNA的浓度,有研究结果显示:胃癌患者cfDNA显著高于健康人群[(106.88±12.40)μg/L比(79.78±8.12)μg/L,P<0.001],并且前者的浓度与胃癌进展显著相关(如肿瘤大小、T分期、TNM分期)[16, 17, 18]。临床分期为Ⅰ期胃癌患者的血清cfDNA浓度约为健康人群的6倍,并且会伴随疾病进展而进一步上升[19]。1项纳入429例胃癌患者和95例健康人群的研究中,以2 700拷贝数/mL的cfDNA浓度作为诊断胃癌的临界值,其灵敏度可达68.9%(P<0.001)[20]。此外,有研究结果显示:胃癌患者的cfDNA的浓度显著高于良性或癌前病变(如胃腺瘤)患者[21]。基于此,韩国1项正在进行的临床研究NCT04665687通过比较患者cfDNA的浓度,以区分肿瘤性和非肿瘤性胃病变。笔者期待相关结果的发布。
除检测cfDNA的浓度,特异性DNA的表观遗传学修饰也是研究方向之一,包括cfDNA中甲基化水平检测。DNA的甲基化修饰是肿瘤发生过程中的早期事件,其在一定程度上可反映基因突变的发生,并且具有高度的肿瘤特异性。DNA的CpG岛异常高甲基化是胃癌发生中的重要表观遗传变化。因此,基于甲基化的测序作为早期胃癌诊断工具已经得到广泛认可[22, 23, 24, 25, 26]。既往已有多项研究结果证实不同单个基因的甲基化水平作为生物标志物对胃癌检测有较好效果,并且通过多个标志物的结合,可获得更高的检测效率[27]。Ren等[28]的研究收集89例胃癌患者与82例对照正常的血清样本,以及28对胃癌和癌旁组织标本,开展全基因组DNA甲基化测序,结果确定153个cfDNA甲基化生物标志物,包括KCNQ5、CABIN1和DOCK10。该研究使用的全基因组DNA甲基化测序手段用于检测早期胃癌的灵敏度为40%~60%(临床分期Ⅰ~Ⅲ期胃癌),特异度为92%[28]。另1项研究确定的甲基化标志物的组合为ZNF569、C13orf18、ELMO1,可识别出86%的胃癌患者,特异度为95%[29]。尽管近年来检测技术发展迅速,但由于ctDNA检测在早期胃癌中的灵敏度相对较低,其临床应用仍明显滞后于其他恶性肿瘤。因此,笔者认为:需要更多大规模临床研究,如正在开展的PATHFINDER和NCT04241796临床试验,以进一步明确ctDNA检测在胃癌早期筛查中的作用。
ctDNA检测对多种肿瘤预后具有重要提示价值,目前多项研究结果显示:ctDNA的检测对胃癌预后评估及复发监测有重要作用[30, 31, 32]。1项纳入30例血浆样本的全基因组测序分析研究结果显示:77%的胃癌患者可检测到ctDNA,同时较高的ctDNA浓度与患者较短的总生存时间相关[30]。另1项纳入1 500例转移性胃癌患者行ctDNA检测的研究结果显示:治疗开始后最大变异等位基因频率下降>50%与<50%患者比较,前者中位生存时间更长(13.7个月比8.6个月,P =0.02,HR=0.3,95%CI为0.1~0.8)[31]。在接受免疫治疗的胃癌患者中,中位最大变异等位基因频率下降<3.5%的患者具有更长的中位生存时间[31]。Leal等[32]对CRITICS试验中的50例患者进行评估,患者均接受3个周期新辅助化疗并分析58个基因后,对cfDNA和WBC进行深度测序并识别出ctDNA的变化,并去除其中血细胞来源影响后,结果显示:术前ctDNA阳性与肿瘤复发(HR=3.0,P =0.01)及较短的总生存时间(HR=2.7,P =0.03)显著相关[32]。这些数据表明ctDNA有潜力作为进展期胃癌预后判断的生物标志物。
肿瘤患者经过手术、放化疗等治疗后体内会残留少数影像学方法无法检测到的病灶,称为微小残留病变(minimal residual disease,MRD),是肿瘤转移与复发的关键[33]。自ctDNA被发现以来,研究者对其在胃癌MRD中的应用价值开展大量探索[34]。目前已初步明确:ctDNA用于检测胃癌MRD可有效监测胃癌复发。此外,有研究指出通过术后多个连续时间点的检测,可发现复发患者ctDNA中肿瘤相关等位基因突变逐渐增加,同时ctDNA检测可较放射学检查提前3~8个月发现肿瘤复发[35]。1项以ctDNA监测胃癌切除术后MRD的前瞻性研究收集46例Ⅰ~Ⅲ期胃癌切除术患者的组织与术后血液样本,结果显示:ctDNA在未经治疗的胃癌患者血液样本中阳性率为45%,并与多种临床病理特征及术后无病生存时间、总生存时间相关[36]。随访数据显示:ctDNA阳性患者最终均发生肿瘤复发(ctDNA阳性组复发率为100%,ctDNA阴性组复发率为32%,P =0.001 5);ctDNA阳性也与较差的无病生存时间、总生存时间相关(HR=14.78,7.664,95%CI为7.991~61.29,2.916~21.06,P<0.000 1,P =0.002);术后ctDNA阳性用于预测复发的灵敏度和特异度分别为39%和100%,且可提前6个月发现影像学检测难以发现的肿瘤复发。上述结果提示:对随访期间影像学检查不明确的患者,ctDNA检测具有重要价值。
目前,正在开展的1项前瞻性研究拟招募100例根治性胃癌切除术患者,计划于术前14 d收集ctDNA及其他肿瘤标志物,随后在术后按计划的时间点进行检测,主要终点为评价以ctDNA作为生物标志物的MRD检测灵敏度与特异度(NCT05029869)。目前,关于ctDNA监测术后复发的前瞻性和大型研究仍然有限,其距离临床的常规应用仍然有距离。总体上,胃癌切除术后以ctDNA为标志物的MRD检测有望成为胃癌复发的高灵敏度和高特异度指标,但前提是需要进行患者的连续动态监测。笔者认为:胃癌术后ctDNA检查时间节点通常≤3个月。
当患者因各种原因难以接受活组织检查时,ctDNA检测可为胃癌治疗提供重要临床信息。ctDNA检测具有相对无创性和易于获得样本等优势。因此,在判断和监测治疗效果方面具有巨大潜力。首先,ctDNA可用于检测与治疗相关的生物标志物,如HER2过表达或扩增、PD-L1和成纤维细胞生长因子受体2过表达等。这有助于临床医师更好了解肿瘤的分子特征,从而指导治疗策略的制订。其次,定期监测ctDNA有助于确定当前治疗是否有效,预测疾病的进展并评估患者预后。通过检测ctDNA,临床医师可更早发现疾病变化,及时调整治疗计划,提高治疗的针对性和效果。此外,ctDNA检测还可明确对治疗产生耐药性的特定基因变化,为研究耐药机制提供新线索,从而为患者提供个体化治疗方案的依据。
HER2是胃癌常用的治疗靶点,其过表达和(或)扩增的检测在临床实践中十分必要[37, 38]。活组织检查如何解决HER2表达的肿瘤内异质性是巨大的挑战,而采取基于血浆的检测提供了新思路。既往的2项研究评估ctDNA与基于组织来源的HER2扩增检测之间的一致性,结果分别为91.2%和61%[31,39]。1项临床Ⅱ期试验DESTINY-Gastric 01的研究结果显示:ctDNA检测中HER2拷贝数>6.0的患者对抗体偶联药物T-DXd治疗反应更好(客观缓解率为75.8%),拷贝数<6.0的患者治疗反应较差(客观缓解率为40.8%)[40]。在HER2阳性的转移性胃癌中,ctDNA检测有助于识别抗HER2靶向疗法的耐药机制。1项临床研究纳入15例胃癌患者,采取ctDNA高通量测序对曲妥珠单克隆抗体一线治疗的耐药机制展开探索,结果显示:73%的耐药患者出现HER2扩增缺失,而在其余的HER2持续扩增患者中则出现潜在的耐药突变,如KRAS、PIK3CA和BRAF等[31]。我国沈琳教授领衔开展的1项研究结果显示:在40%的胃癌患者中,基于血浆ctDNA的诊断比传统影像学检查更敏感,血浆ctDNA中肿瘤突变负荷是预测胃癌HER2靶向治疗疗效的潜在标志物[41]。因此,在HER2靶向治疗期间,使用ctDNA监测HER2表达具有重要应用价值。笔者认为:目前还需更大规模的前瞻性研究进一步明确ctDNA HER2扩增的预测作用以及拷贝数的最佳临界值。
化疗联合免疫治疗已成为PD-L1阳性、HER2阴性晚期胃癌患者的重要治疗方案[42, 43, 44]。寻找新型疗效监测指标,明确胃癌化疗、免疫、靶向治疗的适用人群迫在眉睫。我国徐瑞华教授团队1项纳入46例接受PD-1抑制剂治疗胃癌患者的临床研究结果显示:ctDNA检测中最大变异等位基因频率下降>25%的患者具有更长的中位无进展生存时间和更高的客观缓解率[45]。另1项纳入61例接受帕博利珠单克隆抗体治疗转移性胃癌患者的研究结果显示:在连续检测ctDNA的第6周时,其浓度的降低可用于预测免疫治疗的获益和患者的无进展生存时间[46]。笔者中心目前正在开展的1项前瞻性单臂Ⅱ期临床研究(NCT05594381)旨在探讨ctDNA用于评估PD-1抑制剂联合SOX方案作为局部进展期胃癌新辅助疗效的可行性,并构建疗效的评估模型,借以明确局部进展期胃癌新辅助免疫治疗的适用人群。笔者认为:在进展期胃癌中,ctDNA检测具有广泛的应用价值,为肿瘤患者的个体化治疗提供更多可能性,其可作为现有预后判断手段的有效补充。
尽管ctDNA检测在早期胃癌诊断、MRD检测以及进展期胃癌监测等方面提供了重要的临床信息,但在临床应用中仍面临诸多挑战。(1)关于ctDNA检测结果的一致性是制约其发展的重要问题之一[7]。胃癌作为一种异质性较强的肿瘤,不同患者和不同时间点患者血液中,ctDNA和循环肿瘤细胞含量存在较大差异,这使得制订统一的检测标准十分困难。为克服该问题,需要更多的大规模研究,以建立胃癌患者ctDNA检测的基线数据,并根据不同的临床情况制订相应的解释标准。(2)ctDNA的特异性相对较低,因为体液中存在大量非肿瘤来源的生物标志物,如正常组织细胞的cfDNA。这些因素容易对ctDNA的检测造成较大干扰,甚至导致假阳性结果[47]。TAm-Seq、Safe-Seq和CAPP-Seq等多种高通量测序方法能够检测出ctDNA中多个罕见的突变,尽管上述方案可提高检测灵敏度,但也导致假阳性率升高。为提高胃癌ctDNA检测的准确性,已有研究将多种生物标志物与机器学习算法相结合,但结果仍需更多的证据予以支持[48]。
缺乏标准化的样本采集、处理和分析方案也是阻碍液体活检在临床推广中面临的实际问题[49]。患者抽血前的状态、从抽血到分离血浆的时间、样品的储存与转运等都可能会影响血浆中ctDNA的浓度与质量。同时,相关生物标志物的检测与分析也受到检测方法、测序平台和数据分析方法的多重影响。尽管目前已有相关专家共识对ctDNA检测提出指导建议,然而其在临床应用中仍面临诸多实际问题,这也使得不同来源的数据缺乏可比性,因此,需要更多的指南共识对样品采集以及数据分析标准流程进行进一步规范[50]。
目前关于ctDNA在胃癌中应用的临床试验仍然较少,纳入的患者数量相对较少。DYNAMIC研究结果显示:基于ctDNA指导下的辅助化疗可在不升高肿瘤复发风险的情况下,减少Ⅱ期结肠癌的辅助化疗使用[51]。而在胃癌领域,ctDNA是否对术后治疗具有指导作用尚无研究报道。此外,诸多重要临床问题也亟待更多大规模临床研究予以验证。
与传统的活组织检查比较,以ctDNA检测为代表的液体活检具有明显优势,其能够以非侵入性方式实现早期检测肿瘤、实时监测肿瘤进展,从而为个体化肿瘤治疗提供支持。胃癌ctDNA检测目前的主要应用领域包括早期诊断、预后预测、患者筛选以确定合适的靶向或免疫治疗,以及评估治疗效果等。尽管ctDNA检测在多个临床试验中显示出巨大潜力,但其标准化流程仍有待完善,这也显著影响了检测结果的可重复性。此外,ctDNA检测的灵敏度和特异度相对较低,这限制其在胃癌中的广泛应用,需要开发更加简便、有效的检测及分析方法。笔者认为:为解决上述问题,开展大规模、前瞻性临床试验,更全面了解ctDNA检测在胃癌管理中的前景,并不断改进其标准化流程,是未来的工作重点。
徐皓, 夏义文, 李博文, 等. 循环肿瘤DNA在胃癌诊断与治疗中的研究进展[J]. 中华消化外科杂志, 2023, 22(10): 1180-1185. DOI: 10.3760/cma.j.cn115610-20230905-00058.
所有作者均声明不存在利益冲突





















