【CLIN CHEM】复旦肿瘤医院章真团队：cfDNA片段组学精准预测局晚期直肠癌新辅助放化疗预后

局部进展期直肠癌（LARC）的标准治疗方法是新辅助放化疗（nCRT）加全直肠系膜切除（TME），并在手术后接受辅助性化疗。然而，此标准疗法虽然可以降低局部进展期直肠癌（LARC）的局部复发率，但也可能增加并发症风险，并对肠道、泌尿和性功能产生长期负面影响。据观察，约有10%-35%接受了nCRT的患者获得了病理完全缓解（pCR）；而这些获得了pCR的患者通常具有良好的预后。这意味着某些接受nCRT的病人也许可以免于全直肠系膜切除（TME）。

近年来，一种被称作“等待和观察（W&W）”的方法已被用于LARC预后判断，成为了新辅助放化疗（nCRT）后局部晚期直肠癌（LARC）手术的替代方案，以使患者免于手术切除和生活质量的下降。目前，在判断哪些病人适合使用W&W方法时，主要的判断标准为临床缓完全解(cCR)：通过内窥镜检查、影像学检查和体格检查，未在该患者体内检测到残留肿瘤组织的迹象。但是，作为病理完全缓解（pCR）的替代物，临床缓完全解(cCR)并不等同于pCR——对于某些患者而言，基于cCR的W&W方式将可能导致比标准根治性手术更差的长期预后。因此，我们急需对病理完全缓解（pCR）进行预测，以便更准确地筛选哪些患者适合在接受新辅助放化疗（nCRT）后进行“等待和观察（W&W）”。

10月29日，复旦大学上海肿瘤中心章真教授团队在Clinical Chemistry期刊（IF: 12.17）发表了一项大型直肠癌MRD前瞻性临床研究（M-DECIPHER-RC-nCRT），为上述问题提供了答案。该研究证实：较单一影像学特征而言，ctDNA突变和mrTRG联合模型能够准确预测局部进展期直肠癌（LARC）患者在接受新辅助放化疗（nCRT）后的病理完全缓解（pCR）程度。区分pCR和Non-pCR的AUC值高达0.96。

https://academic.oup.com/clinchem/advance-article/doi/10.1093/clinchem/hvac173/6779862?rss=1&login=false

研究背景

 01 

循环肿瘤DNA（ctDNA）和游离DNA（cfDNA）已被用于预测患者预后、对结直肠癌复发进行早期探测。章真教授团队已在先前的研究中发现：与单独使用MRI相比，结合ctDNA和MRI可以显著提高预测性能；此外，ctDNA还可以识别出被MRI错误分类的患者。然而，一些非pCR病例在接受nCRT治疗后肿瘤负担也会显著下降——在这种情况下，ctDNA和MRI可能都不够灵敏，无法捕获这些病例。

最近，cfDNA片段组学（一种表明肿瘤细胞存在的非遗传特征）已被用于各种癌症的早期检测；这些非遗传特征包括cfDNA片段谱、5′末端基序谱（5′-end motif profiles）。受此启发，章真教授团队将cfDNA片段组学的应用扩展到预测pCR/ non-pCR——这种扩展与癌症检测具有共同的基础。

研究方法

 02 

此研究招募了119名LARC患者（其中103名患者具有完整的样本），并通过pCR状态和病理或MRI肿瘤消退分级（mrTRG）对nCRT治疗反应进行了评估。研究人员对在接受nCRT前、中、后采集的血浆样本进行了深度靶向测序（deep targeted-panel sequencing）。该103名患者以2:1比例被随机分为训练集（n=68）和验证集（n=35）。cfDNA片段和5′末端基序图谱用于构建弹性网络逻辑回归模型（elastic-net logistic regression models）以预测非pCR。通过AUC（Area Under Curve）、灵敏度和特异性来衡量该模型的预测性能。

Workflow of the study：

研究结果

 03 

广谱特征用于pCR预测表现出优良性能：不管是Motif还是Fragment，均显示出较好的nCRT疗效预测能力，模型交叉验证AUC分别是0.90（95%CI: 0.89-0.91）和0.86（95%CI: 0.85-0.87）。Motif与Fragment的广谱特征对nCRT疗效预测具有重要作用。

末端基序与mrTRG的联合模型较单一特征显著提高pCR预测性能：此研究联合了cfDNA广谱特征、ctDNA突变特征和影像学特征，进一步探索了pCR预测性能的提升。T234_Motif和mrTRG联合模型区分pCR和Non-pCR，AUC高达0.92（95%CI: 0.91-0.93），显著优于单一特征和其他特征组合。在独立验证集中，该模型的预测性能同样优异，AUC高达0.96（95%CI: 0.90-1.00）。

联合模型在ctDNA-MRD阴性患者中仍可展现优异性能：在74例nCRT治疗期间外周血无法检测到ctDNA突变的患者中，Motif特征或Motif与mrTRG的联合模型仍然表现出了良好的pCR预测能力；其AUC分别是0.94（95%CI: 0.93-0.95）和0.95（95%CI: 0.94-0.96）。这些结果表明cfDNA广谱特征及其联合模型可独立于突变特征来对pCR进行预测。

此外，此研究还使用当地队列作为训练队列，其中pCR对应于健康，非pCR对应于癌症。27名CRC患者和244名健康受试者组成了外部验证队列。GBM模型在训练集和外部独立验证集中的AUC分别为0.885（95%CI: 0.804-0.965）和0.878（95%CI: 0.801-0.956），预测性能优异。该结果表明了了基于cfDNA末端基序的广谱模型稳健性。

研究意义

 04 

在该研究中，对于预测non-pCR ，cfDNA片段谱和5'末端基序谱都显示出较高的样本外验证AUC值。值得一提的是，对于无法检测到ctDNA的患者，5'末端基序谱仍然保持着良好的预测能力 ；支持了5'末端基序谱在pCR/非pCR预测和癌症早期检测中的普遍应用。该研究将多组学技术应用于围术期MRD监测，建立了局部进展期直肠癌新辅助pCR预测模型，进而更为精准地筛选出适合接受“等待和观察（W&W）”的LARC患者，为LARC的新辅助治疗预后判断提供了精准参考。（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://academic.oup.com/clinchem/advance-article/doi/10.1093/clinchem/hvac173/6779862?rss=1&login=false

https://www.genomeweb.com/scan/study-incorporates-circulating-tumor-fragments-rectal-cancer-treatment-response-models#.Y2H742lBxdh

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。