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海普周报 精准医疗时代需要高质量繁荣 第 49 期 >>>液体活检 vs. 组织活检<<< 胃肠道肿瘤获得性耐药的异质性 上期回顾 点击图片查看大图  本期精彩看点 随着癌症治疗的发展，越来越多的研究提示肿瘤组织并非由单一的细胞群体组成，而是具有由多种细胞亚群组成的异质性实体。对肿瘤局部组织进行切片，然后应用分子分析手段可能会造成部分分子病理信息的遗漏，进而导致分子靶向治疗的选择并不能针对患者的全部肿瘤细胞。在癌症的治疗过程中，这种肿瘤异质性可以驱动多个肿瘤亚克隆的进化，形成独特的耐药机制。 获得性耐药性的出现是当前靶向治疗疗效的主要限制。几项关键研究强调了肿瘤异质性在产生耐药性中所起的潜在作用。在同一患者的不同转移病灶内或同一病灶内，治疗的进化压力能够驱动具有独特耐药机制的肿瘤亚克隆生长，从而造成获得性耐药的现象。标准的单病灶肿瘤活检基因组分析一直是出现疾病进展时识别获得性耐药机制的主要手段。但最近的研究表明，肿瘤组织活检可能大大低估了患者耐药性的异质性。特别是从单个转移灶的一个区域进行核心活检可能无法检测到临床相关的耐药机制，从而导致后续治疗的失败。 液体活检——特别是cfDNA，可为肿瘤异质性的评估提供优势。cfDNA来源于全身的肿瘤细胞。因此，cfDNA分析可以潜在地识别患者中的多个并发的异质性耐药机制，而单病灶的组织活检可能会漏诊。既往报告的小样本病例分析表明液体活检(特别cfDNA)可以更好地了解获得性耐药的异质性。然而，cfDNA与标准的单病灶肿瘤活检的有效性还未曾在靶向治疗进展后的大样本前瞻性队列中直接进行比较。来自美国麻省总医院癌症中心、哈佛医学院、麻省理工学院和哈佛大学广泛研究所等的研究者针对这一问题的前瞻性研究结果最近发表在Nature Medicine杂志上。  研究方法 该研究在2014年9月至2018年3月期间入组42例胃肠道肿瘤的患者，包括三种肿瘤类型的七种分子亚型。获取患者靶向治疗前的肿瘤组织和/或cfDNA、靶向治疗进展后的cfDNA和/或肿瘤组织（最终有23名患者在疾病进展时获得相匹配的肿瘤活检和cfDNA样本）、以及5位患者后续治疗的病灶样本。为了确定候选的获得性耐药机制，从患者治疗进展后血浆中分离的cfDNA通过NGS分析，以确定在之前的肿瘤组织或cfDNA中未检测到的新发突变。使用Guardant Health公司的产品Guardant 360对所有样本进行靶向NGS，或WES。只有既往报告过的和功能验证过的耐药突变被算作是耐药机制。 研究结果 在这42例胃肠道癌症患者的前瞻性队列中，有32名(76%)患者在其治疗进展后的cfDNA中鉴定出至少一种耐药性突变，而这32名患者中有17名耐药突变数>1个(耐药突变中位数：每个患者3个)，表明肿瘤异质性与获得性耐药有关。在接受过各种靶向治疗的多种肿瘤类型的cfDNA中，共发现了78个临床相关的耐药性突变。为了比较cfDNA与标准组织活检的效果，通过WES和/或靶向NGS，对23位患者治疗进展后相配对的肿瘤组织和cfDNA，以及治疗前的样本进行了比较分析。分析显示，仅48%（11/23）的患者在其肿瘤组织中发现了耐药突变，而在87%（20/23）的患者cfDNA中发现≥1个耐药突变。此外，只有9%（2/23）的患者在其治疗进展后的组织样本中发现了多个耐药突变。这与cfDNA样本形成了鲜明的对比，40%的患者其cfDNA中携带多个耐药突变，有一位患者甚至携带了9个耐药突变。有78%（18/23）的患者在其进展后的cfDNA鉴定出了额外的临床相关耐药性突变，而这些突变在其相匹配的肿瘤组织中未被发现。相反，仅有4%（1/23）的患者在其进展后的肿瘤组织中发现了额外的耐药突变，而这一突变在其相匹配的cfDNA中未检测到。有5位患者在获得其治疗进展后的肿瘤组织后，有后续的肿瘤标本可供分析，在他们进展后的cfDNA中检测到的额外耐药突变，均在他们后来不同的转移病灶中被发现。 总体而言，针对靶向治疗获得性耐药的患者，其治疗进展期后的cfDNA与肿瘤组织活检的直接比较显示，cfDNA更能识别出与临床相关的耐药突变和多种耐药机制；其中78%的病例，在cfDNA中检测到的耐药突变在其相匹配的肿瘤组织中未被发现的。这些发现具有深刻的治疗意义，并突显了在获得性耐药背景下cfDNA相对于组织活检的潜在优势。 研究中的案例分析：
一位使用西妥昔单抗治疗的RAS野生型结直肠癌患者，在进展后的活检组织样本中发现了影响药物结合的EGFR K489E突变，AF为11.9%。而该EGFR K489E突变未在相匹配的cfDNA中被检测到，但cfDNA样本在使用高灵敏度的ddPCR进行检测时检测到了该突变，AF为0.53% (这一频率接近临床cfDNA NGS检测的下限)。因此，在当前技术下，罕见肿瘤亚克隆中的一些低水平耐药突变在cfDNA中的突变丰度可能在检测水平之下。尽管如此，在治疗进展后的肿瘤组织中发现的每一种耐药突变都可以在其相匹配的cfDNA中被检测到，这表明，尽管存在可能性，在cfDNA分析中遗漏的耐药突变可能是罕见的。
一名53岁男性，患有转移性BRAF V600E CRC，肿瘤进展前使用西妥昔单抗、Encorafenib和Alpelisib联合疗法治疗了16个月。疾病进展后，肝脏处的病灶活检显示了原发BRAF V600E突变和一个新发KRAS G12S突变(图1a)。对进展后的cfDNA样本NGS分析发现，cfDNA携带BRAF V600E和KRAS G12S突变，而且还携带了NRAS Q61R和低水平的EGFR扩增，这些都是已知的BRAF V600E CRC治疗后的耐药机制。疾病进展后，患者接受了：(1) 脑转移切除；(2) 肝活检； (3)皮下软组织病灶活检。 为了更好地理解耐药亚克隆结构，研究者用WES分析进展后的肿瘤组织标本和cfDNA。与之前的分析一致，BRAF V600E突变在所有标本中持续存在(图1a)。WES分析发现，在肝脏的活检组织中均检测到KRAS G12S，但该突变在脑或软组织转移灶中未检测到。脑部病灶检测到EGFR扩增，而在其他的肿瘤标本中均未检测到该变异，但cfDNA 靶向NGS的检测结果中检测到低水平的EGFR扩增。对每个肿瘤标本进行ddPCR分析，在皮下病灶中发现的KRAS G12S (AF为0.17%) 、一处肝脏病灶中发现NRAS Q61R (AF为3.1%)。肿瘤克隆进化系统发生树(图1b，c)再次强调了cfDNA捕获患者不同肿瘤病灶中存在的异源性分子突变的能力。  ▲图1 一例BRAF突变结直肠癌患者多次肿瘤活检与液体活检的比较(TPS037)
一位患有转移性胃腺癌的58岁女性，携带CD44（外显子1~8号）-FGFR2（外显子3~18号）融合，在疾病进展前接受了FGFR抑制剂Debio1347治疗并实现了4个月疾病稳定。cfDNA分析(图2a)显示出代表整个肿瘤负荷的始祖突变RHOA Y42C的丰度最初下降，但在疾病进展过程中迅速上升，并伴随四个新发FGFR2突变：(1) FGFR2 V564L，这一突变影响抑制剂结合位点的残基；(2) FGFR2 L617V；(3) FGFR2 E565A；(4) FGFR2 S780L。同时还存在高水平的FGFR2融合扩增(>50~150拷贝)。不幸的是该患者由于疾病并发症而死亡，尸检发现了17个来自不同解剖学部位的肿瘤病灶。 研究者对该患者治疗前和治疗进展后的cfDNA、进展后活检组织和17个尸检组织标本WES的数据进行了分析(图2b-d)。在进展后cfDNA中，检测到FGFR2 V564L主要存在于肝转移瘤中，而FGFR2 L617V主要存在于其他转移灶中，表明这些突变在不同的细胞群体中均赋予耐药性。而来自原发瘤胃部的尸检组织标本(病灶M，N和O)只有低水平的耐药性突变。胃部病灶的WES和RNA-Seq也未检测到明显的CD44-FGFR2融合，并显示相对于其他病灶，FGFR2表达水平和拷贝数明显降低(图2c)。系统发育分析表明，这些病灶中存在的亚克隆可能代表早期始祖克隆(图2b)，这些始祖克隆可能在CD44-FGFR2融合克隆发生之前就已经存在，并后来转移到了大多数转移灶中。总体而言，所有三个FGFR2突变，以及各个肿瘤病灶中存在的大多数突变，都在进展后cfDNA中检测到(图2c，d)。  ▲图2 一例FGFR2融合阳性胃癌患者的连续液体活检和尸检样本分析(TPS177) 该研究数据表明，胃肠道肿瘤的靶向治疗获得性耐药是高度异质性的，通常每个患者具有多个耐药突变，而液体活检可以有效地检测出同时存在于不同肿瘤中的亚克隆和不同转移灶中的多个耐药突变。虽然基于cfDNA的分析可能会遗漏罕见的肿瘤亚克隆，但该研究表明cfDNA能有效地反映多病灶突变情况。当然，cfDNA的检测效果可能因肿瘤类型或转移灶部位不同，或在循环肿瘤DNA脱落率低的肿瘤中有所不同。单凭单病灶肿瘤组织活检不足以表征患者获得性耐药机制，cfDNA可定期识别由肿瘤异质性引起的临床相关耐药突变，这对后续治疗的选择至关重要。 尽管该研究是迄今为止最大的靶向治疗进展后cfDNA和相配对的肿瘤组织直接比较的分析之一，但也存在几个潜在的局限性： （1）纳入研究的样本有限。 （2）在某些情况下，多次活检和快速尸检证实，在cfDNA中检测到的多重耐药突变来自于特定的肿瘤病灶，但对于大多数患者来说，获取多个肿瘤病灶标本是不可能的。 （3）研究者在一组具有相似临床特征的患者中，对只单独进行了化疗治疗后的cfDNA进行分析比较，没有观察到与靶向治疗患者相同的耐药突变，表明该研究中检测到的cfDNA耐药突变代表的是在靶向治疗选择性压力下出现的的突变。 （4）在该研究的24%的病例中，cfDNA或肿瘤组织活检没有检测到耐药机制，表明cfDNA分析不太可能检测到非遗传因素引起的耐药机制，肿瘤活检仍将是评估获得性耐药的关键，特别是对于新的或非遗传性耐药机制。 参考文献 Parikh AR, Leshchiner I, Elagina L，et al. Liquid versus tissue biopsy for detecting acquired resistance and tumor heterogeneity in gastrointestinal cancers.Nat Med. 2019 Sep;25(9):1415-1421.【IF 30.641】  每周一8:00 看行业资讯，锁定海普洛斯 |
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