以5种ctDNA液体活检多维度评估为引，评述暗藏在血液中的癌症密码！

近日，由美国FDA 领导的基因芯片/测序质控协会（MicroArray/Sequencing Quality Control，MAQC）在SEQC2项目中的循环肿瘤DNA（ctDNA）靶向测序研究在线发表于Nature Biotechnology（IF=36.558）。该项目采用跨平台盲法验证的方式，全面评估了液体活检产品的灵敏度、特异性、准确性、可重复性等临床实践核心指标。 

https://www./articles/s41587-021-00857-z#Bib1 

随后，Nature Portfolio Bioengineering Community网站在线发布了Nature Biotechnology文章通讯作者Joshua Xu博士（徐博士）等人的文章点评，剖析SEQC2项目的意义，并对液体活检的应用做了回顾与展望。文章指出，SEQC2项目有助于建立行业标准，提供技术指南，将进一步推动肿瘤学实践、临床试验和药物开发的发展和变革，同时也为液体活检技术在癌症早期患者甚至癌症早检早筛领域的应用奠定基础。 

改善癌症治疗结果——答案写在血液里

作者：Donald J. Johann, Ira Deveson, Timothy Mercer, Joshua Xu

今天，经徐博士的审核确认，测序中国特别发布这篇题为“Improving cancer outcomes- It’s written in blood”的评论文章编译版本。希望能为相关的产业人士和诸位读者带来一些启发和帮助。 

目前，二代基因测序（NGS）技术已经被广泛应用于癌症精准诊疗。基于癌症组织的基因测序可以发现癌症相关的突变，用于靶向药物的治疗指导。同时，该技术同样也可用于血液中ctDNA的检测。 

通过常规抽血进行液体活检，可以获取与组织检测相似的肿瘤基因变异信息，对肿瘤诊疗领域产生着巨大的影响。在Nature Biotechnology近期发布的一篇论文中，SEQC2国际研究团队发布了5种液体活检产品的多维度分析性能验证评估结果，对推动肿瘤学实践、临床试验和药物开发的发展与变革奠定了基础。 

SEQC2研究构建了一组独特的实验样本，设置了严格的操作流程，并建立了一套分析性能验证方法和指标，为行业提供了最佳实践指南。通常来说，越早发现癌症，治疗的效果就越好，同理，缺乏早期的癌症检测方法往往意味着较差的治疗结果。SEQC2研究结果一定程度上也有助于拓展液体活检技术的应用场景和范围，为液体活检在癌症早筛等领域的应用奠定基础。 

分子生物学先驱、2002年诺贝尔奖得主Sydney Brenner教授曾说过：“科学的进步依赖于新的技术、新的发现和新的想法，三者发生的先后也以此为序。”而基因测序正是以这种渐进的方式逐步发展起来的。首先，基因测序技术的发展，诞生并推动了人类基因组计划（Human Genome Project）。这一项规模宏大、跨国跨学科的科学探索工程，将测序的价格与时间减少了100万倍以上^[1]。此后，针对肿瘤基因组图谱（TCGA）的研究进一步全面揭示了癌症的基因和分子特征，并为改善分子诊断与治疗提供了基础科学框架^[2,3]。如今， NGS已成为临床诊疗的重要工具，检测价格（在美国大约相当于一次CT扫描的费用）和检测时间周期上的优势，让NGS检测技术在临床诊疗决策中发挥着重要作用。 

SEQC2组织了这项液体活检分析性能研究，由SEQC2一个专门小组负责，徐博士为小组负责人。SEQC2建立在人类基因组计划和肿瘤基因组图谱等多项既往研究的基础之上，旨在开发适用于NGS的标准分析协议和质控标准，来增强科学研究和精准医学监管。同时，SEQC2致力于支持癌症领域的相关研究，如开发高灵敏度的诊断检测工具以及开展对癌症领域具有重大推动作用的研究项目等，美国国会的《21世纪治愈法案（21st Century Cures Act）》^[5]对项目进行了资助。SEQC2项目团队由美国FDA领导，成员主要来自全球学术界和业界^[4]。 

从本质看，液体活检是利用血液中的核酸信息来开展深度测序的一种技术。当细胞凋亡时，载有重要信息的核酸残留片段进入血液中^[6]，这些片段能反映出当下身体组织的状态，尤其是是否存在癌症。如今，这些独特的信息可以用来开展诊断监测并指导治疗。那些所谓的“细胞垃圾”实际上成了诊断领域的“宝藏”。ctDNA就是一类肿瘤残留物（肿瘤释放到血液中的信号）^[7]。与传统的肿瘤组织检测相比，液体活检具有安全性高、速度快、性价比高、样本容易获取、可重复多次检测实时判断疗效等优点，给肿瘤精准诊疗带来深远的影响。 

图1. ctDNA检测用于指导医学决策图示。

目前，ctDNA检测在肿瘤诊断、疗效评估、实时监控、个体化用药、预测复发等方面有着巨大的应用前景。上图告诉了我们在诊断（Dx）、初始治疗、治疗应答以及耐药性突变的复发后，血液中ctDNA的含量会发生相应的波动。FDA已批准了ctDNA检测用于晚期癌症患者治疗指导，也这是ctDNA的临床应用的主要场景/阶段（上图“复发和转移”黄色区域）。SEQC2项目结果意味着随着检测技术的进一步成熟， ctDNA检测有望应用于癌症早期的患者，甚至应用于癌症早检领域（上图蓝色区域）。利用ctDNA检测进行辅助治疗和微小残留病灶（MRD）检测，能使病情得到更根本、更持久的缓解，同时液体活检将在避免对患者进行“过度治疗”，减少治疗毒副作用以及缓解与治疗相关的恶性疾病进展等领域发挥关键作用。 

目前，探索ctDNA在早期癌症治疗领域应用的前瞻性研究不断涌现。其中，免疫联合化疗用于手术切除后II / III期非小细胞肺癌患者（MERMAID-1和2）的Ⅲ期临床试验正在开展中^[8,9]；针对手术切除后IIA期结肠癌患者的II / III期监测研究COBRA研究也正在进行^[10]；还有利用免疫检查点抑制剂（ICI）对比安慰剂治疗ctDNA检测结果阳性的肌层浸润性膀胱癌患者的IMvigor011研究^[11]。此外，还有更多的采用了创新的液体活检方法相关临床试验正在开展，如BloodPAC^[12]和ctMoniTR^[13]等协会也正积极开展液体活检领域的研究。

SEQC2研究加深了我们对基于ctDNA的NGS技术的分析性能理解（对敏感性、特异性、准确性和可重复性等进行了全方位的评估），并为行业提供了最佳实践指南。该研究也为最终临床效用的验证迈出了坚实的一步，构建了一组独特的实验样本、分析性能验证方法和指标，扎实推进了行业标准的建立，并推动了行业规范化进程。 

参考文献：

1. Lander,E.S.,et al.,Initial sequencing and analysis of the human genome. 2001.

2. Tomczak,K.,P.Czerwińska, and M.Wiznerowicz,The Cancer Genome Atlas (TCGA): an immeasurable source of knowledge.Contemporary oncology,2015.19(1A):p.A68.

3. Weinstein,J.N.,et al.,The cancer genome atlas pan-cancer analysis project. Nature genetics, 2013. 45(10): p. 1113-1120.

4. SEQC2. Sequencing Quality Control Phase II (SEQC2). 2021 [cited 2021 March 25, 2021]; Available from: https://www./science-research/bioinformatics-tools/microarraysequencing-quality-control-maqcseqc.

5. US_Congress. 21st Century Cures Act. 2016 [cited 2021; Available from: https://www./114/bills/hr34/BILLS-114hr34enr.pdf

6. Diehl,F., et al.,Circulating mutant DNA to assess tumor dynamics. Nature medicine, 2008. 14(9): p. 985-990.

7. Bettegowda, C., et al., Detection of circulating tumor DNA in early-and late-stage human malignancies. Science translational medicine, 2014. 6(224): p. 224ra24-224ra24.

8. MERMAID-1. Phase III Study to Determine the Efficacy of Durvalumab in Combination With Chemotherapy in Completely Resected Stage II-III Non-small Cell Lung Cancer (NSCLC) (MERMAID-1).[cited2021March25,2021];Availablefrom: https:///ct2/show/NCT04385368?term=MERMAID-1&draw=2&rank=1.

9. MERMAID-2. Phase III Study to Determine Efficacy of Durvalumab in Stage II-III Non-small Cell Lung Cancer (NSCLC) After Curative Intent Therapy.(MERMAID-2).March25,2021];Availablefrom: https:///ct2/show/NCT04642469?term=MERMAID-2&draw=2&rank=1.

10. COBRA. Circulating Tumor DNA Testing in Predicting Treatment for Patients With Stage IIA Colon Cancer After Surgery. March 25, 2021]; Available from: https:///ct2/show/NCT04068103?term=COBRA&cond=Colon+Cancer+Stage+II&draw=2&rank=1.

11. IMvigor011. A Study of Atezolizumab Versus Placebo as Adjuvant Therapy in Patients With High-Risk Muscle-Invasive Bladder Cancer Who Are ctDNA Positive Following Cystectomy (IMvigor011). March 25,2021];Availablefrom:https:///ct2/show/NCT04660344?term=IMvigor011&cond=Bladder+Cancer&draw=2&rank=1.

12. BloodPAC. Blood Profiling Atlas in Cancer. 2021]; Available from: https://www./.

13. FoCR. Friends of Cancer Research Launches ctMoniTR, New Project Aims to Harmonize ctDNA for Monitoring Treatment Response. 2019 March25,2021];Availablefrom:https:///news/friends-cancer-research-launches-ctmonitr.