Clin Cancer Res. 2022 Aug 2;28(15):3308-3317. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-21-3044.
Purpose: We assessed whether perioperative circulating tumor DNA (ctDNA) could be a biomarker for early detection of molecular residual disease (MRD) and prediction of postoperative relapse in resected non-small cell lung cancer (NSCLC). Experimental design: Based on our prospective, multicenter cohort on dynamic monitoring of ctDNA in lung cancer surgery patients (LUNGCA), we enrolled 950 plasma samples obtained at three perioperative time points (before surgery, 3 days and 1 month after surgery) of 330 stage I-III NSCLC patients (LUNGCA-1), as a part of the LUNGCA cohort. Using a customized 769-gene panel, somatic mutations in tumor tissues and plasma samples were identified with next-generation sequencing and utilized for ctDNA-based MRD analysis. Results: Preoperative ctDNA positivity was associated with lower recurrence-free survival (RFS; HR = 4.2; P < 0.001). The presence of MRD (ctDNA positivity at postoperative 3 days and/or 1 month) was a strong predictor for disease relapse (HR = 11.1; P < 0.001). ctDNA-based MRD had a higher relative contribution to RFS prediction than all clinicopathologic variables such as the TNM stage. Furthermore, MRD-positive patients who received adjuvant therapies had improved RFS over those not receiving adjuvant therapy (HR = 0.3; P = 0.008), whereas MRD-negative patients receiving adjuvant therapies had lower RFS than their counterparts without adjuvant therapy (HR = 3.1; P < 0.001). After adjusting for clinicopathologic variables, whether receiving adjuvant therapies remained an independent factor for RFS in the MRD-positive population (P = 0.002) but not in the MRD-negative population (P = 0.283). Conclusions: Perioperative ctDNA analysis is effective in early detection of MRD and relapse risk stratification of NSCLC, and hence could benefit NSCLC patient management.
肺癌是全球及我国病死率排名第一的恶性肿瘤，约占癌症死亡人数22%。手术切除是局部非小细胞肺癌（NSCLC）最重要的治疗方法，但仍有很多患者在手术后5年内出现局部复发或远处转移。目前，NSCLC患者的预后分层主要基于临床病理学参数，例如TNM分期、气道播散和病理亚型等。NCCN指南推荐II-IIIA期和高风险IB期NSCLC患者在根治手术后接受辅助化疗，但辅助化疗仅使5年总体生存率改善了5%。因此，迫切需要更有效的方法识别有复发高风险的患者和有可能从辅助治疗获益的患者。近年来，已有一些研究报道，基于循环肿瘤DNA（ctDNA）测序可应用于分子残留病灶（molecular residual disease，MRD）检测，可辅助识别术后复发高风险的患者。但目前关于NSCLC患者术后MRD还缺少大样本多中心前瞻性研究数据，验证ctDNA是否可作为NSCLC患者围术期MRD检测和预测NSCLC患者术后复发的标志物。
2021年11月，Clinical Cancer Research杂志（中科院1区TOP期刊，IF= 12.531）发表了由四川大学华西医院刘伦旭教授团队联合四川省人民医院、成都上锦南府医院及无锡臻和生物科技有限公司（以下简称“臻和科技”）合作的研究成果“Perioperative ctDNA-based Molecular Residual Disease Detection for Non-Small Cell Lung Cancer: A Prospective Multicenter Cohort Study (LUNGCA-1)”。
LUNGCA研究是刘伦旭教授团队牵头发起的大规模多中心前瞻性肺癌预后分子标志物的研究。本次发表的文章是其中的LUNGCA-1队列的分析成果，揭示了围术期ctDNA能有效预测NSCLC患者术后复发，可作为NSCLC患者术后早期检测MRD的可靠指标。
研究亮点
1、样本量大：总队列400多例，围术期LUNGCA-1队列纳入分析330例I-III期NSCLC患者，组织标本330个，血浆标本950个；
2、入组患者组成符合真实世界肺癌手术患者分布：I期占67.0%，肺腺癌占84.8%；
3、随访时间长：中位随访时间1,068天（范围：341-1,340天）；
4、研究结果验证了术后一月内ctDNA可作为预测复发和MRD检测的标志物，围术期术后ctDNA-MRD阳性是患者无复发生存期（RFS）缩短的独立危险因素，ctDNA-MRD状态在多因素Cox分析中对RFS预测的相对贡献度高于TNM分期等临床变量的总和；
5、ctDNA-MRD状态与辅助治疗结果的相关性：多因素分析发现MRD阳性患者，辅助治疗与患者RFS显著相关，辅助治疗可提高患者RFS；MRD阴性患者，辅助治疗与患者RFS无显著相关性。
本研究纳入2017年9月至2020年5月入组LUNGCA队列中的330例I-III期NSCLC患者，采用臻和科技的769 基因NGS panel（产品：百适博），检测这些患者的肿瘤组织标本（n=330）和围术期（术前、术后3天和术后1个月）血浆标本（n=950）。采用组织先验的策略，辅助以臻和科技的MRD-MinverVa算法判断ctDNA是否阳性。主要研究指标是围术期ctDNA阳性状态及患者RFS。
研究结果
1、NSCLC患者特征与围术期ctDNA状态
入组患者I期占67.0%，肺腺癌占84.8%，中位随访时间1,068天（范围：341-1,340天），21.2%的患者出现局部复发或远处转移。在肿瘤组织中检测到的主要突变类型是点突变占90.28%，CNV和融合占比较低为9.72%，肿瘤组织和血浆ctDNA中突变频率最高的驱动基因为TP53 和EGFR，其他高频突变基因包括KMT2D、 CDKN2A、PTEN、PIK3CA等（图1）。肿瘤直径大于3cm、病理分期为II期和III期NSCLC、肺鳞状细胞癌（LUSC）患者更倾向于术前血浆ctDNA阳性。在所有三个围术期时间点，仅病理分期与ctDNA状态显著相关。
图1. 患者特征、肿瘤组织中的体细胞突变和围手术期ctDNA检测状况
2、术前ctDNA状态和NSCLC预后之间的相关性
术前ctDNA阳性患者中46.4%（32/69）出现术后复发，而阴性患者中仅14.6%（38/261）术后复发（P<0.001）（图2A）。术前ctDNA阳性患者的RFS显著低于ctDNA阴性患者（HR 4.2；95%CI 2.6-6.7；P<0.001）（图2B）。术前ctDNA状态是RFS的独立风险因素（HR 2.6，95%CI 1.3-5.1；P=0.005）。
（A）比较术前ctDNA阴性患者和术前ctDNA阳性患者的总复发率。 （B）Kaplan-Meier曲线展示根据术前ctDNA状态分层的RFS。
3、术后ctDNA作为MRD检测和复发预测的标志物
术后一个月内ctDNA-MRD阳性患者的复发率80.8%（21/26），显著高于阴性患者16.2%（49/303）（P<0.001）（图3 C）。术后ctDNA-MRD状态是术后患者复发预测的显著指标（HR 11.1；95%CI 6.5-19.0；P < 0.001）（图3 D）。多因素Cox分析显示术后ctDNA-MRD阳性是患者RFS缩短的独立危险因素（P < 0.001）。并且ctDNA-MRD状态在多因素Cox分析中对RFS预测的相对贡献度高于TNM分期等临床变量的总和（图3 E）。
注：术后ctDNA-MRD阳性指患者术后3天和/或1个月血浆检测到ctDNA；术后ctDNA-MRD阴性指患者术后3天和1个月血浆均未检测到ctDNA。
图3. NSCLC患者围手术期ctDNA的预后价值 （C）比较基于ctDNA的MRD阴性患者和MRD阳性患者的总复发率。（D）Kaplan-Meier曲线显示根据基于ctDNA的MRD状态分层的RFS。（E）多因素Cox分析，临床病理变量（左）和临床病理变量加上基于ctDNA的MRD（右）的每个参数对RFS预测的相对贡献。
4、基于ctDNA的MRD与辅助治疗结果之间的相关性
26名术后一个月内ctDNA-MRD阳性患者中，9名未接受辅助治疗的患者全部复发；17名接受了辅助治疗，其中5名未复发（图4 A）。单因素分析发现MRD阳性患者接受辅助治疗可提高RFS （HR 0.3；95%CI 0.1-0.8；P = 0.008）；MRD阴性患者接受辅助治疗，RFS 反而更差 （HR 3.1；95%CI 1.7-5.5；P < 0.001）（图4 B）。 纳入临床分期等多因素分析发现，MRD阳性患者，辅助治疗与患者RFS显著相关；MRD阴性患者，辅助治疗与患者RFS无显著相关性。
图4. MRD阳性和MRD阴性患者RFS和辅助治疗的相关性 （A）接受辅助治疗和未接受辅助治疗的MRD阳性患者总复发率比较（左）；接受辅助治疗和未接受辅助治疗的MRD阴性患者总复发率的比较（右）。 （B）Kaplan-Meier分析比较MRD阳性患者接受辅助治疗（深红线）和未接受辅助治疗（浅红线）的RFS，以及比较MRD阴性患者接受辅助治疗（深蓝线）和未接受辅助治疗（浅蓝线）的RFS。
研究结论
这项大规模前瞻性、多中心NSCLC队列研究证明围术期ctDNA可有效检测MRD并识别高复发患者，ctDNA-MRD检测可为肺癌术后治疗决策提供重要参考，在患者术后管理中有巨大的临床应用价值。
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