【Nature子刊】小细胞肺癌精准化治疗：基于cfDNA甲基化的亚型分类|肿瘤|cfdna|sclc

【Nature子刊】小细胞肺癌精准化治疗：基于cfDNA甲基化的亚型分类

2022-08-14 16:38:58　来源: 转化医学网

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作者：Lily

导读：小细胞肺癌（SCLC）约占肺癌病例的10-15%，与吸烟密切相关；其癌细胞具有很高的增殖率，并会在发病早期快速转移扩散。更为糟糕的是，大部分患者在首次被诊断出SCLC时，即表现为广泛期（extensive stage-SCLC）转移性疾病（IV阶段）；约1/3患者被诊断为有限期疾病（limited stage-SCLC，IA-IIIB阶段）。

在初期，SCLC对铂类化疗反应极其良好，但随后即会产生获得耐药性，很少有患者存活超过1-2年。近几年来，免疫疗法被加入了SCLC标准化疗方案中，在一小部分患者体内产生了持久反应；然而这些患者尚未被定义或分层。很显然，找到相关生物标志物对患者进行分层，对开发SCLC治疗新策略及提高患者生存率至关重要。

针对上述问题，来自英国曼切斯特大学等机构的研究者建立了一套全基因组游离DNA（cell-free DNA, 即cfDNA）甲基化分析方案，实现了对SCLC的灵敏检测、癌症发生发展监测及分子亚型分层。该研究数据揭示了cfDNA甲基化分析作为普遍适用的液体活检方法在临床实践中的潜在效用。

与此同时，这种快速周转、基于血液的亚型分层方法（subtyping methodology）将为SCLC的药物开发提供精准化信息：(1) 精准评估SCLC不同亚型对新药物的不同反应；(2)通过协助分析不同SCLC亚型之间的适应性（plasticity）和互相转换（interconversion），找到获得耐药性（acquired resistance）背后的机制；（3）帮助快速、安全地选定受试者（SCLC不同亚型患者）入组，参与SCLC生物标志物相关的临床试验。

此项研究于8月8日发表在《自然癌症》（Nature Cancer）杂志。

https://www.nature.com/articles/s43018-022-00415-9

cfDNA甲基化——SCLC潜在临床标志物

一开始，研究人员采用一种不含亚硫酸氢盐、基于富集的测序方法，对13个健康肺样本、近110个疾病模型进行了DNA甲基化分析——97例患者衍生的肿瘤异种移植模型（patient derived tumor xenograft models, PDXs）；33例循环肿瘤细胞衍生的外植体模型(circulating tumor cell-derived explant models, CDXs）。分析表明，该测序方法可以成功拾取SCLC中差异甲基化区域（与健康肺样本相比较）。

接下来，研究团队使用了相同的下一代测序策略——基于T7 RNA聚合酶启动子标记的“甲基-CpG结合结构域蛋白富集测序”（或“T7-MBD-seq”）——来评估来自157个个体（包括SCLC患者和非SCLC患者）cfDNA样本中的甲基化模式。

研究者表示：“总体来说，我们的研究数据表明，T7-MBD-seq方法提供了可重复、特征性的SCLC甲基化谱；在cfDNA中，也非常容易检测到这些甲基化谱。这促我们拓展了对cfDNA甲基化的研究——作为SCLC患者临床治疗的潜在的生物标志物。”

SCLC亚型可通过cfDNA甲基化鉴定

研究人员试图确定cfDNA甲基化分析是否可用于SCLC样本亚型分层，且是否可以概括CDX（circulating tumor cell-derived explant）/ PDX（patient-derived xenografts）模型的分子亚型。尽管先前的研究已报告了几种SCLC亚型：achaete–scute complex homolog-like（ASCL1）、neurogenic differentiation factor 1（NEUROD1）、atonal bHLH transcription factor 1（ATOH1）、POU class 2 homeobox 3（POU2F3）等；但最近一项对174个SCLC组织样本的分析显示，ASCL1，NEUROD1和双阴性亚型在临床样本中占主导地位。因此，研究者专注于用甲基化分析来对这三类亚型进行分类。

总体而言，73%的cfDNA样本被归类为ASCL1；13%被归类为NEUROD1；14%被归类为双阴性。亚型的分布与先前发表的SCLC组织样本的免疫组织化学数据密切关联。

此外，研究者还评估了SCLC的分子分型（molecular subtyping）对疾病进行纵向监测的可行性。研究者比较了样本中的SCLC亚型的预测——基线分析及接受化疗后分析（包含CDX / PDX模型和cfDNA）。结果发现，检测到的主导性SCLC具有一致性。

这些数据表明，随着更大队列样本的进一步评估，cfDNA甲基化谱分析可以为SCLC患者的分子亚型分析提供广泛适用且准确的方法。

DNA甲基化分析在临床前模型和cfDNA样品中鉴定出SCLC亚型：

临床意义

少数符合手术或放化疗治疗的SCLC 患者（约占总病例的30%）的5年生存率高达65%；然而，大多数SCLC患者表现为晚期、无法治愈的转移性疾病。因此，微创性生物标志物测定是必要的，以便尽早地检测和监测SCLC，并对SCLC进行分子分型（并告知动态亚型可塑性），以促进个性化治疗的最佳分层和调度。

此研究表明，在SCLC cfDNA样品中很容易检测到肿瘤特异性甲基化模式：例如，对6名I期肿瘤患者进行平行cfDNA测定，未能检测到拷贝数畸变（CNAs）。研究结果还表明，在cfDNA中检测到的肿瘤甲基化水平与生存结果相关。结合其他相关技术，cfDNA甲基化分析可被纳入大规模的肺癌早期检测计划，并有望改善SCLC临床预后、更早地发现化疗后的疾病进展、更快地制定进一步治疗方案。

SCLC的分子亚型分层预示着分层疗法的新机会。使用细胞系、工程化和患者衍生小鼠模型的几项研究显示，不同的SCLC分子亚型对治疗有着不同的脆弱性。在没有分子亚型分层的情况下招募SCLC患者的临床试验，其试验结果已被证明是令人失望的；而通过血液测试对SCLC肿瘤进行分子分析，可以对患者进行分层并最终改善其临床结果。

该研究表明，cfDNA甲基化可以鉴定SCLC中的分子亚型，这值得在更大的独立患者队列中进一步验证。值得一提的是，基于血液的分子亚型分析规避了传统SCLC组织活检面临的挑战——组织量不足；且通常情况下组织已高度坏死。甲基化分析还可能用于了解不同SCLC亚型的生物学行为和临床进程——包括随着疾病进展的动态变化。

总结来看，循环肿瘤DNA甲基化可作为液体活检，为SCLC的进化、获得耐药性及未来SCLC患者个性化治疗的临床试验提供关键信息。

参考资料：

https://www.nature.com/articles/s43018-022-00415-9

https://www.genomeweb.com/sequencing/small-cell-lung-cancer-detection-classification-achieved-using-cell-free-dna-methylation#.YvhC3i5Bxdj

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。