基于血浆ctDNA分析上尿路尿路上皮癌和膀胱癌、治疗前后的基因组特征，以及与组织样本的一致性

本前瞻性研究采用FoundationOne®Liquid CDx检测，评估循环肿瘤DNA（ctDNA）谱分析在晚期尿路上皮癌（aUC）患者中的临床意义。研究共纳入133例日本患者（日本SCRUM队列），对其铂类化疗或帕博利珠单抗治疗前后的系列ctDNA样本进行分析，并与美国Foundation Medicine队列（FMI队列）的1059例患者进行横向比较。

日本SCRUM队列中最常见的基因组变异为TP53（43%）、MLL2（26%）及TERT（19%）。与FMI队列相比，日本SCRUM队列中TP53和TERT基因变异的发生率更低；而在两个队列中，上尿路尿路上皮癌（UTUC）患者的KRAS基因变异发生率均高于膀胱癌（BC）患者。高ctDNA肿瘤分数（≥10%）与患者总生存期显著缩短相关，TERT和TP53基因变异同样与预后不良显著相关。化疗前后患者的基因变异一致性为61%，帕博利珠单抗治疗前后的一致性为66%。相比之下，组织活检与ctDNA谱分析的基因变异一致性仅为46%，且ctDNA能够检测出组织活检中未发现的额外可靶向突变。上述研究结果表明，ctDNA有望作为一种无创工具，用于aUC患者的动态分子监测及预后评估，为其纳入临床实践提供了依据。

研究背景

细胞毒性抗肿瘤药物、免疫检查点抑制剂（ICI）及抗体药物偶联物（ADC）均被用于转移性尿路上皮癌的全身性药物治疗。过去，临床常采用术后病理组织检查及影像学检查等手段监测药物治疗效果。然而近年来，以液体活检为代表的无创检测技术相关研究得到了快速发展。具体而言，通过采集循环肿瘤细胞（CTCs）、循环肿瘤DNA（ctDNA）及循环外泌体，可实现对微量基因组变异的高灵敏度检测。其中，ctDNA被认为能够反映肿瘤（包括转移灶）中所有亚克隆的基因组异常情况，有望为解决肿瘤的瘤内异质性及个体间异质性等复杂问题提供帮助，并进一步拓宽基于基因信息的治疗选择范围。

已有研究报道，ctDNA可用于监测尿路上皮癌患者根治性治疗后的分子残留病灶（MRD），且ctDNA水平与患者预后具有相关性。但目前关于不同种族间基因突变的差异、上下尿路癌基因突变谱的差异，以及治疗前后基因突变变化情况的相关报道仍较为缺乏。

日本SCRUM MONSTAR-SCREEN研究的最大特点在于，其不仅拥有详尽的临床信息，还具备通过横向及纵向采集ctDNA所获得的基因组变异数据。本研究旨在明确亚裔患者中，UTUC与下尿路BC患者在治疗前后的基因突变差异特征，同时将研究结果与美国Foundation Medicine公司提供的真实世界患者队列数据进行对比分析。

研究结果

患者基线特征：

本研究共纳入MONSTAR-泌尿外科组143例晚期UC患者，排除临床数据不全者（n=6）及检测失败者（n=4）后，最终纳入133例患者进行分析。所有患者均接受FoundationOne®Liquid CDx（F1LCDx）检测，其中30例患者同时接受FoundationOne®CDx（F1CDx）检测。如表1所示，69%的患者为男性，中位年龄为72岁（四分位距：65.5~77岁）。最常见的病理类型为单纯尿路上皮癌，共112例（84%）。原发肿瘤部位中，BC占49%（n=65），UTUC占44%（n=59），同时累及上述两个部位者占7%（n=9）。患者转移灶数量为0~4个，52%的患者基线时存在多发转移。最常见的转移部位为区域淋巴结（53%），其次为远处淋巴结（47%）和肺（32%）。患者既往治疗线数为0~3线，59%的患者接受过既往治疗。美国Foundation Medicine队列（FMI队列）包含930例BC患者（遗传学背景分布：欧洲裔795例、非洲裔56例、美洲混血裔26例、东亚裔18例、南亚裔5例、种族不明30例）及129例UTUC患者（遗传学背景分布：欧洲裔105例、非洲裔5例、美洲混血裔4例、东亚裔6例、南亚裔3例、种族不明6例）。

表1

本研究根据肿瘤分数（TF）绘制了患者入组MONSTAR SCREEN项目时，经F1LCDx检测得到的ctDNA基因组特征图谱（见图1）。

图1

ctDNA中位TF为7.7%（四分位距：1.9%~17%），血液肿瘤突变负荷（bTMB）中位值为5.1 mut/Mb（四分位距：2.5~8.9），高bTMB患者共11例（11%）。基线时，所有患者均检出至少1个致病性基因组变异，平均每例患者检出6个基因组变异（四分位距：4~8.5）。变异等位基因频率（VAF）中位值为11.8%（四分位距：4.51%~26.1%）。TP53基因变异发生率最高，达43%，其次为MLL2（26%）和TERT（19%）。所有患者均未检出高度微卫星不稳定性（MSI-High）。转移器官数量越多，患者ctDNA TF越高，差异具有统计学意义（p<0.05）（见图2A）。进一步按转移器官分层分析显示，合并肝转移、区域淋巴结转移及远处淋巴结转移的患者，其ctDNA TF更高，差异具有统计学意义（p<0.05）（见图2B）。UTUC亚组中未发现错配修复缺陷（MMR-deficiency）或林奇综合征（Lynch syndrome）病例。对比日本SCRUM队列与FMI队列的基因组变异特征：日本SCRUM队列中发生率排名前三的基因组变异为TP53、MLL2、TERT；而FMI队列中排名前三的为TP53、TERT、DNMT3A。两个队列间发生率差异具有统计学意义的基因组变异包括TP53（43% vs. 59%，p<0.01）、TERT（19% vs. 48%，p<0.01）、DNMT3A（13% vs. 35%，p<0.01）、ASXL1（7% vs. 16%，p<0.01）、TET2（5% vs. 18%，p<0.01）、ATM（5% vs. 16%，p<0.01）、RB1（5% vs. 14%，p<0.01）、CHEK2（3% vs. 15%，p<0.01）、NF1（1% vs. 8%，p<0.01）、SF3B1（1% vs. 6%，p<0.05）、TSC1（1% vs. 6%，p<0.05）及KRAS（1% vs. 5%，p<0.05）（见图2C）。

图2

对比BC与UTUC的基因组变异特征：在日本SCRUM队列中，UTUC患者的KRAS（7% vs. 0%，p=0.04）和MYC（7% vs. 0%，p=0.04）基因变异发生率显著高于BC患者（见图3A）；在FMI队列中，UTUC患者的KRAS基因变异发生率显著高于BC患者（10% vs. 5%，p<0.05），而BC患者的RB1基因变异发生率显著高于UTUC患者（15% vs. 7%，p<0.01）（见图3B）。就bTMB水平而言，日本SCRUM队列中BC患者的bTMB显著高于UTUC患者（BC中位值：7.59，四分位距：3.79~13.28；UTUC中位值：5.06，四分位距：2.53~7.59；p=0.01）（见图3C）；FMI队列中BC患者的bTMB虽高于UTUC患者，但差异无统计学意义（BC中位值：8.85，四分位距：5.06~15.17；UTUC中位值：6.95，四分位距：3.79~12.64；p=0.11）（见图3D）。此外，日本SCRUM队列中UTUC与BC患者在VAF（UTUC中位值：12.6%，四分位距：4.4%~29.7%；BC中位值：10.5%，四分位距：4.4%~23.2%；p=0.24）、ctDNA肿瘤分数（UTUC中位值：9.2%，四分位距：1.6%~20.5%；BC中位值：6.8%，四分位距：1.86%~15.7%；p=0.59）及检出的基因组变异数量（UTUC中位值：3个，四分位距：1~5个；BC中位值：3个，四分位距：1~6个；p=0.60）方面，差异均无统计学意义。

图3

治疗前ctDNA与肿瘤组织的基因组变异一致性分析：

本研究选取27例基线ctDNA肿瘤分数＞1%的患者，分析其治疗前ctDNA与肿瘤组织DNA的基因组变异谱一致性。ctDNA采样与肿瘤组织采样的中位时间间隔为4个月（四分位距：1~9个月）。在检出的140个突变中，ctDNA与肿瘤组织DNA共检出的一致性突变有64个（46%），仅在肿瘤组织DNA中检出的突变有62个（44%）。值得注意的是，有14个突变（10%）仅在ctDNA中检出，提示ctDNA能够发现肿瘤组织活检未能捕获的潜在相关基因组变异，2个FGFR3基因融合突变仅在ctDNA中被检出。

基线ctDNA状态对预后和预测的影响：

为评估ctDNA的预后预测效能，本研究分析了所有患者的基线ctDNA肿瘤分数。分层分析显示，肿瘤分数＜10%的患者总生存期（OS）显著长于肿瘤分数≥10%的患者（中位OS：24个月，95%CI：16~未达到 vs. 9个月，95%CI：4~14个月；p<0.01）（见图4A）。而bTMB水平差异并非OS的显著预后影响因素。此外，本研究对基因组变异与OS的相关性进行探索性综合分析，多因素分析结果显示，ctDNA中TP53和TERT基因变异与患者OS缩短显著相关（见图4B、4C）。

图4

化疗前后ctDNA检出基因组变异的动态变化：

本研究中，46例患者接受化疗（含顺铂或卡铂的化疗方案），其中23例患者完成化疗前后的F1LCDx检测（见图5A）。46例化疗患者的中位无进展生存期（PFS）为5个月（95%CI：4~7个月）（见图5B）。对PFS的预后影响因素进行探索性单因素分析发现，HRAS、KRAS及TERT基因变异是PFS缩短的显著危险因素；多因素分析结果显示，HRAS和KRAS基因变异是PFS缩短的独立危险因素。携带HRAS或KRAS基因变异的患者，其PFS显著缩短，预后更差（p<0.01）（见图5C）。对23例完成化疗前后F1LCDx检测的患者进行分析发现，3例患者（13%）共出现10个新发基因组变异（见图5D）。

图5

帕博利珠单抗治疗前后ctDNA检出基因组变异的动态变化：

本研究中，60例患者接受帕博利珠单抗治疗，其中22例患者完成治疗前后的F1LCDx检测（见图6A）。60例帕博利珠单抗治疗患者的中位PFS为10个月（95%CI：8~15个月）（见图6B）。对PFS的预后影响因素进行探索性单因素分析发现，CDKN2A和RAD21基因变异是PFS缩短的显著危险因素；多因素分析结果显示，这两个基因PFS同样是PFS缩短的独立危险因素。携带CDKN2A和RAD21基因变异的患者，其PFS显著短于未携带上述变异的患者（p<0.01）（见图6C）。对22例完成帕博利珠单抗治疗前后F1LCDx检测的患者进行分析发现，11例患者（50%）共出现19个新发基因组变异（见图6D）。

图6

讨 论

本研究是目前针对日本晚期尿路上皮癌患者全身性治疗前ctDNA综合分析的规模最大研究之一。值得注意的是，日本SCRUM队列与美国FMI队列中部分基因组变异的发生率存在差异，这部分原因可能与两个队列的种族构成不同相关，仍需进一步深入研究。此外，本研究发现，无论是日本SCRUM队列还是美国FMI队列，BC与UTUC患者的KRAS基因变异发生率均存在差异；尤其是在日本SCRUM队列中，BC患者的高bTMB发生率高于UTUC患者。

本研究证实，高ctDNA TF、TP53基因突变及TERT基因突变均为预后不良的标志物，这些标志物有助于患者风险分层并指导临床决策。对于存在高ctDNA TF或携带不良预后突变的患者，可通过加强病情监测或纳入临床试验等方式改善预后。此外，尽管本研究纳入的样本量有限，但明确了全身性治疗前后ctDNA的动态变化特征，以及治疗过程中出现的新靶向基因组变异，这也证实了液体活检技术在动态治疗监测以及基于新靶点调整治疗方案中的应用价值。同时，通过对比肿瘤组织与ctDNA的检测结果发现，若仅以肿瘤组织DNA作为基因检测样本，将有10%的基因组变异无法被检出。在部分病例中，FGFR3融合等可靶向变异仅能通过ctDNA检测发现，这也凸显了血浆检测的重要性，尤其是在肿瘤组织样本不足或难以获取的情况下。

日本SCRUM队列中常见的突变基因包括TP53（43%）、MLL2（26%）、TERT（19%）、DNMT3A（13%）以及ARID1A（11%）。该结果不仅与美国FMI队列的检测结果具有可比性，也与既往尿路上皮癌基因组特征相关研究结论一致——在这些研究中，TP53均为最常见的突变基因。值得注意的是，与既往研究报道一致，两个队列中TERT基因变异的发生率均相对较高，但以亚裔人群为主的日本SCRUM队列中，TERT基因变异的发生率低于亚裔占比较少的美国FMI队列。此外，两个队列均检出了不确定潜能克隆性造血相关基因变异，如DNMT3A、ASXL2以及TET2等。上述差异可能由遗传背景、环境暴露因素以及肿瘤病因的不同所导致；同时，样本采集时间、疾病分期以及既往治疗史等技术因素，也可能对检测到的基因突变谱产生影响。综上，上述研究结果表明，在基因组学研究中纳入不同种族人群、在跨种族人群中验证生物标志物的有效性至关重要，这也是确保相关研究成果具备广泛临床应用价值的前提。

正如既往研究报道所示，转移器官数量的增加与ctDNA TF升高相关。另有研究表明，无论肿瘤类型如何，总肿瘤体积较大的患者，其ctDNA TF相对更高。推测转移器官数量越多、总肿瘤体积越大，肿瘤细胞脱落并进入血液循环的可能性就越高。此外，本研究发现，合并肝转移与淋巴结转移的患者，其ctDNA TF更高。既往研究同样证实，肝转移与淋巴结转移患者的ctDNA TF存在升高现象。尽管本研究是首个针对尿路上皮癌患者不同转移器官与ctDNA TF相关性的报道，但研究结果表明，不同器官的肿瘤细胞向血液中释放肿瘤DNA的能力存在差异。

有研究报道，约15%的上尿路肿瘤存在RAS基因（HRAS/KRAS/NRAS）突变，该突变也是上尿路肿瘤的突变亚型之一。此外，研究显示UTUC患者的HRAS基因表达水平高于BC患者。本研究通过ctDNA检测发现，UTUC患者的KRAS基因突变发生率显著高于BC患者；且这一差异在日本SCRUM队列与美国FMI队列中均得到验证，提示该差异是不受种族因素影响的普遍趋势。研究证实，KRAS基因突变在高级别、高分期UTUC中更为常见，同时也是预后不良的影响因素。在多种恶性肿瘤中，KRAS均是公认的可靶向治疗靶点，针对泌尿生殖系统肿瘤的KRAS靶向治疗药物研发也备受期待。

关于FGFR3基因变异，部分学者通过肿瘤组织分析发现，UTUC患者的FGFR3基因变异发生率高于BC患者；但另有ctDNA相关研究表明，UTUC与BC患者的FGFR3基因变异发生率并无显著差异。本研究数据同样显示，无论是日本SCRUM队列还是美国FMI队列，BC与UTUC患者的FGFR3基因变异发生率均无统计学差异。

多项对比BC与UTUC患者bTMB的研究表明，BC患者的组织TMB高于UTUC患者。本研究中，日本SCRUM队列的BC患者bTMB显著高于UTUC患者；而美国FMI队列中虽存在类似趋势，但差异无统计学意义。此外，TMB已被证实是免疫检查点抑制剂（ICI）治疗疗效的预测标志物。有研究报道，ICI治疗对UTUC与BC患者的疗效存在差异，而BC与UTUC患者的TMB差异可能是导致这一现象的原因之一。

本研究发现，基线ctDNA肿瘤分数较高的患者，其总生存期显著短于肿瘤分数较低的患者。既往研究表明，高ctDNA肿瘤分数（≥10%）是晚期恶性肿瘤患者预后不良的有效生物标志物，可用于指导临床医生对患者治疗结局进行评估。在尿路上皮癌相关研究中，也有多项报道证实基线ctDNA水平较高与患者总生存期缩短密切相关。随着后续前瞻性研究对该结论的验证，ctDNA肿瘤分数有望进一步提升肿瘤治疗的精准性，助力临床医生根据患者个体肿瘤生物学特征调整治疗方案。

在基因组变异与患者总体预后的相关性分析中，多因素分析结果显示，TP53与TERT基因变异是患者总生存期缩短的独立危险因素。既往多项基于肿瘤组织的研究同样证实，TERT基因突变与转移性尿路上皮癌患者总生存期缩短、复发风险升高相关；同时，TP53基因变异也被证实会对转移性尿路上皮癌患者的预后产生不利影响。上述通过ctDNA检测发现的基因组变异，有望成为新的预后标志物；同时，这些研究结果也凸显了研发针对此类基因突变的新型治疗策略的必要性。

本研究同样存在一定局限性。首先，基于真实世界研究的特点，本研究采用的是商业化基因检测试剂盒，其检测的肿瘤相关基因数量有限，同时未开展多部位肿瘤组织活检分析。其次，部分亚组分析纳入的样本量相对较少。本研究为观察性研究，未预先设定治疗干预方案与临床随访的具体细则；且治疗后ctDNA检测主要在疾病进展患者中开展，因此无法充分评估ctDNA变化与患者无进展生存期的相关性。此外，研究纳入的患者既往治疗史存在差异，同时拥有治疗前肿瘤组织DNA样本的患者数量有限，这些因素均可能对部分分析结果产生影响。最后，由于本研究为多中心研究，不同研究中心对变异组织学成分占比以及影像学详细资料的记录标准尚未统一。综上，本研究结论仍属于探索性研究结果，有待后续研究进一步验证。

综上所述，据研究者所知，本研究是目前针对亚裔人群队列与美国真实世界人群队列ctDNA信息开展的规模最大研究之一。本研究明确了晚期尿路上皮癌患者，尤其是BC与UTUC患者的ctDNA基因组特征；同时证实，通过无创检测基因突变谱有望实现对患者总体预后的预测。研究结果表明，将疾病进展后的液体活检技术纳入临床实践，或可进一步提升尿路上皮癌精准治疗水平，助力该技术逐步融入常规临床诊疗流程。

参考文献：

Osawa, T., Matsubara, N., Kato, T. et al. Genomic alteration and clinical significance of circulating tumor DNA in patients with advanced urothelial cancer: SCRUM-Japan monstar screen project. npj Precis. Onc. 9, 362 (2025). https://doi.org/10.1038/s41698-025-01154-7