NPJ Precis Oncol案例解析：纵向ctDNA监测在前列腺癌早期检测、个性化治疗及预后监测中的应用

循环肿瘤DNA（ctDNA）检测也被称为液体活检，具有实时性、无创性和准确性等优势，可揭示特定治疗路径的驱动突变，能更完整地反应肿瘤基因信息，在评估患者治疗效果和监测病情动态变化等方面具有重要应用前景。“分子生物学缓解”（定义为治疗中肿瘤特异性ctDNA的减少）的概念与传统评估方法相关，但尚未在实体恶性肿瘤中得到完全验证。

目前，随着ctDNA检测在精准肿瘤学中的广泛应用，临床医生或多或少会发现一些意想不到的偶然分子，如来自未知潜能克隆造血（CHIP）或以前未诊断的恶性肿瘤等次要来源的遗传物质，这些遗传物质有望被认识以及适当地用于诊断和监测治疗反应中。

近日，美国加州大学戴维斯分校综合癌症中心的科研人员在npj Precision Oncology上发表了题为“Incidental detection of FGFR3 fusion via liquid biopsy leading to earlier diagnosis of urothelial carcinoma”的文章。研究团队对一位前列腺癌患者进行了连续的纵向ctDNA监测，发现了意外的FGFR3-TACC3基因融合、BRCA1移框突变（frameshift mutation）和其他分子异常，随后进行第二原发癌检查将其诊断为无症状尿路上皮癌（UC）。该研究证明，与计算机断层扫描（CT）等常规筛查方法相比，ctDNA检测可以在临床诊断前至少18个月检测到癌症DNA及基因异常存在，使得疾病监测和耐药性早期检测成为可能，并为针对FGFR和BRCA1的靶向治疗提供机会。

文章发表在npj Precision Oncology

患者的临床病史及ctDNA纵向监测

研究团队对一名73岁西班牙裔男性前列腺癌（PC）患者进行追踪、深度分析（图1）。该患者在9年前被诊断为PC，血清前列腺特异性抗原（PSA）为15.4 ng/mL，其接受了调强放疗治疗（IMRT）和16个月的雄激素剥夺治疗（ADT）治疗，PSA最低为0.08 ng/mL；4年后，患者出现了生化复发（BCR），PSA升高至6.36 ng/mL，重新开始（现在仍然在进行）ADT治疗，从那时起其血清PSA水平稳定在<0.1 ng/mL。

在确诊PC 8年后，研究团队对患者原始PC活检组织进行了NGS检测，并在每次随访时使用Tempus平台进行纵向ctDNA监测，平均间隔为3个月。ctDNA监测一年后，临床报告显示出多个变异等位基因分数（VAF）上升的新分子异常，包括TP53 p.G245D、BRCA1 p.N1521fs、MYC扩增以及FGFR3和TACC3基因之间的融合，这在PC活检NGS分析中未被发现。

图1. 患者的临床时间和分子研究。

其中一些突变（如TP53和BRCA1）是相对组织非特异性的，可能是在PC的克隆进化过程中获得，但FGFR3-TACC3融合在PC中极为罕见，这提示可能存在一种新的UC原发灶，因此研究团队对患者进行了第二原发恶性肿瘤检测。

影像学检查结果显示，该患者存在左侧输尿管肿块、病理性腹主动脉旁淋巴结和肝脏第2段和第6段病变；进一步肝活检证实其患有转移性UC（mUC）。肝活检标本的NGS分析显示出FGFR3ex18-TACC3ex12融合，这种融合在原发性UC活检中并未被检测到。

图2. FGFR3ex18-TACC3ex12融合的示意图。

接下来，患者开始使用Cisplatin（顺铂）和Gemcitabine（吉西他滨）进行化疗。化疗一个周期后，液体活检临床报告中的所有分子异常均消失；重复成像显示，所有病变部位均有反应（图2）。

通过利用ctDNA监测来降低化疗是一种新型策略。在新辅助治疗中，ctDNA的清除与病理完全缓解相关。经影像学评估良好以及观察到分子学缓解，研究团队决定将该患者的治疗降级，并转为帕博利珠单抗免疫治疗。在治疗6个月后，ctDNA NGS的临床报告再次显示患者UC出现了先前的分子异常，包括TP53 p.G245D以及BRCA1 p.N1521fs与FGFR3ex18-TACC3ex12融合，但其临床无进展间隔时间超过了mUC维持免疫治疗试验中报道的中位数。

上述结果表明，该患者UC携带的多个分子异常，可以通过ctDNA纵向分析跟踪，并作为常规成像检测的补充。在治疗一段时间后，已知肿瘤相关变异的再次出现（如本例患者），可作为即将到来的临床复发的早期预警信号。此外，治疗期间的纵向ctDNA监测与治疗失败、疾病进展时间密切相关，应及时进行密切的疾病监测。

图3. 该患者治疗后mUC的放射学反应。

在UC相关ctDNA异常再次出现大约4个月后，重复成像显示该患者T9椎体内出现可疑的新硬化病变；所有既往发病部位（包括尿路上皮原发部位和肝转移部位）的大小均稳定（图4）。与放射科讨论后，研究团队在1个月后对患者进行了骨扫描，发现其出现新的骨转移病。重复身体成像也显示该患者的UC原发灶有微小扩大，而已知肝转移灶保持稳定。

在此期间，UC相关分子异常的VAF持续上升，并且研究团队首次发现了额外的功能增益（GOF）变异FGFR2 p.F276C和NRAS p.Q61L。同时，患者的PSA保持在<0.1 ng/mL的最低检测水平，ctDNA中未发现PC相关突变。

研究团队对骨病变进行确认性活检，结果显示存在mUC，但该组织不适用于进行NGS检测；对骨病变进行放射治疗，UC相关突变的ctDNA VAF迅速降低。随后，患者开始接受FGFR抑制剂（Erdafitinib）系统治疗。纵向ctDNA监测显示，UC相关突变（P53 p.G245D和BRCA1 p.N1521fs）的ctDNA VAF最初得到改善，但其很快又上升，FGFR3ex18-TACC3ex12和FGFR2 p.F276C的ctDNA含量急剧下降。以上结果表明，FGFR3ex18-TACC3ex12和FGFR2 p.F276C对Erdafitinib敏感，而NRAS p.Q61L可以作为耐药机制。

图4. 肝脏II段活检和骨（脊柱）T9转移的病理结果。

ctDNA测序数据的回顾性再分析

在上述治疗过程中，cfDNA检测是以5000 X覆盖率进行NGS，阈值设置错义变异VAF为0.1%，插入/缺失（InDel）VAF为0.5%。研究团队通过重新校准原始ctDNA测序数据回顾性地了解患者的疾病进程，以寻找可能存在的低于检测报告阈值的UC衍生变异。在mUC诊断前的cfDNA样本中，发现TP53 G245D和BRCA1 N1521fs突变分别比其在临床报告中最早出现的时间早12个月（至少）和8个月，VAF分别为0.24%和0.04%；FGFR3ec18-TACC3ex12 没有在新的更早时间点被检测到。

在针对mUC的细胞毒性化疗进行约6个月内，临床NGS报告的UC相关突变ctDNA结果均为阴性。但重新比对分析结果显示，TP53 G245D在整个过程中都可以在ctDNA中检测到。此外，与再次出现在临床报告中的时间相比，研究团队在早2个月的ctDNA样本就检测到BRCA1 N1521fs。

总之，根据肿瘤信息进行的重新比对和分析表明，虽然VAF水平较低，UC相关的体细胞突变可以在临床报告最早出现前至少12个月、临床诊断前至少18个月以及一线治疗后明确放射学进展前至少12个月在cfDNA中检测到。

综上所述，该研究对已知PC患者进行了ctDNA监测，进一步诊断出其患有UC，并将其纳入治疗反应的纵向评估，揭示了ctDNA在早期癌症检测中的潜力，特别是对于没有筛查指南的组织学检测（如UC）。该病例报告强调了纵向ctDNA监测在早期癌症检测、识别个性化治疗靶点、监测治疗反应、预测临床复发/进展和表征耐药机制等多方面的效用，具有改变临床肿瘤学实践的能力。

论文原文：

Huang, Q., Mitsiades, I., Dowst, H. et al. Incidental detection of FGFR3 fusion via liquid biopsy leading to earlier diagnosis of urothelial carcinoma. npj Precis. Onc. 7, 123 (2023). https://doi.org/10.1038/s41698-023-00467-9