cfDNA及其在血液肿瘤中的临床应用


血液肿瘤在侵袭性、解剖分布和对治疗的反应方面表现出显著的临床多样性 ,它们往往 比实体瘤更难通过影像学评估 ,准确确定反应和后续监测需要开发专门的技术。高灵敏度流式细胞术和基于 PCR 的方法现在已在多发性骨髓瘤和包括慢性粒细胞白血病(CML)和慢性淋巴细胞白血病(CLL)在内的多种白血病中常规临床应用。但它们仍依赖于可检测到的循环疾病负荷或通过骨髓活检进行侵入性评估,而对外周血游离DNA(cfDNA)进行分析,为敏感性和非侵入性地检测局限于骨髓或淋巴结的血液系统疾病提供了一种有前景的方法,可进行量化和连续监测。

在正常的细胞更新过程中,游离核酸会进入循环,其中包括来自造血细胞的大量 DNA 和 RNA。在健康个体中,cfDNA 会通过内切核酸酶降解和肾排泄迅速清除,导致单个分子的半衰期较短,血浆中的稳定态浓度相对较低。与组蛋白结合的 DNA 片段相对受到保护,而与核小体相关的 DNA 会产生一个特征性的主要群体,即短(约 165 个碱基对)的双链 cfDNA 片段。

对于血液肿瘤患者,恶性细胞的加速增殖、凋亡和坏死导致总 cfDNA 浓度增加,其中以肿瘤来源的循环肿瘤 DNA(ctDNA)为主,还有来自循环细胞、骨髓以及淋巴结或髓外疾病的贡献部分。


肿瘤相关 DNA 片段可通过多种非典型特征来识别,包括体细胞突变、异常甲基化和片段大小。 考虑到血液肿瘤患者的疾病进程,在诊断、治疗和监测期间有多个潜在的 cfDNA 评估机会。


在诊断时,ctDNA 的定量分析和基因分型可能为组织学亚型和风险分层提供信息。

在治疗期间,白血病中的分子反应标准已确立,而在侵袭性淋巴瘤中正在积极研究,其中已证明在两个周期化疗免疫治疗后 ctDNA 减少 2.5 个对数级可预测无事件生存期(EFS)和总生存期(OS)。

除了风险分层外,中期分子反应评估可增强使用影像学反应标准开发的现有的反应适应性(response-adapted,或称根据反应调整治疗)化疗方案。

在治疗后监测中,检测到 ctDNA 作为MRD对复发有很强的预测价值,并可驱动早期重新分期或额外巩固治疗。

cfDNA在不同血液肿瘤中的应用
1. 淋巴瘤

疾病测量与风险分层: 治疗前 ctDNA 浓度的量化可能会增强传统的风险分层工具,如国际预后指数和国际预后评分。

基因分型与亚分类: 对于侵袭性淋巴瘤,尽管切除肿瘤活检仍是标准治疗方法,但基于 ctDNA 的基因分型很可能像在许多实体瘤中一样,在肿瘤亚分类、风险分层以及可操作(靶向)突变的识别方面发挥越来越大的辅助作用。

反应评估与MRD: 在以治愈为目的治疗的侵袭性淋巴瘤中,通过 ctDNA 进行的分子治疗反应引起高度关注。已经对多种分子方法进行反应评估,其中IgHTS 和靶向捕获方法的数据最为广泛。

疾病复发与细胞疗法: 除了初治期间ctDNA很重要,其在复发性淋巴瘤中也有类似的用途描述,与生存期相关。

MRD评估的时间: 治疗结束时的高灵敏度MRD为早期挽救治疗的治疗升级提供潜在的临床机会。治疗第二周期后也有报道。

2. 多发性骨髓瘤

MRD评估已获得监管机构的认可,作为总生存期和无进展生存期的替代终点,但频繁的骨髓穿刺导致依从性差,且病灶斑片化分布影响准确性。诊断时使用血浆检测骨髓瘤ctDNA是可行的,但当使用单基因分析(如IgHTS)时,与骨髓相比的较低浓度似乎限制了其在MRD检测中的应用。由于骨髓瘤表现出显著的空间基因组异质性,ctDNA的潜在作用可能是在治疗前基因分型中,其中ctDNA评估突变和拷贝数改变与肿瘤有很强的一致性,可以提供比单区域活检更全面的评估。

3. 淋系白血病

多个研究评估了 cfDNA 检测 MRD 的相对性能,证实与流式细胞术一致率较高。cfDNA 可提供整个基因组区域的全面基因分型,对于慢性淋巴细胞白血病,ctDNA 水平与通过影像学淋巴结反应测量的疾病总负荷相关。


4. 髓系白血病和MDS

对于髓系白血病,cfDNA 可用于评估髓外疾病部位、全面记录空间基因组异质性或减少连续骨髓活检操作。MDS患者通常需要连续的骨髓活检来评估治疗反应和/或进展为 AML,由于骨髓发育不全和纤维化,诊断率较低,增加了复杂性;而cfDNA 水平似乎较高,可能是由于无效造血导致细胞更新增加。尽管包括 TET2 和 DNMT3A 在内的与克隆性造血相关基因与其他血液肿瘤重叠,解读低水平变异时应保持谨慎,但与克隆性造血相关的基因的持续 ctDNA 阳性也与急性髓系白血病和AML患者治疗后复发累积发生率增加相关。

5. 骨髓增殖性肿瘤(MPN)

一项纳入107 例 MPN患者的研究评估了 cfDNA 基因分型的效用,该研究使用配对的游离DNA和有细胞 DNA。原发性骨髓纤维化和 MPL 突变患者的 cfDNA 浓度最高,尽管与细胞 DNA 的突变一致性很高,但 cfDNA 的中位变异等位基因频率(VAF)显著更高(29% 对 25%)。存在与 MPN 相关的特征性突变可能先于明显的临床异常。

总结

cfDNA将在血液肿瘤中发挥越来越大的作用,以克服空间和解剖异质性,并减少侵入性活检。尽管基于骨髓的反应评估仍是大多数血液肿瘤的金标准,并且使用现有工具在骨髓瘤中显得更加敏感,但ctDNA也可能在某些情况下更可取,包括髓外AML和具有淋巴结为主成分的CLL。在淋巴瘤中,ctDNA被很好地表征,越来越多地纳入临床试验设计,并可能为未来的反应适应性治疗策略提供信息。

参考文献
Joseph G. Schroers-Martin et al., Cell-Free DNA in Hematologic Malignancies. JCO Oncol Pract 20, 1491-1499(2024). DOI:10.1200/OP-24-00648
文章来源: 赵龙飞 聊聊血液

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