Nat Cancer：全外显子测序助力结直肠癌微小残留病精准检测与复发机制研究

结直肠癌（Colorectal Cancer, CC）是全球常见的恶性肿瘤之一，其治疗策略的选择在很大程度上依赖于疾病的分期。对于局部进展期（Stage 2–3）结直肠癌患者，术后辅助化疗（Adjuvant Chemotherapy, ACT）是标准治疗方案，但其效果因个体差异较大。近年来，循环肿瘤DNA（Circulating Tumor DNA, ctDNA）检测技术的出现为术后复发风险评估提供了新的手段。ctDNA检测不仅可以识别术后残留的肿瘤细胞，还能预测无病生存期（Disease-Free Survival, DFS）的长短。然而，现有检测方法在术后立即检测ctDNA的灵敏度有限，导致在决定是否进行ACT时面临挑战。此外，即使经过ACT治疗，仍有相当比例的患者无法清除ctDNA，最终导致复发。因此，开发更灵敏的ctDNA检测方法，以及深入理解结直肠癌进展机制，对于改善患者预后至关重要。

近日，国际权威期刊Nature Cancer上在线发表了题为“Whole-exome tumor-agnostic ctDNA analysis enhances minimal residual disease detection and reveals relapse mechanisms in localized colon cancer”的最新研究成果，该研究通过全外显子测序（Whole-Exome Sequencing, WES）技术，对两组独立的复发性结直肠癌患者的ctDNA进行了分析，并结合转录组学和蛋白质组学分析，以增强对疾病进展机制的理解。研究发现，基于WES的ctDNA检测方法在检测微小残留病（Minimal Residual Disease, MRD）方面比现有检测方法更灵敏。此外，免疫逃逸被认为是局部结直肠癌进展的主要驱动因素，提示免疫治疗可能对微卫星稳定的结直肠癌患者有效。

研究纳入了320名局部进展期结直肠癌患者，其中25名复发患者被选为发现队列，用于ctDNA分析。这些患者在手术前、术后以及复发时均采集了血液样本，用于ctDNA检测。此外，研究还纳入了一个验证队列，包含15名来自丹麦的复发性结直肠癌患者，用于验证发现队列的结果。

研究团队采用WES技术对患者的ctDNA进行了测序，分析了体细胞单核苷酸变异（SNVs）、小片段插入和缺失（indels）以及拷贝数变异（CNVs）。结果显示，所有复发患者的基线和复发时的血液样本中均能检测到至少一种体细胞突变。与组织样本相比，血液样本在检测肿瘤异质性（Intratumor Heterogeneity, ITH）方面具有优势，且能更好地反映肿瘤的克隆进化过程。

研究比较了基于WES的肿瘤不可知（Tumor-Agnostic, TA）方法与基于肿瘤信息（Tumor-Informed, TI）的个性化检测方法。结果显示，WES-TA方法在检测MRD方面具有更高的灵敏度，能够在术后立即检测到ctDNA，灵敏度在发现队列中达到86.7%，在验证队列中达到100%。此外，该方法还保持了95%的特异性，优于现有的商业和学术检测方法。

通过对复发时获得的体细胞突变和CNVs的分析，研究发现免疫逃逸是局部结直肠癌进展的主要机制。此外，研究还发现上皮-间质转化（Epithelial-Mesenchymal Transition, EMT）通路的激活与复发相关，这可能为靶向治疗提供了新的方向。蛋白质组学分析进一步证实了这一点，发现与抗原呈递和处理相关的基因在转移性组织中表达水平较低。

研究还探讨了ctDNA分析在指导靶向治疗中的应用。通过分析发现，复发患者的ctDNA中存在多种潜在可靶向的突变，这些突变与OncoKB数据库中的治疗建议相匹配。例如，PIK3CA、TSC2、ARID1A等基因的突变在复发患者中较为常见，且这些突变与相应的靶向药物（如alpelisib、everolimus等）具有潜在的治疗效果。此外，类器官模型实验进一步验证了靶向治疗在清除MRD方面的潜力，显示出比传统ACT更好的疗效。

综上所述，该研究通过全外显子测序技术，显著提高了检测微小残留病的灵敏度，为结直肠癌患者的术后监测提供了更有力的工具。研究揭示了免疫逃逸和EMT通路激活在肿瘤进展中的关键作用，为开发新的治疗策略提供了理论依据。此外，研究还强调了靶向治疗在清除MRD方面的潜力，为未来的临床试验设计提供了新的方向。总体而言，这项研究不仅推动了结直肠癌精准医疗的发展，也为其他实体瘤的治疗提供了新的思路。

图 本研究实验设计图

原始出处：

Whole-exome tumor-agnostic ctDNA analysis enhances minimal residual disease detection and reveals relapse mechanisms in localized colon cancer. Nat Cancer. 2025 Apr 29. doi: 10.1038/s43018-025-00960-z. Epub ahead of print. PMID: 40301653.