1月9日，中山大学肿瘤防治中心张力教授团队与北京不朽情缘MG官网基因研究院的合作成果，在国际学术期刊《Molecular Cancer》（IF=7.776）线上发表。研究团队运用不朽情缘MG官网1021-gene panel，分析了32名不同分子亚型的非小细胞肺癌（NSCLC）患者的突变频谱。基于TCGA数据库和实验样品检测，研究panel检测和WES检测的一致性。并进一步比较了不同分子亚型患者的瘤内异质性（Intratumor Heterogeneity，ITH）差异，评估了在分析肿瘤异质性和进化时，panel检测对WES检测的可替代性。最后，团队研究了瘤内异质性在循环肿瘤DNA（ctDNA）中的客观表现。
导读
靶向治疗是当前NSCLC患者的主要治疗方式之一。肿瘤异质性被报道是NSCLC患者靶向治疗疗效差异的原因之一。英国弗朗西斯·克里克研究所Swanton团队曾报道了肺腺癌（LUAD）患者和肺鳞癌(LUSC)患者的进化特征及异质性，但入组多为高加索人群。新加坡基因研究所2018年检测了16例EGFR突变阳性患者的亚裔肺腺癌患者的多区域样本，并分析了吸烟和不吸烟患者的进化差异。但是不同分子亚型的NSCLC，比如EGFR突变的LUAD患者和携带KRAS的LUAD患者，在肿瘤异质性和进化特征方面有什么差异，目前研究尚不明确。由于肿瘤异质性的存在，单个组织无法代表患者的整体肿瘤发生发展状况，而来源于不同肿瘤亚克隆的ctDNA是否可以更好的体现肿瘤的异质性，也需要进一步探索。
研究简介
本研究共入组32例NSCLC患者，其中26例LUAD患者（9例EGFR突变，6例KRAS突变，11名EGFR和KRAS野生型），5例LUSC患者和1例淋巴上皮瘤样癌 (LELC)患者。多区域取样共收集患者的181份肿瘤组织样本和配对外周血。突变检测采用不朽情缘MG官网 1021-gene panel，4例患者同时采用WES检测。ITH评估采用均一化的异质性指数（ITH index），构建系统进化树模拟肿瘤区域的进化路径。
一、NSCLC不同分子亚型的肿瘤异质性分析
研究首先分析得到了panel测序和WES测序在检出突变数目、肿瘤异质性评估、和肿瘤进化分析中的一致性。
图2 1021-genes panel测序与WES在突变数据检测、肿瘤异质性评估、肿瘤进化分析中的一致性
图3 各分子亚型NSCLC的进化图谱
研究通过所有样品的捕获测序展示了EGFR野生型LUAD、KRAS突变型LUAD、EGFR/KRAS 野生型和其他NSCLC的进化图谱，并发现，在LUAD中，EGFR突变亚型的ITH显著高于其他亚型 (P = 0.03)，LUAD和LUSC的ITH相似。
图4 不同分子亚型NSCLC患者的肿瘤异质性比较
在NSCLC的主干突变中，driver 突变比passenger突变多 (60% vs. 40%, P = 0.0023)。该现象在LUSC (85% vs. 15%, P = 0.0004)和EGFR突变亚型的LUAD (86% vs. 14%, P = 0.0004)中更为显著。 但是，在KRAS突变的LUAD中，driver与passenger的突变数相似(40% vs. 60%, P = 0.18) 。
进一步研究，发现driver突变中的致癌基因和抑癌基因分布差异主要体现在以下3个方面：1. 在EGFR突变的LUAD中，主干突变中的致癌基因突变比抑癌基因突变多； 2.在LUSC中，主干突变中的抑癌基因突变比致癌基因突变多；3.EGFR比KRAS基因更具有驱动优势。
图5 肿瘤主干和枝干突变中驱动突变和过客突变的比例
二、主干与枝干突变在ctDNA中的检出率
研究结果显示，主干突变在ctDNA中的检出率比枝干突变在ctDNA中的检出率高 (43% vs. 23%, P = 4.53e-6)。在LUSC和EGFR及KRAS野生型的LUAD中，主干突变的检出率相对较高（81%和53%）。枝干突变在所有亚型中的检出率都不高。
图6 不同分子亚型NSCLC患者ctDNA检出主干突变和枝干突变比例
总结
异质性及进化分析，对研究不同亚型的肿瘤发生发展机制及治疗疗效，包括驱动基因阳性患者的免疫治疗疗效、KRAS阳性患者的靶向治疗疗效，具有重要的转化意义。此外，早期肺癌患者ctDNA检测发现，主克隆和亚克隆突变检出分布存在差异。尽管ctDNA检测技术能够克服肿瘤异质性的影响，但是定量反映肿瘤的异质性还面临较大的挑战。相较于WES检测，panel测序具有较低的检测成本和更好的临床可用性，在未来异质性研究和进化分析中会得到更多的应用。此外，肿瘤异质性是否会对肿瘤突变负荷（TMB）—免疫疗效预测指标的评估产生影响，也有待进一步研究。