用于精准检测结肠癌残留的新方法

结肠癌是常见的消化道恶性肿瘤，局部进展期结肠癌（stage 2-3）术后复发风险的管理长期依赖病理分期指导辅助化疗（ACT），但传统方法存在显著局限性；循环肿瘤DNA（ctDNA）作为液体活检的核心标志物，虽能较影像学提前数月预测复发并指导ACT决策，但其临床应用受限于两大瓶颈：其一，术后窗口期ctDNA丰度低，基于肿瘤特异性突变或固定基因组合的检测灵敏度不足，导致假阴性率高；其二，现有技术聚焦于已知驱动基因，难以全面捕捉肿瘤异质性（ITH）和克隆进化动态，导致约40%的ctDNA阳性患者即使接受ACT仍无法清除微小残留病（MRD），凸显传统治疗对MRD克隆的清除效率不足及机制认知的空白。

西班牙和丹麦研究团队于Nature Cancer上发表研究成果“Whole-exome tumor-agnostic ctDNA analysis enhances minimal residual disease detection and reveals relapse mechanisms in localized colon cancer”，通过全外显子测序（WES）分析ctDNA，结合多组学技术（转录组、蛋白质组）和患者来源类器官（PDO）模型，旨在提高微小残留病（MRD）检测灵敏度，揭示复发机制，并探索靶向治疗潜力。

图1实验设计

研究结果

1.血浆ctDNA分析显示肿瘤内异质性（ITH）

• 组织和血浆样本的突变与CNV对比显示，血浆可检测到组织未覆盖的突变（发现队列基线突变一致率26.6%，验证队列23.2%），表明血浆能更全面反映肿瘤异质性（图2a）。
• 复发时血浆与组织突变一致性下降18.1%；但CNV一致性较高基线时肿瘤与血浆的一致性为95.3% ，复发时为90% 。
• 血浆中的拷贝数丢失富集于免疫信号通路，而增益与增殖通路相关（图2d） 。

图2 配对组织与血浆样本分子图谱与一致性分析

2.术后ctDNA状态与MRD的关联

• 术后血浆WES-TA（肿瘤非依赖性）方法检测MRD的灵敏度，在86.7%和100%的结肠该患者中检测到至少一种体细胞突变。来自发现队列21名未复发结肠癌患者中，只有1名患者检测为ctDNA阳性，特异性为95%。
• 基于血浆基线高VAF突变的检测策略（仅需1个突变判定阳性）显著提升灵敏度（验证队列100%） 。

3.克隆进化与肿瘤进展的关联

• 基线与复发血浆突变一致性（发现队列61.7%，验证队列50.5%）高于组织与复发血浆（27.7%），提示ctDNA更能捕捉克隆进化（图3a）。
• 分析在肿瘤演变过程中的持续突变变化。在复发时检测到ctDNA中的获得性变异，分别占发现和验证队列中体细胞突变的23%和26.5%（图3b）。
• 来自发现队列的原代组织的转录组反褶积显示，基线和复发血浆之间的分子相似性与活化的B细胞相关（图3c）。
• 复发期间获得的体细胞突变与上皮-间质转化（EMT）途径的激活显著相关（图3d）。

图3肿瘤进化与EMT驱动

4. ctDNA平行进化分析揭示肿瘤进展机制

• 复发期TMB与dN/dS比值显著正相关，提示功能突变驱动进化（图4a）。
• 复发期显著高频突变基因包括抗原呈递相关基因和RNA加工基因，其功能缺失突变导致新抗原丢失（图4b）。
• 复发期突变富集于抗原呈递与加工通路，验证队列重现相同趋势（图4c）。
• 原发性和转移性组织之间的新抗原丰度进行了比较分析，转移组织样品表现出显著较低的新抗原丰度（图4d）。
• 复发样本中功能突变的富集优先针对特定基因，从而促进免疫逃避，最终增强复发期间的肿瘤适应性（图4e）。

图4平行进化与免疫逃逸机制

创新点

1. 提出WES-TA检测策略，显著提高术后MRD检测灵敏度，为临床决策提供更可靠依据。

2. 揭示免疫逃逸是局部结肠癌复发核心机制，为MSS患者免疫治疗提供理论支持。

3. 通过PDO模型验证靶向治疗对MRD清除效果，推动精准医学在术后干预中的应用。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s43018-025-00960-z