Gjennombrudd i prospektiv studie: PCR-basert blod-ctDNA-metyleringsteknologi åpner en ny æra innen MRD-overvåking av kolorektal kreft

JAMA Oncology (IF 33.012) publiserte nylig et viktig forskningsresultat [1] av teamet til professor Cai Guo-ring fra Cancer Hospital ved Fudan University og professor Wang Jing fra Renji Hospital ved Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, i samarbeid med KUNYUAN BIOLOGY: «Tidlig deteksjon av molekylær restsykdom og risikostratifisering for stadium I til III kolorektal kreft via sirkulerende tumor-DNA-metylering og risikostratifisering)». Denne studien er den første multisenterstudien i verden som bruker PCR-basert blod-ctDNA-multigenmetyleringsteknologi for prediksjon og overvåking av tilbakefall av kolorektal kreft. Dette gir en mer kostnadseffektiv teknisk vei og løsning sammenlignet med eksisterende MRD-deteksjonsteknologimetoder. Dette forventes å forbedre den kliniske bruken av prediksjon og overvåking av tilbakefall av kolorektal kreft betraktelig, og forbedre pasientenes overlevelse og livskvalitet betydelig. Studien ble også svært vurdert av tidsskriftet og dets redaktører, og ble oppført som en viktig anbefalingsartikkel i denne utgaven, og professor Juan Ruiz-Bañobre fra Spania og professor Ajay Goel fra USA ble invitert til å anmelde den. Studien ble også rapportert av GenomeWeb, et ledende biomedisinsk medie i USA.

Tykktarmskreft (CRC) er en vanlig ondartet svulst i mage-tarmkanalen i Kina. Data fra Det internasjonale kreftforskningsbyrået (IARC) fra 2020 viser at 555 000 nye tilfeller i Kina utgjør omtrent 1/3 av verdens befolkning, med en forekomst som hopper til andreplass blant vanlige kreftformer i Kina. 286 000 dødsfall utgjør omtrent 1/3 av verdens befolkning, og er rangert som den femte vanligste årsaken til kreftdødsfall i Kina. Den femte vanligste dødsårsaken i Kina. Det er verdt å merke seg at blant de diagnostiserte pasientene er TNM-stadium I, II, III og IV henholdsvis 18,6 %, 42,5 %, 30,7 % og 8,2 %. Mer enn 80 % av pasientene er i mellom- og sene stadier, og 44 % av dem har samtidige eller heterokroniske fjernmetastaser til lever og lunge, noe som påvirker overlevelsesperioden alvorlig, setter helsen til våre innbyggere i fare og forårsaker en tung sosial og økonomisk byrde. Ifølge statistikk fra National Cancer Center er den gjennomsnittlige årlige økningen i kostnadene for behandling av kolorektal kreft i Kina omtrent 6,9 % til 9,2 %, og de personlige helseutgiftene til pasienter innen ett år etter diagnosen kan ta opp 60 % av familiens inntekt. Kreftpasienter lider av sykdommen og er også under stort økonomisk press [2].
Nitti prosent av kolorektale kreftlesjoner kan fjernes kirurgisk, og jo tidligere svulsten oppdages, desto høyere er femårsoverlevelsesraten etter radikal kirurgisk reseksjon, men den totale tilbakefallsraten etter radikal reseksjon er fortsatt omtrent 30 %. Femårsoverlevelsesraten for kolorektal kreft i den kinesiske befolkningen er henholdsvis 90,1 %, 72,6 %, 53,8 % og 10,4 % for stadium I, II, III og IV.
Minimal restsykdom (MRD) er en viktig årsak til tumorresidiv etter radikal behandling. I de senere år har MRD-deteksjonsteknologi for solide svulster utviklet seg raskt, og flere tunge observasjons- og intervensjonsstudier har bekreftet at postoperativ MRD-status kan indikere risikoen for postoperativt tilbakefall av kolorektal kreft. ctDNA-testing har fordelene ved å være ikke-invasiv, enkel, rask, med høy prøvetilgjengelighet og overvinne tumorheterogenitet.
Både de amerikanske NCCN-retningslinjene for tykktarmskreft og de kinesiske CSCO-retningslinjene for kolorektal kreft slår fast at ctDNA-testing kan gi prognostisk og prediktiv informasjon for å bestemme postoperativ risiko for tilbakefall og velge adjuvant kjemoterapi ved tykktarmskreft, og hjelpe til med beslutninger om adjuvant behandling for pasienter med stadium II eller III tykktarmskreft. Imidlertid fokuserer de fleste eksisterende studier på ctDNA-mutasjoner basert på høykapasitetssekvenseringsteknologi (NGS), som har en kompleks prosess, lang ledetid og høye kostnader [3], med en liten mangel på generaliserbarhet og lav prevalens blant kreftpasienter.
For pasienter med stadium III kolorektal kreft koster dynamisk ctDNA-overvåking basert på NGS opptil 10 000 dollar for et enkelt besøk og krever en ventetid på opptil to uker. Med multigenmetyleringstesten i denne studien, ColonAiQ®, kan pasienter få dynamisk ctDNA-overvåking til en tidel av prisen og få en rapport på så lite som to dager.
I følge de 560 000 nye tilfellene av kolorektal kreft i Kina hvert år, har de kliniske pasientene hovedsakelig med stadium II-III kolorektal kreft (andelen er omtrent 70 %) et større behov for dynamisk overvåking, enn at markedsstørrelsen for MRD dynamisk overvåking av kolorektal kreft når millioner av mennesker hvert år.
Det kan sees at forskningsresultatene har viktig vitenskapelig og praktisk betydning. Gjennom storskala prospektive kliniske studier har det bekreftet at PCR-basert blod-ctDNA multigenmetyleringsteknologi kan brukes til å predikere og overvåke tilbakefall av kolorektal kreft med både sensitivitet, aktualitet og kostnadseffektivitet, noe som bedre gjør det mulig for flere kreftpasienter å dra nytte av presisjonsmedisin. Studien er basert på ColonAiQ®, en multigenmetyleringstest for kolorektal kreft utviklet av KUNY, hvis kliniske anvendelsesverdi i tidlig screening og diagnose er bekreftet av en sentral klinisk studie.
Gastroenterology (IF33.88), det ledende internasjonale tidsskriftet innen mage-tarmsykdommer i 2021, rapporterte multisenterforskningsresultatene fra Zhongshan Hospital ved Fudan University, Cancer Hospital ved Fudan University og andre autoritative medisinske institusjoner i samarbeid med KUNYAN Biological. Dette bekreftet den utmerkede ytelsen til ColonAiQ® ChangAiQ® i tidlig screening og tidlig diagnose av kolorektal kreft, og utforsket i utgangspunktet også den potensielle anvendelsen i prognoseovervåking av kolorektal kreft.

For ytterligere å validere den kliniske anvendelsen av ctDNA-metylering i risikostratifisering, veiledning av behandlingsbeslutninger og tidlig overvåking av tilbakefall ved stadium I-III kolorektal kreft, inkluderte forskerteamet 299 pasienter med stadium I-III kolorektal kreft som gjennomgikk radikal kirurgi og samlet blodprøver ved hvert oppfølgingspunkt (tre måneder fra hverandre) innen én uke før operasjonen, én måned etter operasjonen og i postoperativ adjuvant behandling for dynamisk blod-ctDNA-testing.
For det første ble det funnet at ctDNA-testing kunne forutsi risikoen for tilbakefall hos pasienter med kolorektal kreft tidlig, både preoperativt og tidlig postoperativt. Preoperative ctDNA-positive pasienter hadde høyere sannsynlighet for postoperativt tilbakefall enn preoperative ctDNA-negative pasienter (22,0 % > 4,7 %). Tidlig postoperativ ctDNA-testing forutså fortsatt risiko for tilbakefall: én måned etter radikal reseksjon var ctDNA-positive pasienter 17,5 ganger mer sannsynlig å få tilbakefall enn negative pasienter. Teamet fant også at kombinert ctDNA- og CEA-testing forbedret ytelsen litt i å oppdage tilbakefall (AUC = 0,849), men forskjellen var ikke signifikant sammenlignet med ctDNA (AUC = 0,839)-testing alene. Forskjellen var ikke signifikant sammenlignet med ctDNA alene (AUC = 0,839).
Klinisk stadieinndeling kombinert med risikofaktorer er for tiden hovedgrunnlaget for risikostratifisering av kreftpasienter, og i dagens paradigme får fortsatt et stort antall pasienter tilbakefall [4], og det er et presserende behov for bedre stratifiseringsverktøy ettersom overbehandling og underbehandling sameksisterer i klinikken. Basert på dette klassifiserte teamet pasienter med stadium III kolorektal kreft i forskjellige undergrupper basert på klinisk vurdering av tilbakefallsrisiko (høy risiko (T4/N2) og lav risiko (T1-3N1)) og adjuvant behandlingsperiode (3/6 måneder). Analysen fant at pasienter i høyrisiko-undergruppen av ctDNA-positive pasienter hadde lavere tilbakefallsrate hvis de fikk seks måneder med adjuvant behandling; i lavrisiko-undergruppen av ctDNA-positive pasienter var det ingen signifikant forskjell mellom adjuvant behandlingssyklus og pasientutfall; mens ctDNA-negative pasienter hadde en betydelig bedre prognose enn ctDNA-positive pasienter og en lengre postoperativ tilbakefallsfri periode (RFS); stadium I og lavrisiko stadium II kolorektal kreft. Alle ctDNA-negative pasienter hadde ingen tilbakefall innen to år; Derfor forventes integreringen av ctDNA med kliniske trekk å optimalisere risikostratifisering ytterligere og bedre forutsi tilbakefall.

Figur 1. Plasma-ctDNA-analyse ved POM1 for tidlig deteksjon av tilbakefall av kolorektalkreft
Ytterligere resultater av dynamisk ctDNA-testing viste at risikoen for tilbakefall var betydelig høyere hos pasienter med positiv dynamisk ctDNA-testing enn hos pasienter med negativ ctDNA i løpet av fasen for overvåking av sykdomsresidiv etter definitiv behandling (etter radikal kirurgi + adjuvant behandling) (figur 3ACD), og at ctDNA kan indikere tumorresidiv opptil 20 måneder tidligere enn avbildning (figur 3B), noe som gir mulighet for tidlig oppdagelse av sykdomsresidiv og rettidig intervensjon.

Figur 2. ctDNA-analyse basert på longitudinell kohort for å oppdage tilbakefall av kolorektal kreft

«Et stort antall translasjonsmedisinske studier av kolorektal kreft leder an i fagfeltet, spesielt ctDNA-basert MRD-testing viser stort potensial for å forbedre postoperativ behandling av pasienter med kolorektal kreft ved å muliggjøre stratifisering av risikoen for tilbakefall, veilede behandlingsbeslutninger og tidlig overvåking av tilbakefall.»

Fordelen med å velge DNA-metylering som en ny MRD-markør fremfor mutasjonsdeteksjon er at den ikke krever helgenomsekvenseringsscreening av tumorvev, brukes direkte til blodprøver og unngår falskt positive resultater på grunn av deteksjon av somatiske mutasjoner som stammer fra normalt vev, godartede sykdommer og klonal hematopoiese.
Denne studien og andre relaterte studier bekrefter at ctDNA-basert MRD-testing er den viktigste uavhengige risikofaktoren for tilbakefall av stadium I-III kolorektal kreft og kan brukes til å veilede behandlingsbeslutninger, inkludert «eskalering» og «nedgradering» av adjuvant behandling. MRD er den viktigste uavhengige risikofaktoren for tilbakefall etter kirurgi for stadium I-III kolorektal kreft.
Feltet MRD er i rask utvikling med en rekke innovative, svært sensitive og spesifikke analyser basert på epigenetikk (DNA-metylering og fragmentomikk) og genomikk (ultradyp målrettet sekvensering eller helgenomsekvensering). Vi forventer at ColonAiQ® fortsetter å organisere storskala kliniske studier og kan bli en ny indikator for MRD-testing som kombinerer tilgjengelighet, høy ytelse og overkommelig pris, og som kan brukes mye i rutinemessig klinisk praksis.
Referanser
[1] Mo S, Ye L, Wang D, Han L, Zhou S, Wang H, Dai W, Wang Y, Luo W, Wang R, Xu Y, Cai S, Liu R, Wang Z, Cai G. Tidlig deteksjon av molekylær restsykdom og risikostratifisering for stadium I til III kolorektal kreft via sirkulerende tumor-DNA-metylering. JAMA Oncol. 2023 20. april.
[2] «Byrden av tykktarmskreft i den kinesiske befolkningen: har den endret seg de siste årene?», Chinese Journal of Epidemiology, bind 41, nr. 10, oktober 2020.
[3] Tarazona N, Gimeno-Valiente F, Gambardella V, et al. Målrettet neste generasjons sekvensering av sirkulerende tumor-DNA for sporing av minimal restsykdom ved lokalisert tykktarmskreft. Ann Oncol. 1. november 2019;30(11):1804-1812.
[4] Taieb J, André T, Auclin E. Forbedring av adjuvant behandling for ikke-metastatisk tykktarmskreft, nye standarder og perspektiver. Cancer Treat Rev. 2019;75:1-11.