cfDNA浓度及完整性在癌症中的诊断及预后价值_应超.pdf

实用医学杂志2023年第39卷第9期The Journal of Practical Medicine2023 Vol.39 No.9综 述doi：10.3969/j.issn.10065725.2023.09.022基金项目：国家重点研发计划（编号：2021YFC2501205）通信作者：蔡彦宁Email：，丁晖Email：cfDNA浓度及完整性在癌症中的诊断及预后价值应超1，2，3丁晖1，2，3蔡彦宁1，2，3，41首都医科大学宣武医院神经生物学研究室（北京100053）；2教育部神经变性病重点实验室（北京100053）；3国家老年疾病临床医学研究中心（北京100053）；4首都医科大学宣武医院临床样本中心（北京100053）【摘要】癌症在世界范围内是一个重大的公共健康问题，有效的早期干预以及疗效监视可以降低肿瘤患者的发生以及死亡风险。在多数癌症中，外周血循环游离DNA（Circulating cellfree DNA，cfDNA）浓度及其完整性可能是一类有效的早期诊断、进展期患者识别以及预后监测指标。本文旨在综述cfDNA浓度及其完整性在不同癌症中的诊疗效能，并与当前临床上常用的肿瘤标志物进行对比，探讨该指标在临床实践中的应用价值以及前景。【关键词】循环游离DNA；完整性；诊断；预后【中图分类号】R733Diagnostic and prognostic value of cfDNA concentration and integrity in cancerYING Chao*，DING Hui，CAI Yanning.*Neurobiology Laboratory，Xuanwu Hospital，Capital Medical University，Key Laboratory of Neurodegenerative Diseases，Ministry of Education，National Clinical Research Center for Geriatric Diseases，Departmentof Clinical Biobank，Beijing 100053，ChinaCorresponding author：Cai YanningEmail：；DING HuiEmail：【Abstract】Cancer is a major public health problem worldwide，and effective early intervention and efficacy surveillance can reduce the risk of oncology and death in patients.In most cancers，circulating cellfree DNA（cfDNA）concentration and its integrity may be an effective indicator for early diagnosis，progressive patient identification，and prognostic monitoring.The purpose of this paper is to review the efficacy of cfDNA concentration andits integrity in the diagnosis and treatment of different cancers，and to compare it with the current tumor markerscommonly used in clinical practice to explore the value and prospect of this index in clinical practice.【Key words】circulating free DNA；integrity；diagnosis；prognosis2000 年以来，我国癌症发病及死亡率均呈上升趋势1。早期筛查可以避免因延误诊断而导致的不良后果，理想的筛查应是微创、低成本且高参与，并提供最小的假阴性或假阳性2，3。现有筛查手段包括乳腺癌钼靶、结直肠癌结肠镜、肺癌低剂量螺旋 CT 以及血清肿瘤标志物等虽改善了癌症相关死亡率，但存在诊断效能低、价格高、侵入性强等问题4，5，仍需可靠的生物标志物用于辅助癌症早期诊断或预后监测。cfDNA 是游离于细胞外的内源性 DNA，经细胞凋亡或坏死释放入血液等体液中6，7。cfDNA完整性是衡量 cfDNA 片段化程度的指标8，正常生理条件下 cfDNA 水平较低，细胞凋亡是 cfDNA的主要来源，此时 cfDNA 呈大小均匀约 180 bp 的DNA片段；在癌症患者中，除凋亡外，肿瘤细胞坏死会产生大量不均匀的长DNA片段，从而具有更高的完整性9。此外，早期肿瘤体积较小，外周血中肿瘤相关标记物以少量形式存在；肿瘤的异质性使得在血液中寻找含有肿瘤突变信息的cfDNA较为困难2。基于cfDNA浓度及完整性的液体活检独立于肿瘤突变特征，理论上代表所有肿瘤，已在肿瘤诊疗领域受到极大关注1017。本文综述了cfDNA浓度及完整性作为不同癌症生物标志物的研究进展，以更好阐明其在实际临床工作中的应用价值。1cfDNA 浓度和完整性在肿瘤诊断中的应用1.1肺癌2016年，中国肺癌发病及死亡人数均居恶性肿瘤首位，五年生存率从期55.5%降至期 5.3%18。早期干预提供了良好生存及预后机1185实用医学杂志2023年第39卷第9期The Journal of Practical Medicine2023 Vol.39 No.9会，但约60%患者是转移后确诊，错失最佳治疗周期19，20，其原因包括疾病本身缺乏早期症状、筛查成本无法负担、缺乏早期特异诊断方法等21。虽然低剂量螺旋 CT 已用于早期筛查，但因辐射暴露、成本效益等原因，其使用受到限制22。基于cfDNA浓度及完整性的分析可能在肺癌早期诊断中发挥重要作用。Shimaa等23人使用实时荧光定量 PCR（Quantitative Realtime PCR，qPCR）测定了60 名非小细胞肺癌患者（Nonsmall cell lung cancer，NSCLC）、40名慢性阻塞性肺疾病患者（Chronic obstructive pulmonary disease，COPD）和 40 名健康对照者血清 cfDNA 浓度（ALU115）及完整性（ALU247/ALU115），发现 NSCLC 组 cfDNA 浓度、ALU247、完整性及癌胚抗原（Carcinoembryonic antigen，CEA）浓度均显著高于COPD组及对照组；接收者操作特征曲线（Receiver Operating Characteristic Curve，ROC）分析显示，cfDNA浓度、ALU247及完整性鉴别 NSCLC 与健康对照的 ROC 曲线下面积（Area Under Curve，AUC）为 0.98、0.93、0.65，而CEA仅为0.75。另有文献报道，Leng等24人对106名NSCLC、105名结核病患者和107名健康对照者血清cfDNA 浓度及凋亡指数（ALU115/ALU247）进行研究，发现 NSCLC 组 cfDNA 浓度及凋亡指数显著高于结核病组和对照组；ROC 曲线分析显示cfDNA 浓度（AUC=0.747，95%CI：0.680 0.814）及凋亡指数（AUC=0.759，95%CI：0.692 0.825）在区分 NSCLC 和健康对照方面优于传统肿瘤标志物 CA125 和 CEA，但不如 NSE。同时 cfDNA 浓度（AUC=0.628，95%CI：0.553 0.703）以及凋亡指数（AUC=0.722，95%CI：0.651 0.792）区 分NSCLC 和 结 核 病 的 表 现 优 于 CA125、NSE 和CEA。同样，Adam 等25人入组了 65 名 NSCLC 患者、28 名良性肺结节患者和 16 名健康对照者。结 果 提 示：与 良 性 肺 结 节 组 和 对 照 组 相 比，NSCLC 组的 cfDNA 浓度显著升高，对照组 cfDNA完整性（Ctactin400Ctactin100）显著低于NSCLC 组或良性肺结节组。ROC 曲线分析表明 cfDNA 浓度及完整性在区分 NSCLC 患者与良性肺结节患者和对照者的 AUC 分别为 0.80（95%CI：0.70 0.84）、0.80（95%CI：0.70 0.85）。因此，cfDNA浓度及完整性有望成为诊断早期肺癌的一个生物标志物，同时在与一些良性肺部疾病的鉴别诊断上也有一定的潜力。1.2结直肠癌2016 年，中国结直肠癌（Colorectal cancer，CRC）发病及死亡人数分别居恶性肿瘤第二、第四位18，CRC五年生存率从期90%降至期14%26。结肠镜是预防CRC的重要手段，但其侵入性以及复杂的肠道准备使患者的依从性降低27，且结肠镜在降低死亡率方面也未明显获益28。已多项研究表明基于cfDNA浓度及完整性的液体活检在CRC早期诊断中具有较大潜力，如Hao 等29人使用qPCR 测定了205例CRC 患者、63例肠息肉患者及110例健康对照者血清cfDNA 浓度及完整性（ALU247/ALU115）后发现，肠息肉患组和对照组之间cfDNA浓度和完整性无统计学差异，但均显著低于CRC组；同时，CRC组与对照组CEA 水平差异显著。进一步研究发现，cfDNA 浓度、完整性及CEA水平区分CRC患者与对照者的AUC 分别为 0.85（95%CI：0.81 0.91）、0.89（95%CI：0.85 0.93）以及0.78（95%CI：0.72 0.84）。另一项包含60名CRC 患者以及24名健康对照者研究发现：CRC 患者 cfDNA 完整性（ALU247/115）显著高于对照者，其中DukesA 或B期CRC 患者cfDNA完整性显著高于对照组，DukesC或D期CRC患者cfDNA完整性显著高于DukesA或B期的CRC患者。cfDNA 完整性在区分 CRC 患者和对照者的AUC 为 0.828（95%CI：0.728 0.929），其敏感性显著高于 CEA 或 CA199，且完整性与 CEA 和/或CA199所结合的敏感性与仅有完整性的敏感性相比无统计学差异30。此外，Mead等31人测定了35名健康对照者、26名良性结直肠腺瘤患者和24名CRC 患者血浆 cfDNA 中 ALU 和 LINE 序列浓度并计算了 ALU115/ALU247、Line179/Line1300 比值。结果提示：与对照者相比，除 CEA 外，CRC 患者cfDNA 浓 度（Line179）、ALU247 浓 度、Line179/Line1300 和 ALU115/247 均显著升高；ROC 曲线显示 ALU115/247 是区分 CRC 患者与对照者的最佳单一标记物（AUC=0.772），而 CEA 的 AUC 仅为0.574。同时，所有肿瘤患者（良性+恶性）cfDNA浓度和ALU247浓度较对照者均显著升高，但CEA浓度未见统计学差异。ROC曲线显示cfDNA浓度是区 分 肿 瘤 患 者 与 对 照 者 的 最 佳 单 一 标 记 物（AUC=0.756），而 单 独 使 用 CEA 的 AUC 仅 为0.586；进一步研究发现联合使用四个标记物（Line179、ALU247、线 粒 体 DNA 和 ALU115）的AUC 为 0.810，结合 CEA 水平后 AUC 为 0.855。这些结果均提示cfDNA浓度以及完整性有作为结直肠癌早期诊断以及鉴别诊断候选标志物的潜能。1.3胃癌2016 年，中国胃癌（Gastric carcinoma，GC）发病及死亡人数均居恶性肿瘤第三18。早期GC 患者