一项简单的血液检测可尽早判断肺癌免疫治疗是否有效

目录

• 要点
• 为何这项研究至关重要
• 研究设计方法
• 谁参与了本研究
• 研究人员如何测量ctDNA应答
• 关键发现：血液检测结果与扫描结果相符
• ctDNA随时间变化的四种模式
• ctDNA应答与生存期
• 扫描结果与血液检测结果不一致时
• 安全性与副作用
• 这对患者意味着什么
• 研究的局限性
• 建议与后续步骤
• 常见问题
• 来源信息

要点

• 在一项50例患者的试验中，当ctDNA清除时，肿瘤DNA血液检测结果与CT扫描结果的匹配率为82%；当ctDNA持续存在时，匹配率为75%。
• ctDNA消失的患者无癌症进展的生存期更长（5.03个月 vs 2.6个月），总生存期也更长（中位值未达到 vs 7.23个月）。
• 该检测有助于厘清模糊的疾病稳定影像结果：80%的患者出现分子进展，而两名患者出现分子缓解且预后良好。
• 副作用在预期范围内；肺炎是最常见的严重副作用，影响50名患者中的5名（10%）。
• 第二个试验阶段将随机分配无分子缓解的患者接受治疗强化或继续治疗，以测试根据结果采取行动是否能改善预后。

这项研究为何重要

液体活检（检测肿瘤DNA片段的血液测试）在免疫肿瘤学领域正日益受到关注，该领域利用免疫系统来对抗癌症。这些测试可以快速且准确地确定治疗是否有效，尤其是在已扩散的晚期癌症（转移性疾病）中。

随着基于免疫的治疗和临床试验的不断扩展，医生面临着现实挑战。患者对同一种药物的反应差异很大。标准影像扫描通常无法快速或足够精确地捕捉治疗效果。

当前的预测性生物标志物（用于预测谁会对治疗产生反应的测试）存在局限性。这些包括程序性死亡配体1 (PD-L1) 表达（在肿瘤细胞上测量的蛋白质）和肿瘤突变负荷 (TMB)，即肿瘤中遗传错误的数量。这两种测试都无法一致地预测哪些患者会受益。

这些空白造成了一种紧迫的需求，即需要分子缓解驱动的方法（由肿瘤DNA变化指导的策略）来解释结果并指导治疗选择。在非小细胞肺癌 (NSCLC)——最常见的肺癌类型中，形势严峻。在美国和加拿大，单独使用pembrolizumab（Keytruda，一种免疫治疗药物）以及pembrolizumab联合铂类化疗均被批准为一线治疗方案。

那么医生如何决定谁应该接受单独的免疫治疗还是联合免疫化疗？目前的测试无法可靠地回答这个问题。这正是循环肿瘤DNA (ctDNA，血液中存在的肿瘤遗传物质) 可能发挥作用的地方，它可以通过追踪实时肿瘤负荷来提供帮助。

尽管如此，在基于血液的ctDNA监测进入常规护理之前，必须回答几个问题。追踪循环肿瘤负荷的最佳方法是什么？哪些ctDNA特征最能捕捉生存情况？测试应该是肿瘤知情（针对每位患者已知的肿瘤突变量身定制）还是肿瘤无关（广泛面板）？什么是ctDNA分子缓解，它何时发生？ctDNA缓解与扫描结果缓解的匹配程度如何？哪些患者从这种分子方法中受益最多？BR.36试验旨在回答这些问题。

研究设计

BR.36是一项国际性、多中心、开放标签、生物标志物导向的2期临床试验。“开放标签”意味着患者和医生都知道接受了哪种治疗。“生物标志物导向”意味着生物学测试的结果指导了研究。该试验在未接受过治疗的NSCLC患者中测试ctDNA分子缓解适应性免疫化疗（根据血液测试结果调整的治疗）。

该试验分为两个阶段。此处报告的1期为观察性阶段。符合标准护理单药pembrolizumab资格的晚期或转移性NSCLC患者加入了一个单臂研究。研究人员使用连续的液体活检（重复抽血）来寻找ctDNA分子缓解的最佳定义和时间点，并检查其与放射学响应（CT扫描显示的结果）的一致性。

第2期将是干预性的随机部分。它将测试根据ctDNA分子缓解调整治疗是否确实能改善预后。

主要资格标准包括：

• 临床可操作的EGFR和ALK突变阴性的转移性NSCLC（具有各自靶向药物的特定基因改变）
• 无既往免疫检查点抑制剂治疗（解除免疫系统刹车机制的药物）
• 无既往化疗
• PD-L1表达水平至少为1%

在治疗前采集血液样本，分别在周期1第1天（C1D1，即任何药物给药前的基线）、周期2第1天（C2D1，约3周后）和周期3第1天（C3D1，约6周时）。Pembrolizumab每3周给药一次。

影像学评估采用RECIST 1.1版和iRECIST（免疫特异性疗效标准，因免疫治疗可能导致肿瘤在影像上看似增大，即使实际上正在缩小而制定）。扫描每6周进行一次，直至第12周，之后延长间隔。

研究人员假设超过80%的转移性非小细胞肺癌（NSCLC）患者血浆中可检测到肿瘤突变。基于此，他们计算出50名患者可提供可接受的灵敏度（正确识别真实缓解的能力）和特异度（正确识别真实无缓解者的能力）。

该试验于2019年10月17日开放入组，并于达到目标后于2022年4月5日关闭入组。首位患者于2020年5月26日入组，末位患者于2022年4月5日入组。所有50名患者均至少随访12周，数据库于2022年9月20日锁定。中位随访时间为13.5个月（范围2.5–23.0个月；95%置信区间[CI]：6.9–14.5个月）。置信区间是一个可能包含真实值的范围。发生了两例主要方案违背，原因是实验室或影像学评估的时间不匹配。

谁参与了研究

该研究入组了50名患者，中位年龄为65.5岁（范围50–87岁）。该人群在某些方面代表了典型的肺癌群体特征，但也具有一些重要特点。

• 性别：女性占52%（26名患者），男性占48%（24名患者）
• 种族：白人占82%（41名患者），亚裔占8%（4名），黑人占4%（2名），未报告占6%（3名）
• 年龄：56%的患者为65岁或以上（28名患者）；44%的患者未满65岁（22名患者）
• 体能状态：76%的患者ECOG PS评分为1（38名患者），意味着有轻微症状但仍能进行日常活动；24%的患者ECOG PS评分为0（12名患者），意味着完全活跃
• 吸烟史：98%的患者为既往吸烟者（49名患者），一生中吸烟超过100支；24%的患者目前仍在吸烟（12名患者）
• 既往治疗：92%的患者无既往全身治疗史（46名患者）；46%的患者接受过既往放疗（23名患者）
• 分期：98%的患者为IV期疾病（49名患者）；1名患者为IIIB期
• 组织学类型：76%的患者为腺癌（38名患者），12%为鳞状细胞癌（6名），12%为其他类型（6名）
• PD-L1：96%的患者肿瘤比例评分（TPS，显示该标志物的肿瘤细胞百分比）≥50%（48名患者）；2名患者（4%）为1–49%

有两名患者因在第一次治疗周期内、任何影像学检查完成前出现症状性进展、急性恶化或死亡，而无法评估影像学缓解。其余96%（50名患者中的48名）可评估基于扫描的缓解情况，这支持了在该人群中进行重新分期扫描的可行性。

研究人员如何测量ctDNA缓解

研究人员采用了一种不依赖肿瘤类型、并参考白细胞（WBC）信息的下一代测序（NGS）方法。简单来说，他们对血液血浆中的DNA进行广泛测序，并对白细胞的DNA进行测序，以过滤掉来自正常血细胞而非癌症的变异。

在82个独特的血浆变异（血液中发现的遗传改变）中，团队确认了每个变异的细胞来源：

• 14个变异（17%）来源于克隆性造血，这是血细胞形成的与年龄相关的改变，可能模拟癌症信号
• 4个变异（5%）为胚系变异（出生时遗传）
• 64个变异（78%）来源于肿瘤

胚系变异和克隆性造血变异被排除在进一步分析之外。此过滤步骤至关重要，因为它可防止误报。

该检测表现出极高的灵敏度。二项式模型估计，在突变等位基因频率（MAF，携带突变的DNA拷贝比例）为0.30%时，检测变异的灵敏度中位数超过99%，在0.20% MAF时为93%。这两个阈值覆盖了在第1个周期检测到的95%（53/56）的肿瘤特异性变异。三个已知的癌症热点在极低水平被检出：KRAS G12A为0.19% MAF（患者BR360030），NRAS Q61L为0.14%（BR360041），以及KRAS G12C为0.14%（BR360048）。这些发现共同证实该检测能够灵敏地检出循环肿瘤DNA突变。

研究团队追踪了从基线到治疗中时间点来源于肿瘤的血浆突变的最高突变等位基因频率（maxMAF）。maxMAF清除标志着分子缓解（mR）。maxMAF持续存在表明分子疾病进展（mPD）。

在50名参与者中，有5人因错过血浆采集或扫描结果不可评估而无法评估循环肿瘤DNA分子缓解情况。在剩余的45名患者中，10人在整个过程中未检测到循环肿瘤DNA。因此，有35名患者（77.8%）可评估循环肿瘤DNA分子缓解情况。22.2%（10/45）的未检测到循环肿瘤DNA率与假设的20%无显著差异（P = 0.82）。值得注意的是，可评估亚组患者（n = 35）的无进展生存期和总生存期与全研究人群（n = 50）相同，表明该亚组具有代表性。

在35名可评估患者中，15人属于分子缓解类别，可评估分子缓解率为43%（90% CI：0.29–0.58）。

关键发现：血液检测结果与扫描结果一致

该试验达到了其主要终点。分子缓解对RECIST最佳总体反应的灵敏度为82%（90% CI：52–97%），特异性为75%（90% CI：56.5–88.5%）。通俗地说，在扫描显示肿瘤缩小的100名患者中，血液检测正确识别了约82人；在扫描显示未缩小的100名患者中，血液检测正确识别了约75人。

灵敏度和特异性均超过了预设的70%目标。两项指标的95%置信区间下限也均超过50%，意味着结果不太可能是偶然现象。循环肿瘤DNA分子缓解的中位时间为2.1个月（90% CI：1.5–2.6个月）。

当研究人员使用iRECIST（免疫特异性反应标准）而非RECIST时，分子缓解的灵敏度为83%（90% CI：56–97%），特异性为78%（90% CI：60–91%）。同样，两项指标的下限均优于50%。

作为扫描整体表现的背景参考：RECIST最佳总体缓解率为32%（90% CI：21–44%），显著低于假设的45%（P = 0.04）。iRECIST最佳总体缓解率为36%（90% CI：25–49%），与假设的45%无显著差异（P = 0.13）。RECIST影像学缓解的中位持续时间为10.1个月（90% CI：5.6–19.2个月），iRECIST为9.7个月（90% CI：5.6–10.7个月）。

循环肿瘤DNA随时间变化的四种模式

研究人员确定了四种不同的循环肿瘤DNA动力学模式（即循环肿瘤DNA水平随时间的变化）：

1. 第2周期第1天（约3周）时循环肿瘤DNA maxMAF清除
2. 第3周期第1天（约6周）时maxMAF清除
3. 第2或第3周期时maxMAF降低超过85%
4. 循环肿瘤DNA持续存在（无有意义的清除）

在15名实现循环肿瘤DNA清除的患者中，有2人在第2周期仍可检测到循环肿瘤DNA，但在第3周期时清除。这2人被归类为分子缓解组。另外2名患者显示maxMAF显著降低（超过85%但未完全清除），被归类为分子疾病进展组。

循环肿瘤DNA缓解与生存

获得分子缓解的患者癌症进展前的生存时间更长。分子缓解（mR）患者的中位无进展生存期（PFS，即疾病进展前的时间）为5.03个月，而分子进展（mPD）患者为2.6个月。

总生存期（OS）的差异更为显著。分子缓解患者的中位总生存期未达到（意味着在分析时超过一半的患者仍然存活），而分子进展患者为7.23个月。

作为对比，RECIST疗效评估在区分患者方面效果较差。RECIST完全或部分缓解（CR/PR）患者的中位无进展生存期为8.31个月，而疾病稳定或进展（SD/PD）患者为4.27个月；中位总生存期未达到，而后者为16.89个月。

在事后分析（主要结果完成后的额外分析）中，研究人员检查了RECIST疾病稳定患者的混合群体。同时具有分子缓解的疾病稳定患者（n = 2）的无进展生存期和总生存期均未达到，而具有分子进展的疾病稳定患者（n = 8）分别为4.27个月（无进展生存期）和8.08个月（总生存期）。这表明循环肿瘤DNA检测可以区分出影像学检查 alone 无法区分的群体。

循环肿瘤DNA缓解的深度也预测了影像学反应。受试者工作特征曲线下面积（AUC，衡量预测准确性的指标，0.5表示与偶然机会无异，1.0表示完美）在第2周期第1天评估时为0.77（CI：0.59–0.94），第3周期第1天评估时为0.81（CI：0.67–0.95）。其他循环肿瘤DNA指标也出现了类似结果。平均突变等位基因频率（MAF）的变化和中位MAF预测了影像学RECIST反应，在第2周期两项指标的AUC均为0.78（CI：0.62–0.95），在第3周期平均MAF为0.82（CI：0.68–0.95），中位MAF为0.81（CI：0.67–0.95）。

研究人员还探索了基线最大突变等位基因频率（maxMAF，治疗前的循环肿瘤DNA水平）与预后的关系。达到影像学反应的患者其基线maxMAF与未达到反应的患者相比无显著差异（Wilcoxon P = 0.43）。然而，基线时循环肿瘤DNA不可检测的10名患者，其无进展生存期和总生存期在数值上长于可检测的35名患者：中位无进展生存期8.31个月 versus 2.96个月，中位总生存期16.89个月 versus 10.94个月。

当研究人员将连续基线maxMAF与总生存期进行检验时，在调整循环肿瘤DNA分子缓解状态后，它与生存率无显著关联（风险比 [HR] = 0.986，95% CI：0.946–1.027，P = 0.56）。风险比用于比较组间的风险。相比之下，循环肿瘤DNA动力学和分子缓解是预后的最强预测因子（HR = 0.158，95% CI：0.052–0.48）。这表明最重要的不是患者起始时的肿瘤DNA量，而是治疗过程中该量的变化。

作为事后分析的一部分，研究人员测试了不同的基线maxMAF截断值。使用3%作为阈值时，maxMAF低于3%的敏感性和特异性分别为80%和69%，maxMAF为3%或更高的敏感性和特异性分别为83%和88%。使用4%作为阈值时，maxMAF低于4%的敏感性和特异性分别为88%和69%，maxMAF为4%或更高的敏感性和特异性分别为67%和88%。这些分析的统计效力有限，但支持循环肿瘤DNA缓解评估在广泛突变水平范围内的稳定性。

当影像学与血液检测结果不一致时

循环肿瘤DNA与影像学反应大体一致，但存在重要的例外情况。

• 所有在第6周（第3周期第1天）达到RECIST完全或部分缓解的患者均具有循环肿瘤DNA分子缓解。
• 患者BR360019在第6周和第12周均出现影像学疾病进展，但显示出循环肿瘤DNA分子缓解。该患者的总生存期为14.1个月，且在数据锁定时仍在持续。血液检测捕捉到了影像学遗漏的治疗获益。
• 患者BR360041出现了影像学部分缓解，这与循环肿瘤DNA分子进展不一致。循环肿瘤DNA结果更好地反映了该患者仅1.47个月的短暂影像学反应。
• 在影像学显示疾病稳定的患者中（n = 10），大多数（80%）被归类为分子进展，而两名患者显示出分子缓解。同时具有分子缓解和影像学稳定疾病的患者BR360017，其无进展生存期和总生存期超过13个月仍在持续。

在免疫检查点阻断治疗期间，影像学反应评估具有挑战性，可能无法精确反映肿瘤负荷的动态变化。这些病例表明，对循环肿瘤负荷进行分子追踪可以快速且更准确地捕捉长期预后，尤其是在影像学显示疾病稳定的异质性患者群体中。

安全性与副作用

不良事件落在该类药物历史上报告的免疫相关副作用的预期范围内。该研究记录了一例4级（严重）事件和20例3级（严重但不危及生命）事件。

最常见的严重不良事件是肺炎（肺组织炎症），报告有5名患者（10%）。

发生了4例5级事件（死亡）。两例由疾病进展引起，两例可能与药物毒性有关。

在入组的50名患者中，有两名因在第1周期期间出现症状性进展、急性恶化或死亡且未进行影像学检查，而无法评估影像学反应。这提醒我们，部分晚期肺癌患者在治疗显示出可测量的获益之前病情会迅速恶化。

这对患者的意义

这项试验表明，一项简单的血液检测可以尽早识别 pembrolizumab 是否正在发挥作用。该检测结果与影像学检查结果高度吻合，并能识别出生存期更长的患者，其效果有时优于仅依靠影像学检查。

其临床相关性在多个方面具有重要意义：

• 更早获得疗效反馈。 循环肿瘤DNA (ctDNA) 分子缓解的中位时间为 2.1 个月。影像学检查通常需要更长时间才能呈现清晰的图像，而且免疫治疗有时会在肿瘤缩小前使肿瘤在影像上看起来更大。
• 更好地甄别疾病稳定患者。 显示“疾病稳定”的影像学检查结果往往存在歧义。ctDNA 检测可以将病情良好的患者与癌症正在悄然进展的患者区分开来。
• 预测生存期。 获得分子缓解的患者，其无进展生存期（5.03 个月对比 2.6 个月）约为未获得缓解者的两倍，总生存期也显著更长（中位值未达到对比 7.23 个月）。
• 避免不必要的毒性。 如果血液检测能尽早标记出可能的无应答者，这些患者可以更早地转用其他可能更有效的治疗方案。

重要的是，基线时循环肿瘤DNA (ctDNA) 不可检测的患者无论何种情况均表现良好。他们的中位无进展生存期（PFS）为 8.31 个月，中位总生存期（OS）为 16.89 个月。这表明起始阶段较低的肿瘤 DNA 信号本身就是一个有利的征兆。

研究的局限性

应认识到存在若干局限性。这是一项单臂观察性研究，因此没有对照组合来检验根据 ctDNA 结果采取行动是否确实能改变结局。这正是第二阶段的目的。

45 名患者中有 10 名（22.2%）的循环肿瘤DNA (ctDNA) 不可检测，这意味着他们完全无法评估分子缓解情况。这限制了该方法应用的广泛性。

试验队列中 82% 为白人，因此结果可能无法完全推广到更多样化的人群。大多数参与者（96%）的 PD-L1 表达率为 50% 或更高，且大多数为腺癌。这些发现可能不适用于 PD-L1 水平较低或其他肿瘤类型的患者。

总体 RECIST 缓解率（32%）低于研究人员假设的 45%，这可能反映了研究人群的真实世界特征。关于基线最大等位基因频率 (maxMAF) 阈值（3% 和 4%）的事后分析统计效力有限，因此这些特定截断值需要在更大规模的研究中加以确认。

建议与下一步计划

BR.36 试验达到了其主要终点，其发现现已纳入第二阶段。即将开展的第二阶段将以循环肿瘤DNA (ctDNA) 为导向、进行干预，并根据分子缓解情况调整治疗。换言之，治疗决策将根据血液检测结果进行调整。

在第二阶段，被识别为有进展风险的患者（即未获得分子缓解者）将被随机分配至以下两条路径之一：

1. 治疗强化（增加或更换疗法）
2. 继续当前治疗

这种设计将直接检验根据循环肿瘤DNA (ctDNA) 结果采取行动是否能改善患者结局，这是第一阶段无法回答的问题。

对于当今的患者和照护者，本研究带来了一些实际要点：

1. 请咨询您的肿瘤科团队，在您的情况下是否可以进行循环肿瘤DNA（也称为液体活检）检测。这可能属于临床试验的一部分，而非常规诊疗。
2. 了解影像学检查和血液检测结果可能出现不一致的情况。您的医疗团队应综合评估这两方面的信息。
3. 讨论“疾病稳定”影像学结果的含义。分子检测可能有助于明确您是否真正产生了治疗反应。
4. 如有新发或加重的症状（如呼吸困难或咳嗽），请及时报告，因为肺炎是本次研究中最常见的严重副作用，影响了10%的患者。
5. 如果您患有晚期非小细胞肺癌且即将开始免疫治疗，请咨询临床试验事宜，因为该领域正在积极完善个性化治疗的方案。

常见问题

什么是循环肿瘤DNA，如何对其进行检测？

循环肿瘤DNA是悬浮在血液中的肿瘤DNA。在一项包含50名患者的试验中，研究人员使用了一种广泛的血液检测技术，同时对白细胞进行测序以排除正常变异。他们追踪了治疗前和治疗期间肿瘤突变负荷的最高水平。该信号的清除意味着分子缓解；持续存在则意味着分子进展。

哪些患者符合入组条件？

符合条件的患者为既往未接受过治疗的晚期非小细胞肺癌患者，且无EGFR或ALK突变；此前未接受过免疫治疗或化疗；PD-L1表达水平至少为1%。在入组的50名患者中，96%的患者PD-L1表达水平≥50%，98%的患者为IV期疾病。

血液检测结果与CT扫描结果的一致性如何？

在包含50名患者的试验中，当循环肿瘤DNA清除时，其与影像学显示肿瘤缩小的匹配率为82%。当循环肿瘤DNA持续可检测时，其与影像学显示无反应的匹配率为75%。两项结果均超过了预设的70%目标，表明血液检测结果与影像学结果在大多数患者中是一致的。

血液检测结果对生存率有何意义？

循环肿瘤DNA消失的患者无癌进展生存期更长：5.03个月，而循环肿瘤DNA持续存在者为2.6个月。总生存期也更长；清除组的中位总生存期未达到，而持续组为7.23个月。这些发现来自一项包含50名患者的试验。

在本研究中，pembrolizumab的副作用有哪些？

副作用在该类药物预期范围内。试验记录了一例严重（4级）事件和20例严重但非危及生命（3级）事件。最常见的严重副作用是肺炎（肺部炎症），发生在5/50名患者中（10%）。共有4例死亡，其中2例由疾病进展导致，2例可能由药物毒性引起。

该研究的下一步计划是什么？

该试验包含第二阶段，目前正在进行中。对于没有获得循环肿瘤DNA分子缓解（即存在进展风险）的患者，将随机分配至强化治疗组或继续当前治疗方案。这一阶段旨在验证根据血液检测结果采取行动是否能真正改善预后，这是第一阶段无法回答的问题。

如果我的影像学检查显示“疾病稳定”，这意味着什么？

在试验中，显示疾病稳定的影像学结果存在歧义。在这10例患者中，80%出现分子进展，而2例出现分子缓解。这两例患者的无进展生存期和总生存期均超过13个月。循环肿瘤DNA检测可能有助于澄清疾病稳定是否真正反映治疗获益，还是隐匿性进展。

如果我患有晚期非小细胞肺癌，且影像学检查显示在帕博利珠单抗治疗下疾病稳定，我应该在什么时候寻求关于循环肿瘤DNA检测的第二诊疗意见？

影像学检查显示的疾病稳定具有不确定性，而循环肿瘤DNA检测可以将病情良好的患者与癌症正在悄然进展的患者区分开来。在疾病稳定的患者中，80%被归类为分子进展，而两名患者显示出分子缓解，其无进展生存期和总生存期均超过13个月。第二诊疗意见有助于解读影像学检查显示的稳定是否反映真正的缓解，以及您的情况是否有条件进行循环肿瘤DNA检测，这可能通过临床试验实现。Diagnostic Detectives Network 提供独立的专家第二诊疗意见。

来源信息

Original article title: ctDNA response after pembrolizumab in non-small cell lung cancer: phase 2 adaptive trial results

Authors: Valsamo Anagnostou, Cheryl Ho, Garth Nicholas, Rosalyn A. Juergens, Adrian G. Sacher, Andrea S. Fung, et al.

Publication: Nature Medicine, Volume 29, October 2023, pages 2559–2569

DOI: https://doi.org/10.1038/s41591-023-02598-9

ClinicalTrials.gov ID: NCT04093167

Received: 14 March 2023; Accepted: 19 September 2023; Published online: 9 October 2023

这篇面向患者的文章基于同行评审的研究。