9月25日，華中科技大學(xué)與深圳華大生命科學(xué)研究院、國家婦產(chǎn)疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心以及江南大學(xué)的研究人員合作在期刊《Advanced Science》上發(fā)表了題為“Plasma Cell-Free DNA Concentration and Fragmentomes Predict Neoadjuvant Chemotherapy Response in Cervical Cancer Patients”的研究論文，本研究中，研究人員分析了84例宮頸癌患者的285份血漿游離DNA（cfDNA）樣本的濃度，并探討了新輔助化療（NACT）治療期間cfDNA片段組學(xué)特征的臨床意義。與有良好響應(yīng)的患者相比，對NACT治療有不良響應(yīng)的患者在初始治療周期后的cfDNA水平顯著升高。在初始血漿中觀察到具有不同NACT響應(yīng)的患者之間cfDNA端位譜和啟動子覆蓋的不同特征。值得注意的是，DNASE1L3分析進一步證明了cfDNA特征與化療抵抗之間的內(nèi)在聯(lián)系。此外，啟動子周圍的轉(zhuǎn)錄起始位點（TSS）覆蓋揭示了與化療抵抗相關(guān)的生物學(xué)過程的改變，并反映了預(yù)測化療響應(yīng)潛力的價值。這些預(yù)測性生物標(biāo)志物的研究成果可以優(yōu)化宮頸癌患者的治療選擇，減少不必要的治療，并有助于制定個性化的治療策略。
背景知識
宮頸癌（CC）仍然是全球女性常見的癌癥和主要的死亡原因之一，2020年全球約有60.4萬例新診斷病例，導(dǎo)致34.2萬例死亡。盡管局部CC的預(yù)后相對較好，但晚期、轉(zhuǎn)移性或復(fù)發(fā)性CC的5年生存率僅為16.5%。此外，盆腔放療會給癌癥幸存者帶來許多潛在的長期后果，嚴(yán)重影響他們的整體生活質(zhì)量。因此，迫切需要探索替代治療方案和生物標(biāo)志物，以有效應(yīng)對這一致命腫瘤并改善預(yù)后結(jié)果。
自1980年代以來，輔助性化療（NACT）已被廣泛應(yīng)用于治療各種實體腫瘤。越來越多的臨床試驗證據(jù)支持NACT在改善早期和晚期癌癥患者生存結(jié)果方面的優(yōu)越性。同時，在宮頸癌中，以紫杉醇為基礎(chǔ)的化療也顯示出良好的療效。NACT的使用提供了幾個潛在的優(yōu)勢，包括提高局部控制、消除微小轉(zhuǎn)移和與同期放化療相比具有更有利的毒性特征。然而，盡管有這些優(yōu)點，仍有一些患者對這種治療方案的響應(yīng)不佳，導(dǎo)致手術(shù)日期推遲和嚴(yán)重的不良響應(yīng)。因此，建立早期預(yù)測治療響應(yīng)的指標(biāo)以確保每個患者的有效響應(yīng)、減少不必要的毒性并改善患者預(yù)后至關(guān)重要。
近年來，細(xì)胞游離DNA（cfDNA）技術(shù)的發(fā)展為腫瘤負(fù)荷評估和癌癥治療效果評估提供了新的途徑。研究人員報告稱，手術(shù)時血液中DNA水平較高的患者通?；加懈咔忠u性的疾病。研究人員發(fā)現(xiàn)，在局部進展性肝細(xì)胞癌患者中，cfDNA水平的倍增程度越高，預(yù)后越差。cfDNA定量被認(rèn)為是評估侵襲性疾病的有價值的工具，并且cfDNA水平的倍增程度越高，預(yù)后越差。
臨床特征和cfDNA特征對NACT響應(yīng)的預(yù)測性能
為了探索臨床特征和cfDNA特征在預(yù)測NACT療效方面的價值，研究人員使用ROC曲線分析評估了臨床變量（年齡、腫瘤分期、腫瘤大小和SCC-Ag）和cfDNA參數(shù)（cfDNA比值和motif比值）在區(qū)分宮頸癌對NACT無響應(yīng)患者方面的臨床效能。在對兩組（非響應(yīng)者15例和響應(yīng)者24例）的所有基線臨床變量（年齡、分期、腫瘤大小和血清SCC-Ag水平）進行預(yù)測NACT響應(yīng)時，年齡、分期、腫瘤大小和SCC-Ag的AUC值顯著較低，范圍為0.52至0.63。采用多因素邏輯回歸建立基于年齡、分期、腫瘤大小和血清SCC-Ag水平（基線）的NACT響應(yīng)預(yù)測模型?；谒膫€臨床變量的臨床分類器對區(qū)分非響應(yīng)者和響應(yīng)者的預(yù)測能力較差，其AUC值為0.62（95%置信區(qū)間為0.43至0.81）。相比之下，如圖1a所示，cfDNA比值在兩組1和2中均表現(xiàn)出良好的臨床性能，其AUC值分別為0.85和0.83。來自第2組的非應(yīng)答者（n=8）和應(yīng)答者（n=12）的初始血漿樣本中，模式比值的預(yù)測鑒別性能也很好（AUC=0.81）。
圖1：臨床變量和cfDNA特征在預(yù)測非應(yīng)答者中的應(yīng)用
CC患者細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外DNASE1L3活性
已經(jīng)證明，DNASE1L3在血漿cfDNA的降解和帶有C端的cfDNA的產(chǎn)生中發(fā)揮著重要作用。研究人員使用ELISA法測量了8例宮頸癌患者初始血漿中的DNASE1L3水平（如圖2a所示）。cfDNA分子的C端比例與DNASE1L3水平呈顯著正相關(guān)（Spearman r = 0.738, p = 0.046）。血漿中cfDNA的A/T/G片段頻率與DNASE1L3水平無顯著相關(guān)性。這一觀察結(jié)果證實了DNASE1L3在塑造人類cfDNA特征方面的作用?？紤]到非響應(yīng)者中以“C”開頭的模式有顯著下調(diào)，研究人員進一步探索了DNASE1L3在宮頸癌中的表達(dá)及其對化療敏感性和腫瘤進展的影響。使用組織芯片（TMA）評估了DNASE1L3在腫瘤（n = 99）和正常（n = 17）宮頸組織中的表達(dá)及其預(yù)后意義（見實驗部分）。圖2b展示了腫瘤和正常宮頸組織中DNASE1L3表達(dá)的代表性免疫組織化學(xué)染色結(jié)果。根據(jù)圖2c，腫瘤組織的DNASE1L3 IHC評分顯著低于正常組織（中位數(shù)：2.0 vs 4.5，p值<0.0001），表明腫瘤組織中DNASE1L3表達(dá)水平顯著降低。研究人員進一步分析了TCGA數(shù)據(jù)庫中306例宮頸癌患者的腫瘤組織和22例正常宮頸組織的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)。結(jié)果顯示，與正常宮頸樣本相比，宮頸癌樣本中DNASE1L3表達(dá)同樣顯著降低，這表明DNASE1L3的失調(diào)可能在宮頸癌的發(fā)展和進展中發(fā)揮作用。
圖2：DNASE1L3是影響腫瘤發(fā)生、進展和cfDNA特征形成的關(guān)鍵因素
然后研究人員根據(jù)DNASE1L3表達(dá)值的閾值將患者分為高表達(dá)組和低表達(dá)組。如圖2e所示，展示了高表達(dá)（IHC評分≥3）和低表達(dá)（IHC評分<3）的代表性免疫組織化學(xué)染色結(jié)果。對機構(gòu)數(shù)據(jù)庫進行生存分析發(fā)現(xiàn)，腫瘤組織中DNASE1L3低表達(dá)與患者顯著降低的無病生存期（DFS）（Log-rank p=0.0037）和總生存期（OS）（Log-rank p=0.0009）相關(guān)，如圖2f所示。此外，研究人員分析了TCGA數(shù)據(jù)庫中患者的預(yù)后情況，將他們分為高表達(dá)組（n=73，前25%）和低表達(dá)組（n=73，后25%）。同樣，低DNASE1L3表達(dá)的患者顯示出降低的無病生存期（Log-rank p=0.015）和總生存期（Log-rank p=0.02）。為了進一步研究DNASE1L3表達(dá)在化療響應(yīng)中的功能意義，研究人員在兩個宮頸癌細(xì)胞系中進行了DNASE1L3的siRNA敲低實驗。結(jié)果證實，DNASE1L3表達(dá)水平低會導(dǎo)致對紫杉醇/順鉑的耐藥性，如在SiHa和CaSki細(xì)胞系中進行的細(xì)胞存活試驗所示（圖2g和2h）。
研究小結(jié)
綜上，本研究為cfDNA比值和cfDNA片段組（包括端序列和TSS覆蓋）在宮頸癌中預(yù)測對NACT的治療響應(yīng)和監(jiān)測治療響應(yīng)的潛在臨床應(yīng)用提供了支持。未來的研究方案有望驗證cfDNA特征與患者響應(yīng)之間的關(guān)聯(lián)。
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