上海交通大学学报(医学版), 2023, 43(12): 1554-1561 doi: 10.3969/j.issn.1674-8115.2023.12.011

综述

腹腔灌洗液循环肿瘤DNA在预测胃肠道恶性肿瘤腹膜转移中应用的研究进展

白龙,, 夏翔, 曹晖, 张子臻,

上海交通大学医学院附属仁济医院胃肠外科,上海 200127

Progress in application of peritoneal lavage fluid circulating tumor DNA to predicting peritoneal metastasis of gastrointestinal cancer

BAI Long,, XIA Xiang, CAO Hui, ZHANG Zizhen,

Department of Gastrointestinal Surgery, Renji Hospital, Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, Shanghai 200127, China

通讯作者: 张子臻,电子信箱:zhangzizhen@renji.com

编委: 吴洋

收稿日期: 2023-07-23   接受日期: 2023-10-27  

基金资助: 国家自然科学基金项目.  81972206.  82173215
上海市“医苑新星”青年医学人才培养资助计划.  2022-65
上海市卫生健康委员会卫生行业临床研究专项.  202140458
上海市自然科学基金项目.  22ZR1438800
上海交通大学医学院附属仁济医院培育基金.  RJTJ22-MS-025

Corresponding authors: ZHANG Zizhen, E-mail:zhangzizhen@renji.com.

Received: 2023-07-23   Accepted: 2023-10-27  

作者简介 About authors

白龙(2000—),女,硕士生;电子信箱:bailong001001@163.com。 E-mail:bailong001001@163.com

摘要

腹膜转移是胃肠道恶性肿瘤患者死亡的重要原因之一,也是临床诊治的难点。如何在具有高危因素的患者中预测腹膜转移的发生,将诊治关口前移至腹膜转移发生之前,提高患者的生存获益,是目前临床工作中尚未解决的问题。在细胞学检查阳性率较低、隐匿型腹膜转移诊断困难的情况下,能够早期诊断腹膜转移的分子标志物与检测技术亟待验证。腹腔灌洗液具有较少的白细胞来源的无细胞DNA干扰,相对循环肿瘤DNA(circulating tumor DNA,ctDNA)浓度更高;并且,与原发病灶或潜在腹膜转移灶的直接接触,使其在胃肠道肿瘤的预测中有独特的优势。目前,腹腔灌洗液中ctDNA的检测方式有数字PCR、基于表观遗传的分析方式以及二代测序等。随着技术的迭代,应用二代测序及个性化定制面板进行ctDNA检测,不仅在预测术后腹膜转移方面展现出了极大潜力,更是对腹膜转移进行预防性升阶治疗设想的推动力量。该文对腹腔灌洗液ctDNA在预测胃肠道恶性肿瘤腹膜转移中的应用进行综述。

关键词: 胃肠道恶性肿瘤 ; 腹膜转移 ; 腹腔灌洗液 ; 循环肿瘤DNA

Abstract

Peritoneal metastasis is one of the important causes of death in patients with gastrointestinal cancer and is also a difficult point in clinical diagnosis and treatment. How to predict the occurrence of peritoneal metastasis in patients with high-risk factors, advance the threshold of diagnosis and treatment before the occurrence of peritoneal metastasis, and improve the survival benefit of patients is an unsolved problem in clinical work. In the case of low positive rate of cytology and difficulty in diagnosing occult peritoneal metastasis, new molecular markers and detection techniques for early diagnosis of peritoneal metastasis need to be verified. Peritoneal lavage fluid has the characteristics of less leukocyte-derived cell-free DNA interference, higher concentration of circulating tumor DNA (ctDNA), and direct contact with the primary lesion or potential peritoneal metastasis at physical distance, making it a unique advantage in gastrointestinal cancer. At present, the detection methods of ctDNA in peritoneal lavage fluid include digital PCR, epigenetic-based analysis, and next-generation sequencing. With the iteration of technology, the application of next-generation sequencing and personalized panels to ctDNA detection has not only shown great potential in predicting postoperative peritoneal metastasis, but also promoted the idea of preventive escalation treatment of peritoneal metastasis. This article reviews the current application of ctDNA to peritoneal lavage fluid in predicting peritoneal metastasis of gastrointestinal cancer.

Keywords: gastrointestinal cancer ; peritoneal metastasis ; peritoneal lavage fluid ; circulating tumor DNA

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本文引用格式

白龙, 夏翔, 曹晖, 张子臻. 腹腔灌洗液循环肿瘤DNA在预测胃肠道恶性肿瘤腹膜转移中应用的研究进展. 上海交通大学学报(医学版)[J], 2023, 43(12): 1554-1561 doi:10.3969/j.issn.1674-8115.2023.12.011

BAI Long, XIA Xiang, CAO Hui, ZHANG Zizhen. Progress in application of peritoneal lavage fluid circulating tumor DNA to predicting peritoneal metastasis of gastrointestinal cancer. Journal of Shanghai Jiao Tong University (Medical Science)[J], 2023, 43(12): 1554-1561 doi:10.3969/j.issn.1674-8115.2023.12.011

在世界卫生组织国际癌症研究机构发布的2020年全球癌症数据中,胃癌的新发病例数为108万,发病率位居第五位,病死率位居第四位1。而胃癌根治术后出现转移,尤其是腹膜转移,是胃癌患者死亡的重要原因之一。10%~30%的胃癌患者在初始诊断时已发现存在腹膜转移,超过一半的Ⅱ~Ⅲ期胃癌患者在根治性手术后的5年内发生腹膜转移2。并且,随着腹膜转移病灶分布范围的扩大,患者生存率下降。一项针对胃癌腹膜转移患者预后的研究结果显示,腹膜散播病灶仅局限在横结肠上方以及在横结肠下方远端腹膜有数个结节的患者2年生存率分别为21%和8%,而在远端腹膜发现大量转移灶的患者2年生存率仅为4%3

结直肠癌是发病率与死亡率分别位居全球第三位与第二位的肿瘤1。腹膜是结直肠癌病例中仅次于肝、肺的常见转移部位;腹膜转移也是结直肠癌患者死亡的主要原因之一,死亡率仅次于肝转移。据报道,4%~19%的患者会在根治术后随访期发生腹膜转移;相比于没有腹膜播散的结直肠癌患者,存在腹膜播散者往往预后较差4。未经有效治疗的结直肠癌腹膜转移患者,中位生存期甚至仅有5~7个月5

胃肠道恶性肿瘤(gastrointestinal cancer,GIC)出现腹膜转移是临床诊治的难点。当前对于GIC腹膜转移的治疗体系以全身系统化学治疗(化疗)为主要手段,联合肿瘤细胞减灭术、腹腔热灌注化疗(hyperthermic intraperitoneal chemotherapy,HIPEC)和新辅助腹腔内联合全身化疗等治疗手段,可以改善部分患者预后6。一项共纳入3 773例胃癌腹膜转移患者的研究结果显示,接受全身治疗的患者中位生存期仅为9.4个月7。另一项研究中,对胃癌腹膜转移患者进行HIPEC联合放射治疗或化疗,单次HIPEC治疗后的中位生存期接近20个月8。而对于初诊时无腹膜转移但存在腹膜转移高风险因素的患者,如T3/T4期、淋巴结转移阳性及淋巴结外浸润、Borrmann分型Ⅲ或Ⅳ型等9,目前认为术中广泛腹腔灌洗对腹膜转移的预防无明确意义10。预防性HIPEC对于降低腹膜转移发生风险的效果仍不明确。虽然有部分研究显示出预防性HIPEC可延长未发生腹膜转移患者的生存期11,但其安全性及生存获益仍需要进一步的评估12。因此,如何筛选出具有腹膜转移高危因素的GIC患者,将诊治关口前移至腹膜转移发生之前,避免过度治疗,是目前临床胃肠肿瘤医师亟待解决的问题。

根据“种子-土壤”假说,腹膜转移是一个多步骤的过程,包括癌细胞从原发肿瘤中分离、生存于腹腔微环境、黏附于腹膜间皮细胞并浸润生长等13。而胃癌原发灶穿透浆膜层进入腹腔形成腹腔游离癌细胞——“种子”,是腹膜转移发生的病理学基础。因此,如何在进展期GIC患者中识别出脱落、游离的腹腔癌细胞,已经成为临床腹膜转移防治决策中的核心问题。日本胃癌协会认为,在腹水或腹腔灌洗液细胞学检查中发现癌细胞,可认定为Ⅳ期胃癌14。美国癌症联合委员会(American Joint Committee on Cancer,AJCC)对胃癌的第8版TNM分类中,将存在腹水且腹腔穿刺后细胞学检查中检测到癌细胞归类为M1期。在AJCC结直肠癌第8版TNM分类中,新增了结直肠癌转移至腹膜表面伴或不伴其他转移的M1c分类,因为其预后远差于有实质器官转移但无腹膜转移的M1a期与M1b期15。事实上,腹腔灌洗液的细胞学检查作为诊断腹腔内游离肿瘤细胞的金标准,其阳性率与诸多因素有关,包括术中是否留取足够腹腔灌洗液量、样本送检是否及时、脱落细胞形态是否典型等,最终导致检出阳性率较低。一项纳入19项研究的meta分析显示,胃癌患者腹腔灌洗液中检出游离癌细胞的频率为6.25%~54.4%,且受到肿瘤浸润深度、分化程度和化疗多方面的影响16。一项纳入3 135例结直肠癌病例的回顾性分析显示,在结直肠癌腹腔灌洗液细胞学检测中,Ⅲ期和Ⅳ期病例中游离癌细胞检出阳性者仅为19例(2.0%)和86例(16.9%),并且该阳性结果是Ⅲ期和Ⅳ期结直肠癌患者的独立预后影响因素17

在细胞学检查阳性率较低、隐匿型腹膜转移诊断困难的情况下,能够早期诊断腹膜转移的分子标志物与检测技术亟待验证。通过检测循环肿瘤DNA(circulating tumor DNA,ctDNA)评估癌症分子残留病灶(molecular residual disease,MRD)的方式已被证明可以预测多种癌症的术后复发。2022年5月,美国食品药品监督管理局(FDA)发布了《ctDNA用于早期实体瘤药物开发指南草案》,鼓励通过ctDNA进行MRD检测和评估,支持使用ctDNA作为手术及新辅助化疗后检测MRD的标志物,以丰富对疾病风险较高及疾病复发或死亡风险较高患者的评估检测方式。中国抗癌协会肿瘤标志分会发布的《ctDNA高通量测序临床实践专家共识(2022版)》认为基于二代测序检测的ctDNA水平定量和动态变化分析,有望成为新兴的疗效评估途径。虽然大多数研究聚焦于血液样本中的ctDNA,但包括尿液、胸水、腹水、脑脊液甚至唾液在内的非血液来源的ctDNA在预测转移方面也存在着独特的优势。

1 基于ctDNA 检测的MRD评估

1.1 ctDNAMRD

MRD最初用于血液系统恶性肿瘤,用于描述无法用传统细胞形态学检测出的残留白血病细胞18。目前,经过在乳腺癌、肺癌、胃癌和结直肠癌等实体瘤中的探索,MRD可定义为治疗后患者体内持续存在的少量肿瘤细胞或者肿瘤来源的分子异常,其无法用目前的医学影像技术检测,是癌症进展的一个隐匿阶段,最终可能导致疾病复发19。通过体液中的循环肿瘤细胞、循环外细胞囊泡以及ctDNA等,可以检测特定的肿瘤基因组改变,反映机体内MRD的水平。

ctDNA是肿瘤坏死、凋亡或被巨噬细胞吞噬后分泌产生的存在于细胞外环境中的DNA片段,通常由长度<145 bp的链组成,可以在血液、尿液、腹水、胸水和唾液等体液中检测到20。ctDNA的突变可用于识别一些潜在的可改变的驱动基因,以及提供个性化的生物标志物用于检测残留疾病或监测治疗期间的肿瘤水平21。基于ctDNA检测的MRD评估是指通过ctDNA并使用某些算法推算出体内MRD状况的技术,用于在肿瘤患者中确定机体内MRD的存在22。MRD的评估有助于肿瘤患者各个阶段的管理,包括筛查、指导辅助治疗、监测治疗效果、早期预测复发以及耐药基因分型等23

1.2 ctDNA检测的主要技术

ctDNA在细胞外环境中的水平通常较低,特别是在病灶限制在局部的患者中24。在血浆37 ℃条件下,蛋白结合DNA与裸DNA的半衰期为26.8~161.2 min25。这种短半衰期的特征,使其可以实时动态监测患者的肿瘤负荷,但也要求ctDNA的检出需要高度复杂的检测和定量技术。目前,ctDNA检测常用数字PCR(digital PCR,dPCR)、基于DNA甲基化26或其他表观遗传特征的分析方法,以及基于二代测序(next generation sequencing,NGS)的靶向检测等27

在癌细胞中,甲基化模式的改变是基于DNA甲基化的分析方法的理论基础。甲基化ctDNA是一种潜在的生物标志物,但其检测灵敏度有一定欠缺28,无法实现临床应用。但增加目标甲基化ctDNA数量或与其他生物标志物联合时,其可能会发挥更大的效能。一项在结直肠癌患者血浆中检测ctDNA的研究结果显示,与检测单独的基因组改变相比,整合表观遗传特征可使检测敏感度增加25%~36%29

微滴式数字PCR(droplet digital PCR,ddPCR)作为dPCR中的一种,可以检测血浆中约0.1%的DNA。ddPCR甚至可以对样本中的DNA进行绝对定量30,即使在污染源引起的高野生型背景中也能保持较高的特异度和灵敏度31。但也因其将单个血浆样本中的单个DNA分子分析至最大化,ddPCR较适用于少量突变或较流行的热点突变鉴定,对复杂性的多点突变MRD敏感性低于NGS27,在临床上也并非ctDNA检测的首选方法。

基于NGS的靶向测序包括固定面板与个性化定制面板两类32。固定面板作为一项既定工具,可以检测一种或多种既往已知的癌症频发突变基因,但对一些低频变异呈现低检出率,需要使用其他补充方法来提高其敏感性。个性化定制面板则通过对不同患者分别进行肿瘤DNA测序,识别不同患者肿瘤细胞中特异性突变,排除非肿瘤来源的潜在假阳性,以此增加ctDNA检测的特异度与灵敏度。该项技术因需要肿瘤样本而存在一些应用限制,如因肿瘤样本的取材位置不同而产生的异质性,肿瘤样本取材给患者带来的出血风险,以及肿瘤的基因组可能随着治疗或疾病进展而改变等33。由KURTZ等34开发的一种用于疾病特征与MRD检测混合捕获的检测技术PHasED-Seq,能检测出1/1 000 000的ctDNA。基于NGS的靶向测序具有高敏感性,成为目前检测ctDNA的推荐方法,个性化定制面板也是具有临床应用前景的检测方式。

2 GIC腹腔灌洗液检测ctDNA相较于血液检测的优势

在血液中对胃肠道肿瘤ctDNA进行检测的研究已经开展得十分广泛,包括在筛查早期癌症、检测MRD以及在晚期疾病治疗指导和检测中的应用35-36。然而,ctDNA也可以从非血液来源获得,包括胸水、腹水、尿液以及脑脊液等37。在血液中,大量来自于白细胞的长度140~170 bp的无细胞DNA(cell-free DNA,cfDNA)38会成为检测ctDNA时的背景噪声,而非血液样本中克隆造血的相对缺乏使ctDNA有相对更高的浓度和变异等位基因频率39-40,因而可以成为血液ctDNA检测结果的补充条件。腹腔灌洗液作为非血液样本的一种,本身具有少白细胞来源cfDNA干扰、相对ctDNA浓度更高的优势,更重要的是其与原发病灶或潜在腹膜转移灶的直接接触,使其在胃肠道肿瘤中相较于其他体液样本有独特的优势。

腹腔灌洗液中的生物标志物与腹膜转移的关系可能较血液来说更为密切。VAN'T ERVE等41使用ddPCR评估了20例结直肠癌伴腹膜转移患者血浆以及腹腔灌洗液中的肿瘤cfDNA,结果显示腹腔灌洗液中的cfDNA水平高于血浆(P<0.000 1),因而血浆cfDNA可能并不是检测结直肠癌伴腹膜转移的敏感标志物。从腹膜转移的发生机制上看,其特点是通过原发肿瘤直接向腹膜方向进行渗透或是手术造成的医源性散播;另一方面,腹膜-血浆屏障可能会限制cfDNA从腹膜释放到体循环中42,这可能可以解释腹腔灌洗液中的更高水平cfDNA。

3 腹腔灌洗液中检测ctDNA预测GIC术后腹膜转移

3.1 胃癌腹腔灌洗液ctDNA检测

在胃癌腹腔灌洗液用于ctDNA检测的早期探索中,大多数研究使用了甲基化特异性PCR。其作为一种评估基因启动子甲基化状态的技术,可以使用亚硫酸氢盐转化DNA对特定点位的DNA甲基化进行高度敏感且全特异性的检测43,对给定的CpG岛位点的0.1%甲基化等位基因敏感44。在该技术的支持下,针对胃癌的多项研究进行了腹腔灌洗液中特定基因甲基化的检测,以此发现腹腔灌洗液中的MRD,并揭示其与患者生存时间以及腹膜转移的相关性(表1)。

表1   胃癌患者腹腔灌洗液中基因甲基化检测相关研究

Tab 1  Detection of gene methylation in peritoneal lavage fluid in gastric cancer patients

LiteratureNo. of patientsDetecting techniqueTarget site of DNAPositive result in PLF/%(n)Prediction of peritoneal recurrence
HIRAKI[45]80Real-time methylation-specific PCRCHFR, E-cadherin, BNIP319% (6/31)2 of 5 patients with multigene methylation showed peritoneal recurrence after surgery
HIRAKI[46]107Real-time methylation-specific PCRBNIP3,CHFR,CYP1B1,MINT25,RASSF2,SFRP220% (9/45)3 of 9 patients carrying positive methylation experienced peritoneal recurrence
YU[47]92Real-time methylation-specific PCRCDH1 methylation48.9% (45/92)CDH1 methylation correlated significantly with distant metastasis (P<0.005)
HAN[48]92Real-time methylation-specific PCRMethylated MINT290.2% (37/41)Levels of methylated MINT2 DNA in PLF was significantly different between patients with and without peritoneal metastasis (P<0.000 1)
YU[49]92Real-time methylation-specific PCRTIMP-3 methylation53.3% (49/92)TIMP-3 hypermethylation in PLF (γ=0.804, P<0.001) was closely correlated with positive PLF cytology
HU[50]92Quantitative methylation-specific PCRMethylated THBS158.7% (54/92)

Accuracy 63.0% (34/54),

Sensitivity 87.2% (34/39),

Specificity 100% (34/34)

Note: PLF—peritoneal lavage fluid. Two or more genes; Any of 6 genes.

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HU等50采用甲基化特异性定量PCR技术检测了92例胃癌患者样本,证实血栓反应蛋白1(thrombospondin 1,THBS1)的异常DNA甲基化与胃癌的腹膜散播、肿瘤进展和不良预后密切相关。该项研究在92例胃癌患者的肿瘤组织、腹腔灌洗液和血清中检测THBS1甲基化状态,结果显示肿瘤组织中THBS1甲基化异常明显高于癌旁正常组织,在40例健康对照者中未发现THBS1甲基化。以CT及肿瘤标志物联合判断腹膜转移,最终腹腔灌洗液中甲基化THBS1 DNA诊断胃癌腹膜转移的准确率为63.0%(34/54),敏感度为87.2%(34/39),特异度为100%(34/34)。该结果表明,腹腔灌洗液和血清中THBS1甲基化对腹膜播散具有较高的诊断价值,提示液体活检样本中THBS1甲基化可作为胃癌患者腹膜播散的新标志物。除此之外,该中心进一步检测了同一组92例患者腹腔灌洗液中甲基化MINT2 DNA48、甲基化TIMP-3 DNA49和甲基化CDH1 DNA47,结果显示其与胃癌腹膜微转移以及患者无病生存期具有显著相关性,说明在腹腔灌洗液中检测甲基化MINT2 DNA、甲基化TIMP-3 DNA和甲基化 CDH1 DNA可以作为胃癌的独立预后因素。基因甲基化并不是在所有癌细胞中普遍发生的,且上述研究皆仅涉及单基因甲基化检测。因此,增加癌细胞中特异性甲基化的基因数量,可能可以提高使用腹腔灌洗液进行基因甲基化分析以预测患者预后的敏感性。

同样应用定量甲基化特异性PCR技术,HIRAKI等45将80例胃癌患者根据肿瘤的分期依次升高分为A、B、C 3组(C组已明确存在腹膜转移),并对其腹腔灌洗液标本进行了CHFR、p16、RUNX3、E-cadherin、hMLH1、ABCG2BNIP3基因甲基化检测。最终筛选出腹腔灌洗液中CHFR、E-cadherin、BNIP3基因的甲基化阳性率在A、B、C 3组间的差异具有统计学意义并依次增高,且甲基化模式与原发肿瘤一致。A组和B组患者术后随访至少8个月。A组35例患者均无癌症复发;B组28例患者中,5例多基因甲基化患者中有2例(40%)出现术后腹膜转移,无或单基因甲基化患者术后未出现癌症复发。B组腹膜复发与多基因甲基化有显著相关性。同时,C组14例患者中有8例(57%)存在多基因甲基化,而A组35例患者中只有3例(9%)存在多基因甲基化。该结果进一步说明了多基因甲基化检测腹膜中隐匿性肿瘤细胞的临床可行性。该作者于另一项研究中46,使用同样的方法在腹腔灌洗液中进行BNIP3、CHFR、CYP1B1、MINT25、RASSF2和SFRP2基因的甲基化检测,结果显示携带癌细胞的腹腔灌洗液甲基化阳性率最高可达75%,说明了多基因特异性甲基化DNA分析可以提高MRD的检出率。该研究为较早在腹腔灌洗液中进行的基因甲基化检测的研究,揭示了腹腔灌洗液中基因甲基化检出与腹膜转移的相关性;但检测位点筛选过程烦琐,多位点检测叠加后的阳性率依然差强人意,不宜作为ctDNA的主要检测方式。

ZHAO等51在104例胃癌患者的前瞻性队列中,对每个病例进行了肿瘤组织的全外显子测序,并选择20个肿瘤特异性突变,开发了Mutation Capsule这项基于突变分析技术的个性化检测方法来检测腹腔灌洗液中的基因突变。经过41个月的随访,以磁共振成像(MRI)、CT、PET-CT或腹水/腹膜病变活检作为判断腹膜转移的标准,该技术检测出了所有发生腹膜转移的病例,灵敏度为100%,特异度为85%,阳性预测值为71%。该研究结果显示腹腔灌洗液中MRD阳性与腹膜转移风险显著增加相关,MRD阳性与无复发生存期和总生存期缩短相关。基于Cox比例风险模型,这种MRD分析方式表现出了最佳效果,被认为是对腹膜转移患者无复发生存期的最强预测因子。因此,这种敏感性与特异性皆较高的个性化检测方式,对于改善可能存在胃癌腹膜转移患者的生存预后具有重要的意义,也让早期发现和早期干预胃癌根治术后腹膜转移成为可能。

3.2 结直肠癌腹腔灌洗液ctDNA检测

相比于胃癌,结直肠癌不常发生腹膜转移,这可能与胃癌细胞与结直肠癌细胞本身的异质性有关。但结直肠癌患者的腹腔灌洗液ctDNA的检出仍可预测患者的预后,并与腹膜转移存在一定相关性。

KAMIYAMA等52在33例结直肠癌患者中,通过定量甲基化特异性PCR技术,检测原发肿瘤与腹腔灌洗液中CDH1、p16、MGMTAPC基因的甲基化模式。结果显示88%的患者原发肿瘤至少存在1个异常基因甲基化,而在匹配的腹腔灌洗液中检测到1种以上甲基化的患者无复发生存期明显缩短,在腹腔灌洗液检测到甲基化的4例复发患者中有2例为腹膜转移。该标志物检测术后复发和肿瘤异时性事件的灵敏度和特异度分别为66.6%和92.3%。另一项单独检测腹腔灌洗液CDH1基因甲基化的研究呈现了相似的结果53

YUAN等54在40例结直肠癌患者训练队列中(包括17例腹膜转移与23例非腹膜转移患者),使用超深度NGS技术检测肿瘤组织中的DNA突变与腹腔灌洗液中的ctDNA。在最佳阳性阈值为6.29%时,曲线下面积为0.951,腹腔灌洗液ctDNA检测腹膜转移的灵敏度为100%,特异度为78.3%。准确率为87.5%;在非腹膜转移的病例中,60%(3/5)的腹膜ctDNA阳性病例出现复发,提示存在假阳性或MRD。而在后续的11例随机结直肠癌患者验证队列中,以影像学证实腹膜转移为诊断标准,腹腔灌洗液ctDNA检测腹膜转移的临床灵敏度为83.3%,特异度为100%,准确率为90.9%,这表明腹膜ctDNA在诊断腹膜转移方面有很高的效能。不仅如此,腹腔灌洗液中的ctDNA检测在结直肠癌患者的腹膜转移程度,以及细胞减灭术-腹腔内高温化疗联合治疗后肿瘤负荷评估中的作用也得到了证实55-56

4 总结与展望

综上所述,在GIC患者中应用NGS或个性化定制面板检测腹腔灌洗液中的ctDNA,检测时间短,能够反映瘤内和转移灶异质性,在预测腹膜转移上展现出了极大的潜力。目前在GIC的相关研究中,应用NGS或个性化面板在腹腔灌洗液中检测ctDNA的研究及纳入的样本量皆较少,亟待未来更多前瞻性临床研究的开展,进一步验证其对腹膜转移的预测效力。另一方面,基于ctDNA的NGS技术在样本收集与处理、实验室技术方面有较高要求,结果解读良莠不齐,目前检测费用较为昂贵,因此在临床应用方面暂时未得到推广。随着相关研究的开展、指南与专家共识的发布,ctDNA NGS检测有望规范发展57

应用合理的技术进行腹腔灌洗液ctDNA检测,结合血液ctDNA,可能在细胞学检查阳性率较低、隐匿型腹膜转移诊断困难的情况下,成为早期诊断GIC患者腹膜转移的基础。另一方面,应用腹腔灌洗液ctDNA检测筛选出具有腹膜转移高危因素的GIC患者,将诊治关口前移至腹膜转移发生之前,对避免过度治疗或进行预防性升阶治疗有重要价值,期待进一步的前瞻性临床研究的开展。

作者贡献声明

张子臻及曹晖负责文章的选题和设计,指导论文写作并提出修改意见;夏翔负责文献审核及论文修改;白龙负责文献查阅和分析,并撰写论文。所有作者均阅读并同意了最终稿件的提交。

AUTHOR's CONTRIBUTIONS

ZHANG Zizhen and CAO Hui proposed the topic selection and design of the article, guided the writing of the paper and proposed revisions. XIA Xiang participated in the examination of references and revised the paper. BAI Long completed literature review and analysis, and wrote the thesis. All the authors have read the last version of paper and consented for submission.

利益冲突声明

所有作者声明不存在利益冲突。

COMPETING INTERESTS

All authors disclose no relevant conflict of interests.

参考文献

SUNG H, FERLAY J, SIEGEL R L, et al. Global cancer statistics 2020: globocan estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries[J]. CA Cancer J Clin, 2021, 71(3): 209-249.

[本文引用: 2]

LEI Z, WANG J, LI Z, et al. Hyperthermic intraperitoneal chemotherapy for gastric cancer with peritoneal metastasis: a multicenter propensity score-matched cohort study[J]. Chin J Cancer Res, 2020, 32(6): 794-803.

[本文引用: 1]

YONEMURA Y, BANDOU E, KAWAMURA T, et al. Quantitative prognostic indicators of peritoneal dissemination of gastric cancer[J]. Eur J Surg Oncol, 2006, 32(6): 602-606.

[本文引用: 1]

FRANKO J, SHI Q, GOLDMAN C D, et al. Treatment of colorectal peritoneal carcinomatosis with systemic chemotherapy: a pooled analysis of north central cancer treatment group phase Ⅲ trials N9741 and N9841[J]. J Clin Oncol, 2012, 30(3): 263-267.

[本文引用: 1]

MO S, CAI G. Multidisciplinary treatment for colorectal peritoneal metastases: review of the literature[J]. Gastroenterol Res Pract, 2016, 2016: 1516259.

[本文引用: 1]

SÁNCHEZ-HIDALGO J M, RODRÍGUEZ-ORTIZ L, ARJONA-SÁNCHEZ Á, et al. Colorectal peritoneal metastases: optimal management review[J]. World J Gastroenterol, 2019, 25(27): 3484-3502.

[本文引用: 1]

KOEMANS W J, LURVINK R J, GROOTSCHOLTEN C, et al. Synchronous peritoneal metastases of gastric cancer origin: incidence, treatment and survival of a nationwide Dutch cohort[J]. Gastric Cancer, 2021, 24(4): 800-809.

[本文引用: 1]

BADGWELL B, BLUM M, DAS P, et al. Phase II trial of laparoscopic hyperthermic intraperitoneal chemoperfusion for peritoneal carcinomatosis or positive peritoneal cytology in patients with gastric adenocarcinoma[J]. Ann Surg Oncol, 2017, 24(11): 3338-3344.

[本文引用: 1]

中国抗癌协会胃癌专业委员会. 胃癌腹膜转移防治中国专家共识[J]. 中华胃肠外科杂志, 2017, 20(5): 481-490.

[本文引用: 1]

Gastric Cancer Professional Committee. Chinese expert consensus on prevention and treatment of gastric cancer peritoneal metastasis[J]. Chinese Journal of Gastrointestinal Surgery, 2017, 20(5): 481-490.

[本文引用: 1]

YANG H K, JI J, HAN S U, et al. Extensive peritoneal lavage with saline after curative gastrectomy for gastric cancer (EXPEL): a multicentre randomised controlled trial[J]. Lancet Gastroenterol Hepatol, 2021, 6(2): 120-127.

[本文引用: 1]

DESIDERIO J, CHAO J, MELSTROM L, et al. The 30-year experience-a meta-analysis of randomised and high-quality non-randomised studies of hyperthermic intraperitoneal chemotherapy in the treatment of gastric cancer[J]. Eur J Cancer, 2017, 79: 1-14.

[本文引用: 1]

徐岩, 王振宁. 胃癌腹膜转移的临床治疗进展与未来展望[J]. 中华胃肠外科杂志, 2023, 26(5): 414-418.

[本文引用: 1]

XU Y, WANG Z N. Recent progress and future prospects of treatment for peritoneal metastasis in gastric cancer[J].Chinese Journal of Gastrointestinal Surgery, 2023, 26(5): 414-418.

[本文引用: 1]

KANDA M, KODERA Y. Molecular mechanisms of peritoneal dissemination in gastric cancer[J]. World J Gastroenterol, 2016, 22(30): 6829-6840.

[本文引用: 1]

Japanese Gastric Cancer Association. Japanese gastric cancer treatment guidelines 2018 (5th edition)[J]. Gastric Cancer, 2021, 24(1): 1-21.

[本文引用: 1]

AMIN M B, EDGE S B, GREENE F L, et al. AJCC Cancer Staging Manual[M]. 8th ed. New York: Springer, 2017.

[本文引用: 1]

KOŁOMAŃSKA M M, GŁUSZEK S. Free cancer cells in gastric cancer: methods of detection, clinical and prognostic importance (meta-analysis)[J]. Contemp Oncol(Pozn), 2020, 24(1):67-74.

[本文引用: 1]

MATSUI S, FUKUNAGA Y, SUGIYAMA Y, et al. Incidence and prognostic value of lavage cytology in colorectal cancer[J]. Dis Colon Rectum, 2022, 65(7): 894-900.

[本文引用: 1]

GOMEZ-ARTEAGA A, GUZMAN M L. Minimal residual disease in acute myeloid leukemia[J]. Adv Exp Med Biol, 2018, 1100: 111-125.

[本文引用: 1]

PANTEL K, ALIX-PANABIÈRES C. Liquid biopsy and minimal residual disease: latest advances and implications for cure[J]. Nat Rev Clin Oncol, 2019, 16(7): 409-424.

[本文引用: 1]

THIERRY A R, EL MESSAOUDI S, GAHAN P B, et al. Origins, structures, and functions of circulating DNA in oncology[J]. Cancer Metastasis Rev, 2016, 35(3): 347-376.

[本文引用: 1]

HABER D A, VELCULESCU V E. Blood-based analyses of cancer: circulating tumor cells and circulating tumor DNA[J]. Cancer Discov, 2014, 4(6): 650-661.

[本文引用: 1]

HEITZER E, HAQUE I S, ROBERTS C E S, et al. Current and future perspectives of liquid biopsies in genomics-driven oncology[J]. Nat Rev Genet, 2019, 20(2): 71-88.

[本文引用: 1]

PENG Y, MEI W, MA K, et al. Circulating tumor DNA and minimal residual disease (MRD) in solid tumors: current horizons and future perspectives[J]. Front Oncol, 2021, 11: 763790.

[本文引用: 1]

CHIN R I, CHEN K, USMANI A, et al. Detection of solid tumor molecular residual disease (MRD) using circulating tumor DNA (ctDNA)[J]. Mol Diagn Ther, 2019, 23(3): 311-331.

[本文引用: 1]

YAO W, MEI C, NAN X, et al. Evaluation and comparison of in vitro degradation kinetics of DNA in serum, urine and saliva: a qualitative study[J]. Gene, 2016, 590(1): 142-148.

[本文引用: 1]

LIU M C, OXNARD G R, KLEIN E A, et al. Sensitive and specific multi-cancer detection and localization using methylation signatures in cell-free DNA[J]. Ann Oncol, 2020, 31(6): 745-759.

[本文引用: 1]

MODING E J, NABET B Y, ALIZADEH A A, et al. Detecting liquid remnants of solid tumors: circulating tumor DNA minimal residual disease[J]. Cancer Discov, 2021, 11(12): 2968-2986.

[本文引用: 2]

TAIEB J, TALY V, VERNEREY D, et al. Analysis of circulating tumour DNA (ctDNA) from patients enrolled in the IDEA-FRANCE phase Ⅲ trial: prognostic and predictive value for adjuvant treatment duration[J]. Ann Oncol, 2019, 30: v867.

[本文引用: 1]

PARIKH A R, VAN SEVENTER E E, SIRAVEGNA G, et al. Minimal residual disease detection using a plasma-only circulating tumor DNA assay in patients with colorectal cancer[J]. Clin Cancer Res, 2021, 27(20): 5586-5594.

[本文引用: 1]

KOJABAD A A, FARZANEHPOUR M, GALEH H E G, et al. Droplet digital PCR of viral ‎DNA/RNA, current progress, challenges, and future perspectives[J]. J Med Virol, 2021, 93(7): 4182-4197.

[本文引用: 1]

COCHRAN R L, CRAVERO K, CHU D, et al. Analysis of BRCA2 loss of heterozygosity in tumor tissue using droplet digital polymerase chain reaction[J]. Hum Pathol, 2014, 45(7): 1546-1550.

[本文引用: 1]

王童博, 李峥, 赵东兵. 胃癌腹腔分子残留病灶的诊断方法[J]. 中华胃肠外科杂志, 2023, 26(5): 419-422.

[本文引用: 1]

WANG T B, LI Z, ZHAO D B. Diagnostic methods for peritoneal molecular residual disease in gastric cancer[J]. .Chinese Journal of Gastrointestinal Surgery, 2023, 26(5): 419-422.

[本文引用: 1]

HONORÉ N, GALOT R, VAN MARCKE C, et al. Liquid biopsy to detect minimal residual disease: methodology and impact[J]. Cancers (Basel), 2021, 13(21): 5364.

[本文引用: 1]

KURTZ D M, SOO J, CO TING KEH L, et al. Enhanced detection of minimal residual disease by targeted sequencing of phased variants in circulating tumor DNA[J]. Nat Biotechnol, 2021, 39(12): 1537-1547.

[本文引用: 1]

MENCEL J, SLATER S, CARTWRIGHT E, et al. The role of ctDNA in gastric cancer[J]. Cancers (Basel), 2022, 14(20): 5105.

[本文引用: 1]

ZHOU H, ZHU L, SONG J, et al. Liquid biopsy at the frontier of detection, prognosis and progression monitoring in colorectal cancer[J]. Mol Cancer, 2022, 21(1): 86.

[本文引用: 1]

TIVEY A, CHURCH M, ROTHWELL D, et al. Circulating tumour DNA: looking beyond the blood[J]. Nat Rev Clin Oncol, 2022, 19(9): 600-612.

[本文引用: 1]

LO Y M, CHAN K C, SUN H, et al. Maternal plasma DNA sequencing reveals the genome-wide genetic and mutational profile of the fetus[J]. Sci Transl Med, 2010, 2(61): 61ra91.

[本文引用: 1]

TONG L, DING N, TONG X, et al. Tumor-derived DNA from pleural effusion supernatant as a promising alternative to tumor tissue in genomic profiling of advanced lung cancer[J]. Theranostics, 2019, 9(19): 5532-5541.

[本文引用: 1]

TU H Y, LI Y S, BAI X Y, et al. Genetic profiling of cell-free DNA from pleural effusion in advanced lung cancer as a surrogate for tumor tissue and revealed additional clinical actionable targets[J]. Clin Lung Cancer, 2022, 23(2): 135-142.

[本文引用: 1]

VAN'T ERVE I, ROVERS K P, CONSTANTINIDES A, et al. Detection of tumor-derived cell-free DNA from colorectal cancer peritoneal metastases in plasma and peritoneal fluid[J]. J Pathol Clin Res, 2021, 7(3): 203-208.

[本文引用: 1]

HASOVITS C, CLARKE S. Pharmacokinetics and pharmacodynamics of intraperitoneal cancer chemotherapeutics[J]. Clin Pharmacokinet, 2012, 51(4): 203-224.

[本文引用: 1]

RAMALHO-CARVALHO J, HENRIQUE R, JERÓNIMO C. Methylation-specific PCR[J]. Methods Mol Biol, 2018, 1708: 447-472.

[本文引用: 1]

ZENG T, HUANG Z, YU X, et al. Combining methylated SDC2 test in stool DNA, fecal immunochemical test, and tumor markers improves early detection of colorectal neoplasms[J]. Front Oncol, 2023, 13: 1166796.

[本文引用: 1]

HIRAKI M, KITAJIMA Y, SATO S, et al. Aberrant gene methylation in the peritoneal fluid is a risk factor predicting peritoneal recurrence in gastric cancer[J]. World J Gastroenterol, 2010, 16(3): 330-338.

[本文引用: 2]

HIRAKI M, KITAJIMA Y, KOGA Y, et al. Aberrant gene methylation is a biomarker for the detection of cancer cells in peritoneal wash samples from advanced gastric cancer patients[J]. Ann Surg Oncol, 2011, 18(10): 3013-3019.

[本文引用: 2]

YU Q M, WANG X B, LUO J, et al. CDH1 methylation in preoperative peritoneal washes is an independent prognostic factor for gastric cancer[J]. J Surg Oncol, 2012, 106(6): 765-771.

[本文引用: 2]

HAN J, LV P, YU J L, et al. Circulating methylated MINT2 promoter DNA is a potential poor prognostic factor in gastric cancer[J]. Dig Dis Sci, 2014, 59(6): 1160-1168.

[本文引用: 2]

YU J L, LV P, HAN J, et al. Methylated TIMP-3 DNA in body fluids is an independent prognostic factor for gastric cancer[J]. Arch Pathol Lab Med, 2014, 138(11): 1466-1473.

[本文引用: 2]

HU X Y, LING Z N, HONG L L, et al. Circulating methylated THBS1 DNAs as a novel marker for predicting peritoneal dissemination in gastric cancer[J]. J Clin Lab Anal, 2021, 35(9): e23936.

[本文引用: 2]

ZHAO D, YUE P, WANG T, et al. Personalized analysis of minimal residual cancer cells in peritoneal lavage fluid predicts peritoneal dissemination of gastric cancer[J]. J Hematol Oncol, 2021, 14(1): 164.

[本文引用: 1]

KAMIYAMA H, NODA H, TAKATA O, et al. Promoter hypermethylation of tumor-related genes in peritoneal lavage and the prognosis of patients with colorectal cancer[J]. J Surg Oncol, 2009, 100(1): 69-74.

[本文引用: 1]

LU F, DU G, ZHENG S, et al. Detection of CDH1 gene methylation of suspension cells in abdominal lavage fluid from colorectal cancer patients and its clinical significance[J]. Zhonghua Wei Chang Wai Ke Za Zhi, 2014, 17(11): 1133-1136.

[本文引用: 1]

YUAN Z, CHEN W, LIU D, et al. Peritoneal cell-free DNA as a sensitive biomarker for detection of peritoneal metastasis in colorectal cancer: a prospective diagnostic study: a prospective diagnostic study[J]. Clin Epigenetics, 2023, 15(1): 65.

[本文引用: 1]

LEICK K M, KAZARIAN A G, RAJPUT M, et al. Peritoneal cell-free tumor DNA as biomarker for peritoneal surface malignancies[J]. Ann Surg Oncol, 2020, 27(13): 5065-5071.

[本文引用: 1]

LÓPEZ-ROJO I, OLMEDILLAS-LÓPEZ S, VILLAREJO CAMPOS P, et al. Liquid biopsy in peritoneal fluid and plasma as a prognostic factor in advanced colorectal and appendiceal tumors after complete cytoreduction and hyperthermic intraperitoneal chemotherapy[J]. Ther Adv Med Oncol, 2020, 12: 1758835920981351.

[本文引用: 1]

中国抗癌协会肿瘤标志专业委员会. ctDNA高通量测序临床实践专家共识(2022年版)[J]. 中国癌症防治杂志, 2022, 14(3): 240-252.

[本文引用: 1]

Tumor Marker Committee of Chinese Anti-Cancer Association. Expert consensus on clinical practice of ctDNA next generation sequencing (2022 edition)[J]. Chinese Journal of Oncology Prevention and Treatment, 2022, 14(3): 240-252.

[本文引用: 1]