Pambihirang Pag-aaral: Ang Teknolohiya ng Metilasyon ng ctDNA ng Dugo na Nakabatay sa PCR ay Nagbubukas ng Bagong Panahon ng Pagsubaybay sa MRD para sa Kanser sa Colorectal

Kamakailan lamang, inilathala ng JAMA Oncology (IF 33.012) ang isang mahalagang resulta ng pananaliksik [1] ng pangkat nina Prof. Cai Guo-ring mula sa Cancer Hospital ng Fudan University at Prof. Wang Jing mula sa Renji Hospital ng Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, sa pakikipagtulungan ng KUNYUAN BIOLOGY: “Maagang Pagtuklas ng Molecular Residual Disease at Risk Stratification para sa Stage I hanggang III Colorectal Cancer sa pamamagitan ng Circulating Tumor DNA Methylation at Risk Stratification)”. Ang pag-aaral na ito ang unang multicenter na pag-aaral sa mundo na naglapat ng PCR-based blood ctDNA multigene methylation technology para sa colorectal cancer recurrence prediction at recurrence monitoring, na nagbibigay ng mas cost-effective na teknikal na landas at solusyon kumpara sa mga umiiral na pamamaraan ng teknolohiya sa pagtukoy ng MRD, na inaasahang lubos na magpapabuti sa klinikal na paggamit ng colorectal cancer recurrence prediction at monitoring, at makabuluhang magpapabuti sa kaligtasan ng buhay at kalidad ng buhay ng pasyente. Ang pag-aaral ay lubos ding sinuri ng journal at ng mga editor nito, at nakalista bilang isang mahalagang papel ng rekomendasyon sa isyung ito, at sina Propesor Juan Ruiz-Bañobre mula sa Espanya at Propesor Ajay Goel mula sa Estados Unidos ay inimbitahan upang suriin ito. Ang pag-aaral ay iniulat din ng GenomeWeb, isang nangungunang biomedical media sa Estados Unidos.

Ang kanser sa colon o colon (colorectal cancer o CRC) ay isang karaniwang malignant tumor sa gastrointestinal tract sa Tsina. Ipinapakita ng datos ng 2020 International Agency for Research on Cancer (IARC) na 555,000 bagong kaso sa Tsina ang bumubuo sa humigit-kumulang 1/3 ng mundo, kung saan ang insidente ay tumatalon sa pangalawang pwesto sa mga karaniwang kanser sa Tsina; 286,000 pagkamatay ang bumubuo sa humigit-kumulang 1/3 ng mundo, na niraranggo bilang panglimang pinakakaraniwang sanhi ng pagkamatay dahil sa kanser sa Tsina. Ang panglimang sanhi ng pagkamatay sa Tsina. Kapansin-pansin na sa mga nasuring pasyente, ang TNM stages I, II, III at IV ay 18.6%, 42.5%, 30.7% at 8.2% ayon sa pagkakabanggit. Mahigit sa 80% ng mga pasyente ay nasa gitna at huling yugto, at 44% sa kanila ay may sabay-sabay o heterochronic distant metastases sa atay at baga, na seryosong nakakaapekto sa panahon ng kaligtasan, nagsasapanganib sa kalusugan ng ating mga residente at nagdudulot ng mabigat na pasanin sa lipunan at ekonomiya. Ayon sa estadistika ng National Cancer Center, ang karaniwang taunang pagtaas sa gastos ng paggamot sa colorectal cancer sa Tsina ay humigit-kumulang 6.9% hanggang 9.2%, at ang personal na gastos sa kalusugan ng mga pasyente sa loob ng isang taon mula sa diagnosis ay maaaring umabot sa 60% ng kita ng pamilya. Ang mga pasyenteng may kanser ay dumaranas ng sakit at nasa ilalim din ng matinding pressure sa ekonomiya [2].
Siyamnapung porsyento ng mga sugat sa colorectal cancer ay maaaring tanggalin sa pamamagitan ng operasyon, at mas maaga matuklasan ang tumor, mas mataas ang limang-taong survival rate pagkatapos ng radical surgical resection, ngunit ang pangkalahatang recurrence rate pagkatapos ng radical resection ay nasa humigit-kumulang 30%. Ang limang-taong survival rate ng colorectal cancer sa populasyon ng mga Tsino ay 90.1%, 72.6%, 53.8% at 10.4% para sa mga stage I, II, III at IV, ayon sa pagkakabanggit.
Ang minimal residual disease (MRD) ay isang pangunahing sanhi ng pag-ulit ng tumor pagkatapos ng radikal na paggamot. Sa mga nakaraang taon, ang teknolohiya sa pagtuklas ng MRD para sa mga solidong tumor ay mabilis na umunlad, at ilang mabibigat na obserbasyonal at interventional na pag-aaral ang nagkumpirma na ang postoperative MRD status ay maaaring magpahiwatig ng panganib ng postoperative recurrence ng colorectal cancer. Ang ctDNA testing ay may mga bentahe ng pagiging noninvasive, simple, mabilis, na may mataas na accessibility ng sample at nalalampasan ang heterogeneity ng tumor.
Ang mga alituntunin ng US NCCN para sa kanser sa colon at ang mga alituntunin ng Chinese CSCO para sa kanser sa colorectal ay parehong nagsasaad na para sa pagtukoy ng panganib ng postoperative recurrence at pagpili ng adjuvant chemotherapy sa kanser sa colon, ang ctDNA testing ay maaaring magbigay ng prognostic at predictive na impormasyon upang makatulong sa mga desisyon sa adjuvant treatment para sa mga pasyenteng may stage II o III colon cancer. Gayunpaman, karamihan sa mga umiiral na pag-aaral ay nakatuon sa mga ctDNA mutations batay sa high-throughput sequencing technology (NGS), na may kumplikadong proseso, mahabang lead time, at mataas na gastos [3], na may bahagyang kakulangan ng generalizability at mababang prevalence sa mga pasyenteng may kanser.
Sa kaso ng mga pasyenteng may stage III colorectal cancer, ang NGS-based ctDNA dynamic monitoring ay nagkakahalaga ng hanggang $10,000 para sa isang pagbisita at nangangailangan ng panahon ng paghihintay na hanggang dalawang linggo. Gamit ang multigene methylation test sa pag-aaral na ito, ang ColonAiQ®, ang mga pasyente ay maaaring magkaroon ng dynamic ctDNA monitoring sa ikasampung bahagi ng halaga at makakuha ng ulat sa loob lamang ng dalawang araw.
Ayon sa 560,000 bagong kaso ng colorectal cancer sa Tsina bawat taon, ang mga klinikal na pasyente na pangunahing may stage II-III colorectal cancer (ang proporsyon ay humigit-kumulang 70%) ay may mas agarang pangangailangan para sa dynamic monitoring, kaysa sa laki ng merkado ng MRD dynamic monitoring ng colorectal cancer na umaabot sa milyun-milyong tao bawat taon.
Makikita na ang mga resulta ng pananaliksik ay may mahalagang siyentipiko at praktikal na kahalagahan. Sa pamamagitan ng malawakang prospective na mga klinikal na pag-aaral, nakumpirma nito na ang teknolohiyang PCR-based blood ctDNA multigene methylation ay maaaring gamitin para sa paghula ng pag-ulit ng colorectal cancer at pagsubaybay sa pag-ulit nito nang may sensitivity, pagiging napapanahon at pagiging epektibo sa gastos, na mas nagbibigay-daan sa precision medicine na makinabang ang mas maraming pasyente ng kanser. Ang pag-aaral ay batay sa ColonAiQ®, isang multi-gene methylation test para sa colorectal cancer na binuo ng KUNY, na ang klinikal na halaga ng aplikasyon sa maagang screening at diagnosis ay nakumpirma na ng isang sentral na klinikal na pag-aaral.
Iniulat ng Gastroenterology (IF33.88), ang nangungunang internasyonal na dyornal sa larangan ng mga sakit sa gastrointestinal noong 2021, ang mga resulta ng multicenter na pananaliksik ng Zhongshan Hospital ng Fudan University, Cancer Hospital ng Fudan University at iba pang makapangyarihang institusyong medikal katuwang ang KUNYAN Biological, na nagpatunay sa mahusay na pagganap ng ColonAiQ® ChangAiQ® sa maagang screening at maagang diagnosis ng colorectal cancer, at sa simula ay sinuri ang potensyal na aplikasyon sa pagsubaybay sa prognosis ng colorectal cancer.

Upang higit pang mapatunayan ang klinikal na aplikasyon ng ctDNA methylation sa risk stratification, paggabay sa mga desisyon sa paggamot at maagang pagsubaybay sa pag-ulit sa stage I-III colorectal cancer, isinama ng pangkat ng pananaliksik ang 299 na pasyente na may stage I-III colorectal cancer na sumailalim sa radikal na operasyon at nangolekta ng mga sample ng dugo sa bawat follow-up point (tatlong buwan ang pagitan) sa loob ng isang linggo bago ang operasyon, isang buwan pagkatapos ng operasyon, at sa postoperative adjuvant therapy para sa dynamic blood ctDNA testing.
Una, natuklasan na ang ctDNA testing ay maaaring mahulaan ang panganib ng pag-ulit sa mga pasyente ng colorectal cancer nang maaga, kapwa bago ang operasyon at maagang postoperative. Ang mga pasyenteng positibo sa ctDNA bago ang operasyon ay may mas mataas na posibilidad ng pag-ulit pagkatapos ng operasyon kaysa sa mga pasyenteng negatibo sa ctDNA bago ang operasyon (22.0% > 4.7%). Ang maagang postoperative ctDNA testing ay hinulaan pa rin ang panganib ng pag-ulit: isang buwan pagkatapos ng radical resection, ang mga pasyenteng positibo sa ctDNA ay 17.5 beses na mas malamang na mag-ulit kaysa sa mga negatibong pasyente; natuklasan din ng pangkat na ang pinagsamang ctDNA at CEA testing ay bahagyang nagpabuti sa pagganap sa pag-detect ng pag-ulit (AUC=0.849), ngunit ang pagkakaiba ay hindi makabuluhan kumpara sa ctDNA (AUC=0.839) na pagsusuri lamang. Ang pagkakaiba ay hindi makabuluhan kumpara sa ctDNA lamang (AUC=0.839).
Ang clinical staging na sinamahan ng mga risk factor ang kasalukuyang pangunahing batayan para sa risk stratification ng mga pasyenteng may kanser, at sa kasalukuyang paradigma, malaking bilang ng mga pasyente ang umuulit pa rin [4], at mayroong agarang pangangailangan para sa mas mahusay na mga tool sa stratification dahil ang over-treatment at under-treatment ay magkakasamang umiiral sa klinika. Batay dito, inuri ng pangkat ang mga pasyente na may stage III colorectal cancer sa iba't ibang subgroup batay sa clinical recurrence risk assessment (high risk (T4/N2) at low risk (T1-3N1)) at adjuvant treatment period (3/6 na buwan). Natuklasan ng pagsusuri na ang mga pasyente sa high-risk subgroup ng mga pasyenteng may ctDNA-positive ay may mas mababang recurrence rate kung nakatanggap sila ng anim na buwan ng adjuvant therapy; sa low-risk subgroup ng mga pasyenteng may ctDNA-positive, walang makabuluhang pagkakaiba sa pagitan ng adjuvant treatment cycle at mga kinalabasan ng pasyente; habang ang mga pasyenteng may ctDNA-negative ay may mas mahusay na prognosis kaysa sa mga pasyenteng may ctDNA-positive at mas mahabang postoperative recurrence-free period (RFS); stage I at low-risk stage II colorectal cancer. Lahat ng mga pasyenteng may ctDNA-negative ay walang recurrence sa loob ng dalawang taon; samakatuwid, ang pagsasama ng ctDNA sa mga klinikal na katangian ay inaasahang higit pang magpapa-optimize sa risk stratification at mas mahusay na mahulaan ang pag-ulit.

Pigura 1. Pagsusuri ng plasma ctDNA sa POM1 para sa maagang pagtuklas ng pag-ulit ng colorectal cancer
Ipinakita ng karagdagang mga resulta ng dynamic ctDNA testing na ang panganib ng pag-ulit ay mas mataas nang malaki sa mga pasyenteng may positibong dynamic ctDNA testing kaysa sa mga pasyenteng may negatibong ctDNA sa panahon ng yugto ng pagsubaybay sa pag-ulit ng sakit pagkatapos ng tiyak na paggamot (pagkatapos ng radikal na operasyon + adjuvant therapy) (Larawan 3ACD), at maaaring ipahiwatig ng ctDNA ang pag-ulit ng tumor hanggang 20 buwan na mas maaga kaysa sa imaging (Larawan 3B), na nag-aalok ng posibilidad ng maagang pagtuklas ng pag-ulit ng sakit at napapanahong interbensyon.

Pigura 2. pagsusuri ng ctDNA batay sa longitudinal cohort upang matukoy ang pag-ulit ng colorectal cancer

"Maraming bilang ng mga pag-aaral sa translational medicine sa colorectal cancer ang nangunguna sa disiplina, lalo na ang ctDNA-based MRD testing na nagpapakita ng malaking potensyal upang mapahusay ang postoperative management ng mga pasyente ng colorectal cancer sa pamamagitan ng pagpapagana ng recurrence risk stratification, paggabay sa mga desisyon sa paggamot at maagang recurrence monitoring."

Ang bentahe ng pagpili ng DNA methylation bilang isang nobelang MRD marker kaysa sa pagtuklas ng mutasyon ay hindi ito nangangailangan ng whole genome sequencing screening ng mga tisyu ng tumor, direktang ginagamit para sa pagsusuri ng dugo, at iniiwasan ang mga false-positive na resulta dahil sa pagtuklas ng mga somatic mutations na nagmumula sa mga normal na tisyu, mga benign na sakit, at clonal hematopoiesis.
Kinukumpirma ng pag-aaral na ito at ng iba pang kaugnay na pag-aaral na ang ctDNA-based MRD testing ang pinakamahalagang independiyenteng risk factor para sa pag-ulit ng stage I-III colorectal cancer at maaaring gamitin upang gabayan ang mga desisyon sa paggamot, kabilang ang "escalation" at "downgrade" ng adjuvant therapy. Ang MRD ang pinakamahalagang independiyenteng risk factor para sa pag-ulit pagkatapos ng operasyon para sa stage I-III colorectal cancer.
Ang larangan ng MRD ay mabilis na umuunlad na may ilang makabago, lubos na sensitibo, at tiyak na mga assay batay sa epigenetics (DNA methylation at fragmentomics) at genomics (ultra-deep targeted sequencing o whole genome sequencing). Inaasahan namin na ang ColonAiQ® ay patuloy na mag-oorganisa ng malawakang klinikal na pag-aaral at maaaring maging isang bagong tagapagpahiwatig ng pagsusuri sa MRD na pinagsasama ang accessibility, mataas na pagganap, at abot-kayang presyo, at maaaring malawakang gamitin sa karaniwang klinikal na kasanayan.
Mga Sanggunian
[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. Maagang Pagtuklas ng Molecular Residual Disease at Risk Stratification para sa Stage I hanggang III Colorectal Cancer sa pamamagitan ng Circulating Tumor DNA Methylation. JAMA Oncol. 2023 Abr 20.
[2] “Ang pasanin ng sakit na colorectal cancer sa populasyon ng mga Tsino: nagbago ba ito nitong mga nakaraang taon?, Chinese Journal of Epidemiology, Tomo 41, Blg. 10, Oktubre 2020.
[3] Tarazona N, Gimeno-Valiente F, Gambardella V, et al. Tinarget ang next-generation sequencing ng circulating-tumor DNA para sa pagsubaybay sa minimal residual disease sa localized colon cancer. Ann Oncol. Nob 1, 2019;30(11):1804-1812.
[4] Taieb J, André T, Auclin E. Pagpino ng adjuvant therapy para sa non-metastatic colon cancer, mga bagong pamantayan at pananaw. Cancer Treat Rev. 2019;75:1-11.