众所周知，癌症是一种基因病，是由于一组或多组基因突变导致的细胞功能异常，形成了快速、无限制生长的恶性肿瘤。近年来，通过对肿瘤突变的广泛分析，极大地提高了我们对驱动恶性肿瘤的分子事件的理解，也指导了许多新疗法的开发和实施（如小分子靶向药物等），这些疗法专门针对基因组驱动因素的改变，使得许多不同类型癌症患者的预期寿命得到改善。目前临床使用较为广泛的基因检测为小panel检测，即针对特定癌种中相关用药靶点或耐药突变位点进行检测，以此来确定可行的治疗方案。随着精准治疗时代的到来，目前的新药研究也如雨后春笋般涌出，这些药物涉及到更为罕见或更为新颖的用药靶点。若仅使用特定癌种中的小panel检测，可能会使得携带较为罕见突变的患者从治疗中获益的机会受限。所以，目前临床上也在使用不同的基因检测方法，包括大panel测序（通常涉及数百个肿瘤相关的基因）、WES (全外显子)测序及WGS (全基因组)测序等。近期，发表于《Nature Medicine》的一项研究分析了231位转移性癌症患者重复检测样本的WGS数据，旨在评估转移性肿瘤患者是否需要进行多频次WGS检测。

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研究队列概况            

研究者共获取了来自231位患者的481份活检样本WGS数据，绝大多数（92%）患者提供了2份活检样本，这些样本被分成了250对配对样本。其中37%的配对样本来自于不同病灶，33%的配对样本则来源于同一病灶，剩余30%无法确认样本是否来源于相同病灶。90%的配对样本均来源于转移灶，配对样本取样中位间隔为6.4个月。

配对样本来源情况

78%的配对样本在两次活检之间进行了一次系统的抗癌治疗（包括单药或联合治疗），另有18%的配对样本在活检间隔期间接受了多种治疗。另外，在可了解第一次活检前治疗情况的234对配对样本中，有28%未经过任何系统治疗。队列中所有患者主要的系统治疗方式见下图。

取样间隔系统治疗情况概览

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研究结果

2.1、转移性肿瘤基因变异数目显著增加但驱动变异数目稳定

研究发现，治疗期间转移性肿瘤组织内基因变异（点突变及短插入缺失）数量显著增多，但增长中位数相对变化不大（0.35个突变/Mb）。除此以外，相较于初次活检样本，经治后的二次活检样本中，基因拷贝数变化（SCNA）、基因组结构突变（SV，如基因融合及长插入缺失突变）和微卫星区域内插入缺失变异均有显著增多。治疗期间，未发现微卫星稳定的患者变异增加到微卫星不稳定的情况，在15名微卫星不稳定的患者中，对比前后活检样本发现总变异数量，及微卫星区域内变异均有显著增加。

取样间隔治疗后各类变异均有所增加

研究者接下来对配对样本中的驱动变异的变化情况做了评估分析。检测中发现的2491驱动变异共涉及122个原癌基因及155个抑癌基因，此外，由于微卫星状态不稳定对肿瘤发展过程中的重要作用，研究者将其也作为驱动变异纳入分析。整体队列中热点驱动变异情况如下图：在97%（466/481）的样本中检测到了一个以上的驱动变异，配对样本中的驱动变异数目是稳定的（P=0.33）。此外，配对样本中平均拥有4个一致的驱动变异。首次活检样本中86%（1132/1318）的驱动变异可以在二次活检中检测到；二次活检样本中15%（193/1325）的驱动突变为新增变异。

此外研究者发现配对样本检测中驱动变异变化与肿瘤类型无关，而与样本是否取自不同病灶及活检取样的时间间隔长短有关。

   热点驱动变异及变异形式分布情况及配对样本中驱动变异变化情况

2.2、转移性肿瘤治疗期间与治疗/药物相关基因组变化情况

随后研究者进一步分析了发生肿瘤转移的患者在治疗期间，与治疗/药物相关的基因组（即可对临床治疗产生影响的基因，包括指南中对标准治疗产生影响的基因和对在研药物响应的基因）所产生的变化过程。

结果显示，72%（347/481）的样本携带对在研药物敏感相关基因变异（可参与临床研究），23%（111/481）的样本携带至少一个可对标准治疗产生影响的基因（SOC基因）变异。15%（71/481）的样本携带抗肿瘤药物敏感突变，8%（37/481）样本携带耐药突变，另有0.6%（3/481）样本同时携带药物敏感突变及耐药突变。

样本中SOC变异及在研药物敏感变异分布情况

在配对样本SOC基因变异情况的对比分析中，99%（247/250）的配对样本检测到完全一致的SOC基因变异。3例指向需使用不同治疗方法的患者均为已接受小分子TKI治疗的非小细胞肺癌患者。

在配对样本在研药物敏感基因变异情况的对比分析中，91%（228/250）的配对样本相应基因变异情况一致。

配对样本中SOC变异及在研药物敏感变异前后检测变化情况

2.3、不同治疗方法对靶基因变异的影响

最后，作者对编码蛋白为药物靶点的基因（简称靶基因）在治疗期间不同治疗方法（小分子抑制剂，激素疗法及单克隆抗体治疗）对其所产生变化的影响做出了分析。使用小分子抑制剂进行治疗的患者中，有21%（15/70）出现了靶基因突变的改变，在已出现药物相关突变的患者中（如使用EGFRTKI治疗EGFR敏感突变非小细胞肺癌患者），治疗过程中46%（13/28）的患者会出现靶基因的新突变；而在相关药物野生型患者中（如接受舒尼替尼治疗的无敏感突变肾细胞癌患者）仅有5%（2/42）出现了靶基因的新突变（P=4.7× 10-5）。

 对于接受激素治疗的患者，22%（13/58）出现了靶基因的新突变，但是否存在靶点突变对于激素治疗前后产生新突变的频率无显著影响。

 对于接受单克隆抗体治疗的患者，仅有1例接受贝伐珠单抗治疗的结直肠癌患者在治疗后出现了VEGFR基因临床意义不明变异（p.Pro107Ser）的缺失。

不同治疗方式对靶基因突变变化的影响

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结论

研究者认为，通过纵向对比大量转移癌患者多次活检的WGS数据，可以发现可操作基因表现出非常高的一致性。即经过治疗的转移性肿瘤其基因组的进化是有限的，治疗相关基因基本稳定，因此，单次WGS检测通常足以满足大部分患者的治疗及临床研究入组需要。

 但需要指出的是，仍有部分患者行单次基因测序也许不能满足治疗需要：①携带SOC基因变异的非小细胞肺癌患者中46%出现了新的靶基因变异；②部分接受小分子抑制剂或激素治疗的患者中也观察到了更频繁的治疗相关变异。

 

参考文献

Van de Haar J, Hoes LR, Roepman P, Lolkema MP, Verheul HMW, Gelderblom H, de Langen AJ, Smit EF, Cuppen E, Wessels LFA, Voest EE. Limited evolution of the actionable metastatic cancer genome under therapeutic pressure. Nat Med. 2021 Sep;27(9):1553-1563. doi: 10.1038/s41591-021-01448-w. Epub 2021 Aug 9. PMID: 34373653.