Bryce Olson是英特爾的一名員工，幾年前，非常突然的，Bryce被診斷出了IV期前列腺癌，腫瘤的侵襲性很強，而且已經(jīng)發(fā)生了多處轉移。一開(kāi)始，Bryce嘗試了手術(shù)、化療和放療，然而這些傳統療法都不能阻止腫瘤的發(fā)展。Bryce想，按照這樣發(fā)展，自己大概看不到女兒小學(xué)畢業(yè)了。

       Bryce Olson講述自己的抗癌經(jīng)歷

       傳統療法的大門(mén)雖然被封了，好在，二代基因測序（Next Generation Sequencing，NGS）為他打開(kāi)了一扇窗，美國FDA批準的腫瘤伴隨診斷工具FoundationOneCDx（F1 CDx）檢測的結果表明，Bryce有可以被靶向的基因突變，根據這個(gè)結果，他加入了一個(gè)靶向藥物的I期臨床試驗，這讓他平安地度過(guò)了2年的時(shí)間。

       基因組變異檢測方法的“亂斗”

       能和侵襲性非常強的癌癥搏斗多年，新癌癥療法（靶向和免疫治療）和基因測序的快速發(fā)展可以說(shuō)是功不可沒(méi)。

       在靶向治療領(lǐng)域，目前，已經(jīng)有數十種藥物問(wèn)世，它們靶向不同的基因組變異，包括點(diǎn)突變（堿基替換、插入或缺失），拷貝數變異以及DNA重排，檢測出這些變異是進(jìn)行靶向治療的第一步，也是靶向治療的基礎。

       那么問(wèn)題來(lái)了，如何檢測變異呢？

       其實(shí)方法很多，傳統方法包括擴增阻礙突變系統（ARMS）、熒光原位雜交（FISH）、免疫組化（IHC）和逆轉錄聚合酶鏈反應（RT-PCR）。雖然是“老資格”，技術(shù)成熟，但是這些方法都各有利弊。例如，ARMS檢測的敏感性很高，但它僅能用于檢測已知的堿基替換、插入或缺失。FISH和IHC均可以用于檢測DNA重排、擴增和融合突變，但難以對融合突變進(jìn)行區分[1]。這就意味著(zhù)，在實(shí)際應用中，只使用單一的檢測方法可能會(huì )導致患者的變異無(wú)法被檢測到。

       事實(shí)也確實(shí)如此，根據一些臨床試驗的數據，在肺癌中，有大約35%的ALK基因重排無(wú)法通過(guò)FISH檢測到，而在乳腺癌中，有大約15%的HER2擴增無(wú)法通過(guò)FISH和IHC檢測到。

       隨著(zhù)NGS與臨床的結合，似乎又給科學(xué)家、腫瘤臨床醫生與病人帶來(lái)了抗擊癌癥新的武器。NGS可以一次性的對所有基因或是特定基因進(jìn)行檢測，這是上述的傳統方法無(wú)法在單次檢測中完成的。

       不過(guò)NGS只是一個(gè)技術(shù)，如何利用它為癌癥患者服務(wù)呢？一般情況下，根據不同的癌種，患者可以接受特定的幾個(gè)或幾十個(gè)基因的測序。以非小細胞肺癌為例，檢測的基因通常包括EGFR、ALK和ROS1，根據突變的類(lèi)型不同也有不同的靶向藥物使用。

       除了這三個(gè)基因外，在條件允許的情況下，也可以對BRAF、MET、HER2、KRAS和RET這幾個(gè)基因進(jìn)行檢測。

       但此前最經(jīng)濟實(shí)用的做法基本上是集中在“熱點(diǎn)序列”上，對這些特定的基因變異進(jìn)行檢測。這就如同雪夜的路燈一樣，我們只能看到燈光下過(guò)往的汽車(chē)，而燈光以外的世界有什么？一片漆黑。其結果顯而易見(jiàn)，這樣的檢測會(huì )讓一些患者會(huì )出現“假陰性”。

       在2016年的一項研究中，研究人員對250例EGFR外顯子19缺失突變的非小細胞肺癌患者腫瘤樣本進(jìn)行了全面基因組測序（CGP），發(fā)現有71例患者有可靶向的缺失突變，但是這其中有12例在之前的診斷中為陰性[2]，也就是說(shuō)，有17%的患者的EGFR外顯子19的缺失突變被遺漏了！

       如果沒(méi)有CGP的話(huà)，那么這些患者的恐怕就沒(méi)有機會(huì )接受EGFR酪氨酸激酶抑制劑（EGFR TKI）的治療了。

       全面基因組測序與抗腫瘤新時(shí)代的左膀——靶向治療

       說(shuō)起CGP，那就不得不提2017年獲得FDA上市批準的F1 CDx，它是首個(gè)獲批的可以應用于多種實(shí)體瘤伴隨診斷的CGP產(chǎn)品。F1 CDx是由一家美國的初創(chuàng )企業(yè)Foundation One研發(fā)的產(chǎn)品，這家公司在起步階段獲得了大名鼎鼎的喬布斯，蓋茨基金會(huì )，以及谷歌的投資，最近又為腫瘤領(lǐng)域的巨搫瑞士羅氏集團收歸旗下。

       與普通的CGP不同的是，F1 CDx完全聚焦在目前已知的與腫瘤相關(guān)的基因上，獲批時(shí)，F1 CDx檢測的腫瘤驅動(dòng)基因數目為324個(gè)。這與人類(lèi)的所有的基因相比雖然滄海一粟，但優(yōu)勢也是十分明顯：第一，與全外顯子組測序相比，經(jīng)濟實(shí)惠；第二，檢測效率高；第三，檢測結果可以直接運用到腫瘤臨床治療中。

       F1 CDx的測序結果是一份詳盡的報告，并會(huì )發(fā)送給醫學(xué)專(zhuān)家進(jìn)行分析，根據可靶向的靶點(diǎn)為患者提供已經(jīng)獲批的藥物治療方案，以及目前FDA已經(jīng)批準的臨床試驗中患者有機會(huì )可以參加的臨床試驗，就像開(kāi)頭提到的Bryce一樣。

       給大家舉個(gè)栗子，在巴西圣保羅，一名51歲的男子在腸鏡檢查中發(fā)現了直腸惡性腫瘤，而且已經(jīng)轉移到了肝 臟和肺部，在直腸切除和化療后，患者的病情得到了部分緩解，接著(zhù)，他又通過(guò)手術(shù)切除了轉移的腫瘤。然而，5個(gè)月后，在他的肝 臟和肺部，醫生發(fā)現了新的腫瘤灶以及腦和多個(gè)淋巴結的轉移。

       為了控制病情，他又接受了放療和兩次手術(shù)，術(shù)后繼續用化療和抑制腫瘤血管生成的貝伐單抗進(jìn)行治療，這一次，病情的穩定維持了6個(gè)月。6個(gè)月之后，腫瘤再次來(lái)襲，此時(shí)，這名男子已經(jīng)出現了惡病質(zhì)和肝性腦病，束手無(wú)策的醫生這時(shí)候想到了F1 CDx。通過(guò)F1 CDx測序后，醫生找到了6種基因變異，其中包括FLT3的擴增，它是急性髓系白血病中最為常見(jiàn)的突變。

       基于這個(gè)靶點(diǎn)，這名男子開(kāi)始服用索拉非尼，在治療后7天內，他的肝性腦病迅速改善。30天后，總膽紅素水平從11mg/dl降至正常水平。不過(guò)可惜的是，4個(gè)月后，他的腫瘤再次出現進(jìn)展，很快就因為直腸癌導致的肝功能不全而去世了[3]。如果能夠更早期進(jìn)行F1 CDx的檢測，這名男子的結局可能會(huì )完全不同。

       抗腫瘤新時(shí)代的右臂——免疫治療

       除了324個(gè)腫瘤驅動(dòng)基因外，F1 CDx獲批上市的時(shí)候還“夾帶”了2個(gè)可以預測免疫檢查點(diǎn)抑制劑療效的分子標記：微衛星不穩定（MSI）和腫瘤突變負擔（TMB）。

       為什么說(shuō)這兩個(gè)分子標記非常重要呢？這就要從現在最熱門(mén)的腫瘤免疫治療說(shuō)起了。無(wú)論是O藥，K藥，還是T藥，雖然針對特定人群的疾病緩解都比過(guò)去有顯著(zhù)提高，但在總體人群中的響應率仍然只有20%到30%。面對如此昂貴的藥物，患者如何知道自己的腫瘤是否能夠對它有響應呢？

       這時(shí)候就需要“求助”MSI或者是TMB了。首先來(lái)說(shuō)MSI，在細胞中，DNA錯配修復路徑缺陷（dMMR）會(huì )導致基因組不穩定，致使突變積累或出現MSI。從2013年開(kāi)始，就有研究人員發(fā)現，PD-1抗體對攜帶dMMR的癌癥患者可能更有效[4]，后來(lái)的臨床試驗也證明了這一點(diǎn)[5]，dMMR成為了PD-1抗體療效預測的指標。

       但是，dMMR在不同癌種中攜帶者的比例大不相同，且大部分癌種中比例都不高。所以，想要更多的患者能夠獲益，還需要其他更有代表性的標志物，于是，TMB出現了。從這個(gè)名字中我們也能猜到，TMB越高，患者或許就能從免疫治療中獲益越多。

       2015年和2016年，兩項臨床研究驗證了這個(gè)觀(guān)點(diǎn)[6，7]，奠定了TMB在預測免疫治療效果中的地位?；谶@些研究成果，今年，TMB被寫(xiě)入了非小細胞肺癌的NCCN指南中，作為衡量患者是否可以接受免疫治療的推薦檢測方法，另外，使用經(jīng)過(guò)驗證的NGS panel檢測MSI/dMMR以及其他幾個(gè)常見(jiàn)基因變異也被更新進(jìn)了NCCN指南。

       不過(guò)，檢測TMB所用的全外顯子組測序技術(shù)成本可是相當之高，這完全限制了TMB在實(shí)際臨床中的應用。

       F1 CDx恰好解決了這個(gè)問(wèn)題，它分析數百個(gè)癌癥相關(guān)基因的總計約1.1Mb大小的外顯子序列，然后計算TMB水平，多個(gè)研究表明，它的一致性高[8-10]，與全外顯子組測序一樣準確[11]。當然，成本可比全外顯子組測序要低多了。

       助攻抗腫瘤新希望的誕生

       除了幫助患者發(fā)現治療靶點(diǎn)，鏈接到治療方案外，基因測序技術(shù)在新藥的研發(fā)和藥物適應癥的擴大研究中也發(fā)揮著(zhù)重要的作用。

       幾年前，美國范德比爾特大學(xué)醫學(xué)中心接收了一名患有IV期肺癌的33歲男性，他沒(méi)有任何已知的可以被靶向的基因變異，然而，F1 CDx的檢測結果顯示，這名患者具有EGFR激酶結構域重復（EGFR-KDD），這種變異還從來(lái)沒(méi)有在肺癌中被發(fā)現過(guò)。體外培養的細胞實(shí)驗表明，EGFR-KDD確實(shí)是一種驅動(dòng)腫瘤生長(cháng)的變異，在幾種EGFR TKI中，阿法替尼抑制癌細胞生長(cháng)的效果最為明顯。

       由于患者已經(jīng)對標準的一線(xiàn)化療出現抵抗了，研究人員只能?chē)L試使用阿法替尼對他進(jìn)行治療。很快，患者的病情就得到了緩解，2個(gè)周期的治療后，腫瘤縮小了約50%！然而不幸的是，7個(gè)周期的治療后，患者對阿法替尼產(chǎn)生了耐藥[12]，但卻給EGFR肺癌藥物的研發(fā)打開(kāi)了一個(gè)新思路。

       患者在阿法替尼使用前（左）、使用2個(gè)周期（中）和使用7個(gè)周期（右）后的腫瘤（紅色箭頭所指）直徑（cm）變化：6.62 vs. 2.72 vs. 6.20

       不知道大家最近有沒(méi)有關(guān)注到前些天被刷屏的“有效率75%的重磅神藥Larotrectinib”，當然了，這個(gè)“有效率75%”是個(gè)錯誤解讀，應該是“在臨床試驗中，患者的總體緩解率（ORR）為75%”。Larotrectinib是一款廣譜抗癌藥物，靶向NTRK基因融合，覆蓋17種癌癥，但實(shí)際上，NTRK基因融合是一種非常罕見(jiàn)的基因突變，在美國，預計只有2500-3000名患者[13]，在中國，它的突變率大約為0.3%[14]，按這個(gè)比例，患者也只有30000人左右。

       雖然適用人群窄，但是NTRK基因融合是最早被鑒定出來(lái)的腫瘤驅動(dòng)基因之一，目前，只有基于NGS的檢測方法才能高敏感性和高特異性的檢測出NTRK基因融合，傳統方法中，IHC和RT-PCR對此完全是“心有余而力不足”，FISH倒是可以，但因為NTRK家族包含3個(gè)基因[15]，所以它需要進(jìn)行多次檢測，而且還要求高度專(zhuān)業(yè)化的病理學(xué)分析才可以[16-19]。

       如果無(wú)法準確地檢測出突變的話(huà)，那么臨床試驗的進(jìn)行毫無(wú)疑問(wèn)會(huì )受到阻礙，更不用說(shuō)正式上市，真正的應用到大多數患者中了。

       除了Larotrectinib外，針對NTRK基因融合，羅氏也聯(lián)合Foudnation Medicine正在開(kāi)展一項臨床研究，不過(guò)不同的是，Entrectinib不但針對跨腫瘤的NTRK基因融合的患者，還同時(shí)針對ROS1基因融合，今年10月ESMO期間最新發(fā)布的數據顯示，包括至少19種病理學(xué)腫瘤類(lèi)型（按腫瘤部位的常規分類(lèi)是10種類(lèi)型）對Entrectinib治療有應答[20]。

       不同類(lèi)型的癌癥患者腫瘤長(cháng)徑總和（SLD）的變化（%）

       Entrectinib的“廣譜”抗癌特性有可能重新定義癌癥患者個(gè)體化治療，已被美國FDA授予突破性療法（BTD）認定。與此同時(shí)，NGS也被視為患者接受不定型腫瘤（tumor agnostic）治療的必要條件。

       有能夠被靶向的靶點(diǎn)和檢測方法，才會(huì )有新藥物的成功研發(fā)和上市，這一點(diǎn)，也是正在經(jīng)歷癌癥復發(fā)的Bryce的愿景，是的，在平安度過(guò)了2年后，Bryce對服用的靶向藥物耐藥了，檢查結果顯示，他的腫瘤又開(kāi)始聞風(fēng)而動(dòng)了。

       而B(niǎo)ryce依然沒(méi)有放棄，他尋求到了Broad研究所和其他一些癌癥研究領(lǐng)域研究人員的合作，利用人工智能技術(shù)在大量的基因測序數據中進(jìn)行篩選和分析，希望能夠從中發(fā)現新的靶點(diǎn)和藥物。

       現在一邊工作一邊積極治療的Bryce還積極參加到患者倡導運動(dòng)中來(lái)，無(wú)論到哪里，他總會(huì )穿著(zhù)一件黑色T恤，上面印有兩個(gè)英文單詞：“Sequencing Me”，NGS將他從死神的手上奪了回來(lái)，他希望所有的癌癥患者都明白，在今天這個(gè)時(shí)代，接受NGS不應該是只屬于少數患者的奢侈品，而是一件必需品。他也渴望自己和向他一樣的數百萬(wàn)患者能夠受益于NGS以及隨之而來(lái)的新的治療方法。