Cell |?消除“場效應”的膀胱癌尿液液體活檢

撰文 |章臺柳

非肌層浸潤性膀胱癌（NMIBC）是一種高度異質性的疾病，即使具有相似的臨床和病理特征，不同NMIBC腫瘤對治療的反應也可能存在顯著差異。根據腫瘤分級、分期、大小以及是否伴有原位癌（CIS）等因素，NMIBC可分為低危、中危和高危組。所有風險組均接受經尿道膀胱腫瘤切除術（TURBT）治療，中危和高?；颊哌€需接受為期6周的誘導期膀胱內灌注卡介苗（BCG）免疫治療（聯用或不聯用后續的BCG維持治療）。雖然這種療法已經應用多年，且尚無療法能夠超越該方案的療效，但對NMIBC中BCG應答的生物學機制理解尚不完全。

目前臨床上缺乏能夠準確識別哪些患者能從BCG中獲益的生物標志物。既往研究主要集中于尋找生物標志物來區分接受TURBT+BCG療法的患者是否會復發。這一終點存在局限性，因為未復發的患者可能僅通過TURBT或僅通過BCG就已治愈，而兩者相關的分子很可能不同。事實上，對比單獨TURBT和TURBT+BCG聯用的隨機試驗中，約2/3的NMIBC患者可能僅通過手術即可治愈，因此只有少數長期應答者是因聯用BCG而治愈的。這一挑戰并非NMIBC獨有，也影響許多其他接受序貫治療的癌癥類型。

尿液生物標志物有望用于膀胱癌（BLCA）復發的無創評估。然而，現有的尿液生物標志物在早期評估疾病復發方面缺乏最佳性能。一種可能具有前景的方法是檢測腫瘤脫落至尿液中的DNA。尿液腫瘤DNA（utDNA）分析可用于在完成NMIBC治療后檢測微小殘留病灶（MRD），并據此指導個體化輔助治療。然而，基于utDNA的MRD檢測面臨的一個潛在復雜因素是，在顯微鏡下形態正常的尿路上皮中存在體細胞突變，這種現象被稱為“區域癌化”或“場效應”。這類突變可能脫落至尿液中，導致MRD結果假陽性，從而引發不必要的焦慮、檢查和治療。場效應并非NMIBC獨有，已在包括但不限于乳腺癌、肺癌、頭頸癌、結直腸癌和食管癌在內的其他癌癥類型中得到充分記錄，同樣可能降低液體活檢MRD方法的特異性。因此，用于癌癥檢測和監測的液體活檢方法需要解決場效應可能引起的特異性問題。

2026年1月27日，來自斯坦福大學的Maximilian Diehn、Joseph C. Liao和Ash A. Alizadeh團隊合作在Cell雜志上發表文章Field-effect-informed urine liquid biopsy for bladder cancer，發現尿液中體細胞突變的檢出率隨年齡增長而增加。提出了一種改進的utDNA微小殘留病灶（MRD）檢測方法，并排除場效應突變來提高其特異性。將其應用于261例接受手術及術后BCG輔助治療的NMIBC患者樣本，識別出三類分子反應群體：手術應答者、BCG應答者以及無應答者。對兩種治療方案的分子預測因素存在差異：預先存在的免疫激活和更高的突變負荷在BCG應答者中富集，而不是手術應答者。這些發現凸顯了基于場效應校正的液體活檢方法在指導個體化治療以及揭示多模式治療中各環節生物標志物方面的潛力。

研究團隊之前開發了一種尿液癌癥深度測序個性化分析（uCAPP-seq）的方法。這種基于新一代測序的液體活檢方法使用一個固定的靶向數百個膀胱癌常見突變基因的生物素化寡核苷酸探針組，分析尿液游離DNA中是否存在體細胞突變。它既可用于無腫瘤先驗信息（即直接分析尿液）的分析，也可用于基于腫瘤信息（即先對診斷樣本進行測序以識別腫瘤突變，然后在后續尿液樣本中追蹤這些突變）的分析。研究人員使用uCAPP-seq技術分析了不同年齡段非癌癥對照尿液樣本中的游離DNA。值得注意的是，推測的致癌突變頻率隨著年齡急劇增加，在75歲以上個體的檢出率可達～20%。這一發現與先前在無血液系統惡性腫瘤的患者中觀察到的血細胞體細胞突變隨年齡積累（稱為克隆性造血）的現象相似。為進一步探究正常尿路上皮中體細胞突變對utDNA MRD檢測的潛在影響，研究人員在一項包含51例既往入組BLCA患者的隊列中，檢測了BLCA腫瘤中的體細胞突變在癌旁正常組織中出現的頻率。其中16例（31%）患者的所有腫瘤突變均存在于癌旁正常樣本中，這可能是腫瘤污染或場效應突變與腫瘤突變高度重疊所致。然而，在25例（49%）患者中，僅部分腫瘤突變存在于癌旁正常組織，這種模式與腫瘤污染不符，而是正常細胞中存在包含部分腫瘤體細胞突變的現象。因此，場效應突變在早期BLCA中普遍存在，是utDNA MRD分析中一個潛在的干擾因素。

為應對場效應對MRD監測特異性可能帶來的負面影響，研究人員開發了RePhyNERX，它采用一個計算框架來“精煉”腫瘤的突變譜，即排除那些在癌旁尿路上皮中也存在的突變，只保留腫瘤特有的突變。如果沒有癌旁正常組織樣本，則使用術后尿液樣本來模擬正常尿路上皮細胞的DNA背景。在一個包含22名患者的訓練隊列中優化RePhyNERX算法并發現基于尿液的 RePhyNERX 算法顯著提高了 MRD 檢測的特異性。隨后將RePhyNERX算法應用到一個前瞻性入組、接受BCG誘導治療的中高危NMIBC患者的獨立驗證隊列。共入組61名NMIBC患者，并在 TURBT 手術時收集腫瘤組織和癌旁正常組織，并在 TURBT 前、BCG 誘導治療前及治療期間的不同時間點收集系列尿液樣本（TURBT 至 BCG 前的中位間隔為 1.6 個月，范圍 1–8 個月；BCG 誘導開始后的第一個可用監測時間點的中位時間為 TURBT 后 4.4 個月，范圍 2–10 個月）。中位隨訪時間為 22 個月，其中 21 名患者（34%）經歷了高級別復發。當有可用腫瘤組織時（占 85% 的病例），通過對福爾馬林固定石蠟包埋的腫瘤組織進行測序來識別腫瘤突變；在沒有可用腫瘤組織的病例中，則通過分析 TURBT 前的尿液樣本應用腫瘤全景方法鑒定腫瘤突變。所有后續的 MRD 分析均使用 RePhyNERX 算法。利用uCAPP-seq技術，在不同時間點（治療前、BCG誘導期間及BCG誘導結束后）定量檢測了utDNA濃度，并分析了其與預后的關聯。在TURBT前的樣本中和BCG誘導治療前采集的樣本中，高utDNA濃度與高級別無復發生存期（HG-RFS）縮短的趨勢相關，但未達到統計學顯著性。而BCG誘導治療后（n = 61）可檢測的utDNA濃度與HG-RFS顯著相關。隨后分析TURBT前、BCG誘導前及BCG誘導后utDNA濃度的分布情況。在TURBT前，復發與未復發患者的中位utDNA濃度無顯著差異。然而，在BCG治療前，復發患者的utDNA濃度明顯更高。同樣，BCG治療后的utDNA濃度在復發患者中更高，而在無復發患者中較低。因此，utDNA濃度與復發風險的關聯強度隨著治療進程逐漸增強。無論腫瘤突變是通過組織還是尿液樣本識別，這種基于utDNA的結果分層均保持一致。

通過utDNA分析鑒定出3種主要的分子應答類型：（1）對TURBT手術完全應答：患者在TURBT后utDNA轉為陰性（占39.3%）；（2）對BCG應答：患者在TURBT后utDNA仍為陽性，但在BCG誘導治療后utDNA的下降超過4倍（占27.9%），（3）對BCG無應答：患者的utDNA上升或降幅小于4倍（占32.8%）。在對經尿道切除術（TURBT）產生分子反應的 24 例患者中，有 3 例（12.5%）出現復發；對卡介苗（BCG）產生反應的患者中無復發（0%）；而對卡介苗無 utDNA 反應的 20 例患者中，有 18 例（90%）出現復發?；谶@三種分子反應類別進行分層的 Kaplan-Meier 分析表明，與對卡介苗無反應的患者相比，對經尿道切除術產生完全反應或對卡介苗產生反應的患者，其復發風險顯著更低。此外，在各個 T 分期亞組中，分子反應均與無高級別復發生存期（HGRFS）相關。這些結果表明，卡介苗誘導治療前后的 utDNA 監測可用于識別復發風險。

最后，研究人員比較了治療開始前從同一組膀胱癌（BLCA）患者同時采集的尿液和血漿樣本中，源自膀胱癌的 cfDNA 濃度。在非肌層浸潤性膀胱癌（NMIBC）中，在100%（10/10）的尿液樣本中檢測到了腫瘤源性DNA，而在血漿樣本中這一比例為0%（0/10）。相比之下，在肌層浸潤性膀胱癌（MIBC）中，在100%（6/6）的尿液樣本中檢測到了腫瘤源性DNA，而在血漿樣本中為 50%（3/6）。這些結果表明，無論是在非肌層浸潤性膀胱癌還是肌層浸潤性膀胱癌中，尿液中的膀胱癌 DNA 濃度均高于血漿。

總的來說，研究開發了RePhyNERX 算法去除源自腫瘤鄰近正常組織的突變背景噪音，并結合uCAPP-seq的液體活檢方法，提高了非肌層浸潤性膀胱癌患者微小殘留病灶（MRD）檢測的特異性，并識別出了針對不同治療模式的預測性分子生物標志物。

https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(25)01503-X

制版人： 十一

學術合作組織

（*排名不分先后）

戰略合作伙伴

（*排名不分先后）

轉載須知

【原創文章】BioArt原創文章，歡迎個人轉發分享，未經允許禁止轉載，所刊登的所有作品的著作權均為BioArt所擁有。BioArt保留所有法定權利，違者必究。

BioArt

Med

Plants

人才招聘

近期直播推薦

點擊主頁推薦活動

關注更多最新活動！