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(qiáng)，而且已經(jīng)發(fā)生了多處轉(zhuǎn)移。一開始，Bryce嘗試了手術(shù)、化療和放療，然而這些傳統(tǒng)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(tǒng)療法的大門雖然被封了，好在，二代基因測序（Next Generation Sequencing，NGS）為他打開了一扇窗，美國FDA批準(zhǔn)的腫瘤伴隨診斷工具FoundationOneCDx（F1 CDx）檢測的結(jié)果表明，Bryce有可以被靶向的基因突變，根據(jù)這個結(jié)果，他加入了一個靶向藥物的I期臨床試驗(yàn)，這讓他平安地度過了2年的時間。

       基因組變異檢測方法的“亂斗”

       能和侵襲性非常強(qiáng)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)展可以說是功不可沒。

       在靶向治療領(lǐng)域，目前，已經(jīng)有數(shù)十種藥物問世，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(shù)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(chǔ)。

       那么問題來了，如何檢測變異呢？

       其實(shí)方法很多，傳統(tǒng)方法包括擴(kuò)增阻礙突變系統(tǒng)（ARMS）、熒光原位雜交（FISH）、免疫組化（IHC）和逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)（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(kuò)增和融合突變，但難以對融合突變進(jìn)行區(qū)分[1]。這就意味著，在實(shí)際應(yīng)用中，只使用單一的檢測方法可能會導(dǎo)致患者的變異無法被檢測到。

       事實(shí)也確實(shí)如此，根據(jù)一些臨床試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，在肺癌中，有大約35%的ALK基因重排無法通過FISH檢測到，而在乳腺癌中，有大約15%的HER2擴(kuò)增無法通過FISH和IHC檢測到。

       隨著NGS與臨床的結(jié)合，似乎又給科學(xué)家、腫瘤臨床醫(yī)生與病人帶來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(tǒng)方法無法在單次檢測中完成的。

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

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

       但此前最經(jīng)濟(jì)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往的汽車，而燈光以外的世界有什么？一片漆黑。其結(jié)果顯而易見，這樣的檢測會讓一些患者會出現(xiàn)“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(xì)胞肺癌患者腫瘤樣本進(jìn)行了全面基因組測序（CGP），發(fā)現(xiàn)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，有17%的患者的EGFR外顯子19的缺失突變被遺漏了！

       如果沒有CGP的話，那么這些患者的恐怕就沒有機(jī)會接受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代的左膀——靶向治療

       說起CGP，那就不得不提2017年獲得FDA上市批準(zhǔn)的F1 CDx，它是首個獲批的可以應(yīng)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，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(tuán)收歸旗下。

       與普通的CGP不同的是，F(xiàn)1 CDx完全聚焦在目前已知的與腫瘤相關(guān)的基因上，獲批時，F(xiàn)1 CDx檢測的腫瘤驅(qū)動基因數(shù)目為324個。這與人類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(jì)實(shí)惠；第二，檢測效率高；第三，檢測結(jié)果可以直接運(yùn)用到腫瘤臨床治療中。

       F1 CDx的測序結(jié)果是一份詳盡的報告，并會發(fā)送給醫(yī)學(xué)專家進(jìn)行分析，根據(jù)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(zhǔn)的臨床試驗(yàn)中患者有機(jī)會可以參加的臨床試驗(yàn)，就像開頭提到的Bryce一樣。

       給大家舉個栗子，在巴西圣保羅，一名51歲的男子在腸鏡檢查中發(fā)現(xiàn)了直腸惡性腫瘤，而且已經(jīng)轉(zhuǎn)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，他又通過手術(shù)切除了轉(zhuǎn)移的腫瘤。然而，5個月后，在他的肝 臟和肺部，醫(yī)生發(fā)現(xiàn)了新的腫瘤灶以及腦和多個淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)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(xù)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(wěn)定維持了6個月。6個月之后，腫瘤再次來襲，此時，這名男子已經(jīng)出現(xiàn)了惡病質(zhì)和肝性腦病，束手無策的醫(yī)生這時候想到了F1 CDx。通過F1 CDx測序后，醫(yī)生找到了6種基因變異，其中包括FLT3的擴(kuò)增，它是急性髓系白血病中最為常見的突變。

       基于這個靶點(diǎn)，這名男子開始服用索拉非尼，在治療后7天內(nèi)，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。不過可惜的是，4個月后，他的腫瘤再次出現(xiàn)進(jìn)展，很快就因?yàn)橹蹦c癌導(dǎo)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(jié)局可能會完全不同。

       抗腫瘤新時代的右臂——免疫治療

       除了324個腫瘤驅(qū)動基因外，F(xiàn)1 CDx獲批上市的時候還“夾帶”了2個可以預(yù)測免疫檢查點(diǎn)抑制劑療效的分子標(biāo)記：微衛(wèi)星不穩(wěn)定（MSI）和腫瘤突變負(fù)擔(dān)（TMB）。

       為什么說這兩個分子標(biāo)記非常重要呢？這就要從現(xiàn)在最熱門的腫瘤免疫治療說起了。無論是O藥，K藥，還是T藥，雖然針對特定人群的疾病緩解都比過去有顯著提高，但在總體人群中的響應(yīng)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?qū)λ许憫?yīng)呢？

       這時候就需要“求助”MSI或者是TMB了。首先來說MSI，在細(xì)胞中，DNA錯配修復(fù)路徑缺陷（dMMR）會導(dǎo)致基因組不穩(wěn)定，致使突變積累或出現(xiàn)MSI。從2013年開始，就有研究人員發(fā)現(xiàn)，PD-1抗體對攜帶dMMR的癌癥患者可能更有效[4]，后來的臨床試驗(yàn)也證明了這一點(diǎn)[5]，dMMR成為了PD-1抗體療效預(yù)測的指標(biāo)。

       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(biāo)志物，于是，TMB出現(xiàn)了。從這個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(yàn)證了這個觀點(diǎn)[6，7]，奠定了TMB在預(yù)測免疫治療效果中的地位?；谶@些研究成果，今年，TMB被寫入了非小細(xì)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)過驗(yàn)證的NGS panel檢測MSI/dMMR以及其他幾個常見基因變異也被更新進(jìn)了NCCN指南。

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

       F1 CDx恰好解決了這個問題，它分析數(shù)百個癌癥相關(guān)基因的總計約1.1Mb大小的外顯子序列，然后計算TMB水平，多個研究表明，它的一致性高[8-10]，與全外顯子組測序一樣準(zhǔn)確[11]。當(dāng)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(xiàn)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(yīng)癥的擴(kuò)大研究中也發(fā)揮著重要的作用。

       幾年前，美國范德比爾特大學(xué)醫(yī)學(xué)中心接收了一名患有IV期肺癌的33歲男性，他沒有任何已知的可以被靶向的基因變異，然而，F(xiàn)1 CDx的檢測結(jié)果顯示，這名患者具有EGFR激酶結(jié)構(gòu)域重復(fù)（EGFR-KDD），這種變異還從來沒有在肺癌中被發(fā)現(xiàn)過。體外培養(yǎng)的細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明，EGFR-KDD確實(shí)是一種驅(qū)動腫瘤生長的變異，在幾種EGFR TKI中，阿法替尼抑制癌細(xì)胞生長的效果最為明顯。

       由于患者已經(jīng)對標(biāo)準(zhǔn)的一線化療出現(xiàn)抵抗了，研究人員只能嘗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個周期的治療后，腫瘤縮小了約50%！然而不幸的是，7個周期的治療后，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)打開了一個新思路。

       患者在阿法替尼使用前（左）、使用2個周期（中）和使用7個周期（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有關(guān)注到前些天被刷屏的“有效率75%的重磅神藥Larotrectinib”，當(dāng)然了，這個“有效率75%”是個錯誤解讀，應(yīng)該是“在臨床試驗(yàn)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的基因突變，在美國，預(yù)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的腫瘤驅(qū)動基因之一，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(tǒng)方法中，IHC和RT-PCR對此完全是“心有余而力不足”，F(xiàn)ISH倒是可以，但因?yàn)镹TRK家族包含3個基因[15]，所以它需要進(jìn)行多次檢測，而且還要求高度專業(yè)化的病理學(xué)分析才可以[16-19]。

       如果無法準(zhǔn)確地檢測出突變的話，那么臨床試驗(yàn)的進(jìn)行毫無疑問會受到阻礙，更不用說正式上市，真正的應(yīng)用到大多數(shù)患者中了。

       除了Larotrectinib外，針對NTRK基因融合，羅氏也聯(lián)合Foudnation Medicine正在開展一項臨床研究，不過不同的是，Entrectinib不但針對跨腫瘤的NTRK基因融合的患者，還同時針對ROS1基因融合，今年10月ESMO期間最新發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，包括至少19種病理學(xué)腫瘤類型（按腫瘤部位的常規(guī)分類是10種類型）對Entrectinib治療有應(yīng)答[20]。

       不同類型的癌癥患者腫瘤長徑總和（SLD）的變化（%）

       Entrectinib的“廣譜”抗癌特性有可能重新定義癌癥患者個體化治療，已被美國FDA授予突破性療法（BTD）認(rèn)定。與此同時，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(fù)發(fā)的Bryce的愿景，是的，在平安度過了2年后，Bryce對服用的靶向藥物耐藥了，檢查結(jié)果顯示，他的腫瘤又開始聞風(fēng)而動了。

       而Bryce依然沒有放棄，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(shù)據(jù)中進(jìn)行篩選和分析，希望能夠從中發(fā)現(xiàn)新的靶點(diǎn)和藥物。

       現(xiàn)在一邊工作一邊積極治療的Bryce還積極參加到患者倡導(dǎo)運(yùn)動中來，無論到哪里，他總會穿著一件黑色T恤，上面印有兩個英文單詞：“Sequencing Me”，NGS將他從死神的手上奪了回來，他希望所有的癌癥患者都明白，在今天這個時代，接受NGS不應(yīng)該是只屬于少數(shù)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(shù)百萬患者能夠受益于NGS以及隨之而來的新的治療方法。