学术先声丨脑脊液肿瘤标志物CEA和ctDNA联合检测：诊断肿瘤软脑膜转移的辅助工具

软脑膜转移（LM） 是晚期癌症常见的严重并发症，侵袭性强，预后差。随着癌症患者生存率的提高，越来越多的患者发展为LM。然而，LM仍然难以治疗，它的发生是实体瘤患者最常见的死亡原因之一。因此，及早诊断并及时治疗是至关重要的。迄今为止，脑脊液（CSF）细胞学检查是LM患者传统的临床诊断金标准。然而，CSF细胞学的敏感性有限。为了实现精准医疗，有必要探索更先进的诊断方法。

近日，山东省肿瘤医院与先声诊断合作，于2022年5月在 Journal of Cancer Research and Clinical Oncology（IF= 4.553） 发表文章：The joint detection of CEA and ctDNA in cerebrospinal fluid: an auxiliary tool for the diagnosis of leptomeningeal metastases in cancer [1]。该研究首次进行CSF_CEA和CSF_ctDNA结合分析，并将其与传统LM诊断方法脑脊液细胞学进行比较。

研究结果表明, CSF_CEA和CSF_ctDNA联合分析的灵敏度和准确性高于传统LM诊断方法, 利用CSF_CEA / CSF_ctDNA联合检测可准确区分LM与无脑转移患者及脑实质转移的患者。该方法提供了一种较传统方法更好的临床辅助诊断工具，对LM患者的早期诊断具有潜在价值。此外，CSF_ctDNA的高通量测序（NGS）揭示了LM患者特有的突变谱，动态监测脑脊液肿瘤标志物和ctDNA可预测治疗效果，指导治疗方案。  

研究入组患者的基线特征

54例入组患者的基线特征如表1所示，其中肺腺癌44例（81.5%），乳腺癌6例（11.1%），结肠癌1例（1.85%），淋巴瘤1例（1.85%），1例（1.85%）为睾丸生殖细胞瘤，1例（1.85%）为原发部位不明的腺癌。患者年龄32 ~ 74岁，中位年龄56岁。男性21例（38.9%），女性33例（61.1%）。11例(20.4%)患者有吸烟史。39例患者通过一次或多次检测脑脊液细胞学阳性，被纳入LM队列。对照组15例脑脊液细胞学阴性，根据有无脑实质转移（PT）将15例患者分为PT对照组(n=8)和非PT对照组(n=7)。LM队列中有8例患者被诊断为同步LM（1个月内）。其余31例患者，从肿瘤诊断到LM的中位时间为25个月，从3个月到118个月不等。所有LM队列患者均有原发肿瘤或除大脑外身体其他部位的病灶。

表1. 患者临床特征

研究结果

脑脊液肿瘤标志物（TM）和ctDNA的联合检测可作为LM诊断的一种潜在手段

表2给出了CSF三种不同肿瘤标志物CSF_CEA、CSF_NSE和CSF_CYFRA21-1的诊断准确性、敏感性、特异性、阳性预测值（PPV）和阴性预测值（NPV），其中CSF_CEA的准确性最高。此外，CSF_CEA诊断的敏感性明显高于其他TMs。当只有非PT患者作为对照时，CSF_CEA诊断的特异性为100%。CSF_CEA诊断的敏感性和准确性显著高于CSF细胞学检查（P<0.01）。

表2. CSF肿瘤标志物分析在LM评估中的诊断指标

我们发现CSF_ctDNA分析在诊断LM时比CSF细胞学分析更准确、更敏感（P<0.01）（表3）。此外，CSF_ctDNA也比CSF_CEA具有更好的诊断性能（P<0.05）。CSF_ctDNA在总患者队列中的诊断敏感性和准确性分别为0.92（95% CI, 0.79 ~ 0.98）和0.91（95% CI, 0.80 ~ 0.97）。在仅LM和非PT对照中，CSF_ctDNA和CSF_CEA的诊断特异性均为1.00（95% CI, 0.59-1.00）。

表3. CSF细胞学和CSF_ctDNA分析在LM评估中的诊断指标

然后我们将CSF_CEA与CSF_ctDNA相结合，检验两者在LM诊断中的效果。阳性定义为CSF_CEA或CSF_ctDNA阳性。联合方法（CSF_CEA/CSF_ctDNA）对三个不同队列的诊断指标如表4所示。所有患者CSF_CEA/CSF_ctDNA诊断的敏感性和准确性分别为0.97（95% CI, 0.87-1.00）和0.94（95% CI, 0.85-0.99），表明该联合方法可以区分LM和非LM患者。结合CSF_CEA和CSF_ctDNA进一步提高了诊断的敏感性和准确性。

表4. CSF_CEA与CSF_ctDNA结合分析在LM评估中的诊断指标

总的来说，CSF_CEA和CSF_ctDNA联合诊断LM的效果最好，与CSF细胞学检查相比有显著差异（P<0.01）。不同组不同诊断方法的ROC曲线如图1所示。基于CSF_CEA和CSF_ctDNA联合诊断的准确性最高，无论该分析是在总队列（曲线下面积，AUC:0.921）、PT对照队列（AUC:0.862）还是非PT对照队列（AUC:0.987）进行的。

图1. 不同组不同诊断方法的ROC曲线

LM患者脑脊液ctDNA的基因突变图谱

39例LM患者CSF_ctDNA基因组改变的图谱如图2所示。

脑脊液和血浆样本中分别有69个和32个基因突变（snv/indel），其中24个基因是脑脊液和血浆共有的。脑脊液样本中，5个最常见的突变基因是EGFR（61.5%）、TP53（51.3%）、RICTOR（17.9%）、APC（15.4%）和AKT3（12.8%）。EGFR也是血浆样本中最常见的突变基因（28.0%），其次是TP53（20.0%）、DNMT3A（12.0%）、CHEK2（8.0%）和NOTCH1（8.0%）。

25例患者有配对的脑脊液和血浆样本。25对脑脊液和血浆标本中，脑脊液ctDNA中位基因突变丰度（中位数为7.77%）显著高于血浆ctDNA（中位数为0.75%）（P<0.01）。2例患者（P13、P20）脑脊液和血浆NGS均为阴性。另外23对脑脊液ctDNA和血浆ctDNA样本中，脑脊液和血浆中基因突变的中位数（snv/indel）分别为4和2（P=0.034）。

图2. 39例脑膜转移患者CSF_ctDNA检测的体细胞突变谱

脑脊液TM和ctDNA的动态监测

对患者P39脑脊液生物标志物进行纵向监测（图3）。本例CSF_TM检测对患者复发的预测早于临床症状的出现，有助于早期发现肿瘤进展。发现CSF_TM进展后，对CSF_ctDNA进行NGS检测，可指导下一步治疗，提高疗效，延长患者生存期。这是CSF_TM结合NGS检测的典型获益案例。

图3. P39患者临床病程中的脑脊液生物标志物及MRI动态监测 

结论

我们的研究结合脑脊液CEA和ctDNA检测，提高了LM患者诊断的敏感性和准确性。联合检测CSF_CEA和CSF_ctDNA，可准确区分LM患者与无脑转移患者和PT患者，并对指导患者的治疗监测具有重要意义。CSF_ctDNA的NGS检测可以为获取和监测基因组信息提供机会，并指导精准诊疗的发展。动态监测脑脊液TM和ctDNA可以更好地预测疗效，揭示耐药原因，指导后续治疗。 END 

参考文献：

[1] Wang Y, Luo N, Gao Y, et al. The joint detection of CEA and ctDNA in cerebrospinal fluid: an auxiliary tool for the diagnosis of leptomeningeal metastases in cancer [published online ahead of print, 2022 May 18]. J Cancer Res Clin Oncol. 2022; 10.1007/s00432-022-04053-7. doi:10.1007/s00432-022-04053-7

撰写丨Ningning 编辑、排版丨SX