文献解读 | 循环肿瘤细胞（CTC）RNA能够预测前列腺癌的药物反应和早期扩散

2018年3月，来自麻省总医院癌症中心的Daniel A. Haber团队在《Cancer Discovery》上发表了题为"An RNA-based digital circulating tumor cell signature is predictive of drug response and early dissemination in prostate cancer"的论文。团队分析了转移性前列腺癌患者（mCRPC）和局部前列腺癌患者循环肿瘤细胞（CTC）转录物的表达情况，并验证了CTC中RNA转录物与前列腺癌药物治疗的反应和远端转移的相关性。

 

论文题图

 

寻找适用的血液肿瘤标志物是转移性和局部性前列腺癌个体化治疗重要的一环。晚期前列腺癌的典型特征是发生骨转移，此时患者难以进行肿瘤活检取样，因此迫切需要无创的肿瘤特异性反应预测指标。

 

目前，已有研究者提议将CTC定量结果作为促进治疗流程选择的潜在替代终点，虽然CTC检测可以连续、无创地监测前列腺癌肿瘤的进展情况，但其临床应用却受到诸多因素的限制：在前列腺癌患者血液样本中所鉴定出的CTC数量稀少，缺乏特异性识别的分子；从技术层面来说，缺乏从血液样本中分离稀少细胞的复杂平台，和基于细胞的成像和评分系统。近年来，微流控技术的发展使得CTC捕获和富集得到了飞跃性的进步。团队之前的单细胞RNA测序结果证明通过微流控技术分离的前列腺CTC中含有高度完整的RNA，很容易与白细胞区分开来，从而实现基于RNA的诊断。

 

研究者首先从前列腺CTC单细胞RNA测序的开源数据库中选取了8个基因作为研究对象。为了确认所选的8个基因的表达差异性，研究者对mCRPC患者血液样本中分离出来的CTC进行单细胞RNA测序，并与白细胞的单细胞RNA测序结果进行比较。在12例转移性前列腺癌患者的76个CTC中，与单个白细胞相比，所选基因转录物的富集程度大幅增加。这8个基因包括雄激素反应性转录物KLK3、KLK2、TMPRSS2、AGR2；雄激素抑制性转录物FOLH1、HOXB13；以及雄激素非依赖性转录物FAT1、STEAP2。

 

mCRPC患者中分离出来的白细胞和单个前列腺CTC中8个基因的表达情况

 

在纳入12例mCRPC患者、8例局部前列腺癌患者、34名健康男性和5名女性对照的队列中，研究者检测了上述8个基因（AGR2、FAT1、FOLH1、HOXB13、KLK2、KLK3、STEAP2、TMPRSS2）的d-CTC信号在研究队列中的对比结果，并在12名mCRPC患者和19名男性对照中计算了这8个基因的信噪比。通过每个基因与mCRPC患者和对照组之间的中位数差异得出CTC_M评分，用于检测患者的转移情况。其中，11/12（92%）名转移性前列腺癌患者的CTC_M值呈阳性，在健康男性献血者中均为阴性（P=0.008）。mCRPC患者CTC_M值与血清PSA无显著相关性（R2=0.03，P=0.58），血清PSA水平与CTC内KLK3 mRNA相关性较好（R2=0.36，P=0.04）。

 

不同人群8个基因d-CTC信号和CTC_M评分，以及在mCRPC患者中CTC_M与PSA，KLK3的关系

 

用数字PCR对TMPRSS2-ERG融合转录物和AR-V7剪接变体mRNA进行检测发现，TMPRSS2-ERG融合转录物在超过一半的前列腺癌病例中出现，在15名mCRPC患者的血液样本中，5名（33%）有TMPRSS2-ERG融合，8名（53%）有AR-V7剪接变体，4名（27%）在CTC中同时检测出两种转录物。AR-V7的表达情况在原发性前列腺癌（1/15）和mCRPC患者中分离出来的CTC（8/15）不一致，该结果与AR-V7是晚期难治性mCRPC治疗过程中出现的标志物相符合。

 

该队列研究结果表明，可以通过对mCRPC患者CTC中异常的RNA转录物进行定量，并根据CTC_M值筛查对AR靶向治疗反应不佳的患者。

 

TMPRSS2-ERG和AR-V7在前列腺癌细胞系、不同患者的CTC和组织中的表达情况

 

团队进一步评估了27名一线治疗中使用阿比特龙（Abiraterone）治疗的mCRPC患者，以检测CTC衍生的特征能否作为雄激素剥夺治疗（ADT）后，对AR靶向治疗反应进行预测的标志物。对患者进行为期13个月的中位随访发现，CTC_M值的升高与较差的总生存期（OS）显著相关（P=0.01），且与患者出现影像学进展显著相关（P=0.046），其中HOXB13在CTC中的表达与更差的OS和疾病进展显著相关（P=0.004）。CTC中AR-V7的高表达可以预测总生存期，当AR-V7转录物在血液中的浓度高于14.7/mL时，能够高特异地预测患者在一线阿比特龙治疗中的进展情况。

 

CTC_M值、CTC上HOXB13和AR-V7表达情况的临床意义

 

团队针对局部前列腺癌患者血液CTC数量较少的情况开发了一个高度量化的评分系统，用以对早期疾病的CTC进行检测，并辅助区分侵袭性和非侵袭性的局部前列腺癌。通过全转录组扩增（WTA）对CTC转录信号进行扩增，并用数字PCR进行检测，研究者定义了CTC_L值来评估前列腺癌的早期传播风险。团队发现，患者术前CTC_L值较高与前列腺根治术时发现的精囊侵袭（SVI）或淋巴结受累（LN）密切相关（P＜0.001），对于CTC_L高评分患者，SVI和LN的阳性预测值（PPV）为100%，而常用的D' Amico临床风险组高分患者仅为33%，UCSF CAPRA评分为60%，三组的阴性预测值（NPV）相似。结果表明，数字CTC有助于预测手术切除后的局限性前列腺癌患者是否存在早期转移。

CTC_L值交叉验证结果与标准临床病理风险分组对比

 

总结：该研究通过数字PCR对血液样本富集的CTC转录物进行了定量，并定义了CTC_M和CTC_L值，用于预测mCRPC患者对的阿比特龙的治疗反应和局部癌症的早期扩散。这为寻找可指导前列腺癌治疗的生物标志物提供了新的思路，CTC检测有望被用于前列腺癌的治疗和转移性疾病的分子靶向药物的使用中。

 

 

作者：孟静嘉 校对：王源、郭司雨

 

参考文献：

[1] Miyamoto, David T et al. “An RNA-Based Digital Circulating Tumor Cell Signature Is Predictive of Drug Response and Early Dissemination in Prostate Cancer.” Cancer discovery vol. 8,3 (2018): 288-303. doi:10.1158/2159-8290.CD-16-1406

 

 

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