AUC达0.97！世和MERCURY多组学助力肺结节术前良恶性鉴别

导语

肺癌的发病率及死亡率在我国所有恶性肿瘤中居首位。国癌中心统计，2022年我国新发肺癌106万例，死亡73万例^[1]。低剂量断层扫描（LDCT）是肺癌筛查的常用方法，可有效降低20%-39%的肺癌死亡率^[2]，然而通过LDCT确诊的肺结节，超90%术后病理为良性^[3]。如何进一步开发性能更优、更方便快捷的良恶性结节筛查手段，是临床亟需解决的难题。

江苏省肿瘤医院（南京医科大学附属肿瘤医院）许林教授、尹荣教授团队，联合江苏省中医院（南京中医药大学附属医院）王晓骁教授团队，与世和基因合作，首次将世和自主研发的MERCURY多组学液体活检技术应用于肺结节术前良恶性鉴别，创新性地与影像组学相结合，展现了优异的诊断性能，AUC达0.97。研究成果发表于心胸外科经典期刊The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery（IF=6）^[4]。

研究亮点

1、样本量大，共纳入非小细胞肺癌样本391例，良性结节164例。

2、方法创新，融合cfDNA片段组学和影像组学，提示了肺癌早筛早诊的新方向。

3、性能惊艳，独立验证集中AUC达0.97，敏感性93.8%，特异性87.5%。

4、性能稳定，多次重复建模/交叉验证AUC稳定维持在0.9以上。

研究方法

本研究的训练集来自于江苏省肿瘤医院，307例参与者均通过LDCT确诊为高危肺结节并进一步接受手术切除。经病理确诊，其中247例为肺癌，其余60例为良性结节。本研究的两个独立验证集来源于江苏省中医院，其中验证集I用来验证cfDNA良恶性模型性能，纳入64例肺癌和36例良性结节。验证集II用来验证cfDNA-影像联合模型性能，包括80例肺癌和40例良性结节。三个数据集中I/II期肺癌的占比分别为85.0%、100%和75.0%。

所有患者均收集血浆cfDNA样本并进行低深度WGS测序，从测序数据中提取NEO、FSP、NCP、CNV和BPM共5种cfDNA片段组学特征，用于构建和验证cfDNA良恶性模型。训练集和验证集II还收集了术前LDCT影像数据，利用PyRadiomics工具生成867个影像组学特征，构建和验证影像组学良恶性模型。研究整合cfDNA片段组学和影像组学两种维度特征，探索cfDNA-影像联合模型用于鉴别诊断肺结节良恶性的性能。

图1. 本研究的设计流程概况

研究结果

在训练集中，五种cfDNA片段组学特征区分良性结节和肺癌的AUC介于0.69至0.91，叠加后cfDNA良恶性模型的AUC为0.95，高于影像组学模型的0.79。整合两种组学特征后，cfDNA-影像联合模型AUC可进一步提升至0.97（图2-A）。cfDNA良恶性模型在两个独立验证集中性能稳定，AUC分别为0.98和0.96。

cfDNA-影像联合模型在独立验证集II中AUC为0.97，稳定性也较好（图2-A）；在特异性87.5%下，模型对I、II期肺癌具有极高的敏感性，分别为92.5%和90.0%（图2-B）。此外，模型对肺腺癌和肺鳞癌均有较高的敏感性，分别为92.5%和95.0%。

为了探究模型的稳定性，研究还进行了五次重复的5倍交叉验证。结果显示cfDNA良恶性模型和cfDNA-影像联合模型均具有极佳的Robustness（指模型在受到扰动时能保持原来状态的能力)，AUC始终稳定在0.90以上（图2-C）。提示了片段组学具有较好的容错度和适应性，更具临床推广潜力。

图2. cfDNA模型、影像学模型以及整合模型的性能分析和Robustness验证结果

结语

本研究将cfDNA片段组学的应用从癌症早期筛查领域拓展至术前辅助诊断。片段组学联合影像学模型为肺部结节良恶性鉴别提供了一种低侵入性、高准确性的新方法，能够避免多数肺部良性结节患者的非必要治疗。

世和基因基于cfDNA片段组学开发了多癌种早期筛查产品世和鹰眼CanScan^®，该产品仅需一管外周血即可筛查包括肺癌、肝癌、肠癌等在内的多种高发癌症，敏感性超87%，特异性达98%，相关研究已在2024年AACR会议上进行口头报告。世和鹰眼CanScan^®目前已取得欧盟CE认证，美国FDA突破医疗器械认定，检测性能达国际领先水平。

参考文献