世和基因携手于金明院士团队：中国食管鳞癌研究成果登上国际放疗顶刊红皮书

导读

International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics杂志，由美国放射肿瘤学会（ASTRO）主办，在放射肿瘤学领域被称为“红皮书”，是国际肿瘤放疗领域最具权威、影响力最大的期刊。近日，山东省肿瘤医院于金明院士、袁双虎教授团队与世和基因合作的中国食管鳞癌放疗研究成果登上红皮书。于金明院士和袁双虎教授为文章共通讯作者，李莉博士为第一作者。该研究曾在2021年ASTRO年会上以口头汇报形式展出，引起广泛关注。

食管癌（EC）是一种具有高度侵袭性且预后较差的恶性肿瘤，我国食管癌患者的病理类型多为鳞状细胞癌。目前，根治性放化疗是不可切除局晚期食管鳞癌（ESCC）的主要治疗方法，可显著改善局晚期食管鳞癌的局部控制率和总生存率，但放化疗的敏感性和毒副作用具有个体差异，如何有效筛选治疗优势人群对于临床方案的制定具有重要意义。

研究人员采用世和基因瑞递康^®放疗大Panel检测，对183例局晚期食管鳞癌患者的临床特征和基因分子特征进行综合分析，揭示了不可切除局晚期食管鳞癌根治性放化疗复发风险与毒副作用发生风险预测标志物。这也是研究团队继局限期小细胞肺癌精准放疗研究后再次荣登红皮书。

研究亮点

1、国内首个真实世界大样本量研究验证了瑞递康^®放疗大Panel检测在食管鳞癌精准放疗治疗方面的临床应用价值；

2、基因信号通路突变特征可能对局晚期食管鳞癌根治性放化疗疗效/预后进行分层，并且在外部独立验证组中得到验证；

3、肿瘤特有突变可能预测局晚期食管鳞癌放化疗毒副反应的发生风险，并且研究首次发现部分mutation signature（突变指纹图谱）也可能与食管鳞癌放化疗毒副反应相关。

研究结果

该研究共纳入183例不可切除接受根治性放化疗治疗的食管鳞癌患者，81%为III期，中位年龄60.5岁，男性约占75%。其中有吸烟史的患者占比近一半，有饮酒史的患者占比近38%。肿瘤分布主要在中上段，下胸段仅有18%。超过一半的患者接受了同步放化疗。研究的中位随访时间为29.7个月，发生3级及以上放射性食管炎（RIE）的患者16例，发生局部复发或转移的患者119例。

1、 绘制了中国大样本食管鳞癌突变图谱

183例食管鳞癌患者的基线组织样本采用瑞递康^®474基因放疗大Panel进行检测。常见的突变基因为TP53（93.4%）、CDKN2A （51.4%）、CCND1（45.9%）、MYC（35.0%）等（图1A）。此外，大约87%的食管鳞癌患者携带与细胞周期信号通路相关的基因突变，其中最常见的为细胞周期蛋白依赖激酶抑制剂（CDKI）家族的拷贝数变异。另外，食管鳞癌中还观察到其高频突变基因在其他的一些肿瘤相关信号通路中也存在富集，包括20%的同源重组修复信号通路（HRR）、38%的NOTCH信号通路、37%的NRF2信号通路、28%的RTK-RAS信号通路和46%的PI3K-AKT信号通路（图1B）。

图1. 食管鳞癌患者基因突变图谱

2、HRR和RTK-RAS等相关信号通路基因可能是局晚期食管鳞癌根治性放化疗疗效/预后潜在预测标志物

该研究人群的中位PFS（无进展生存期）和中位OS（总生存期）分别为12.8个月和28.6个月。对食管鳞癌患者的临床特征及分子特征进行单因素分析发现，分期为III期、序贯放化疗、肿瘤位置位于下胸段、有饮酒史、CHEK2 突变、NOTCH2 突变和HRR信号通路基因突变等特征的患者放化疗PFS显著更短（表1），进一步多因素分析发现，HRR信号通路基因突变是PFS独立预测因素（表1）。此外，预后分析发现，分期为III期、CHEK2 突变、ATM 突变、HRR信号通路基因突变和RTK-RAS信号通路基因突变等特征的患者OS显著更差，进一步多因素分析发现，RTK-RAS信号通路基因突变是OS的独立预后分层因素（表1）。此外，无论是单因素分析还是多因素分析，HRR和/或RTK-RAS信号通路基因突变的患者相较野生型患者PFS和OS均显著较差（图2）。

表1. 局晚期根治性放化疗食管鳞癌患者疗效/预后相关临床和分子特征分析结果

图2. HRR和/或RTK-RAS信号通路联合预测放化疗疗效与预后

3、APOBEC signature可对局晚期根治性放化疗食管鳞癌患者进行预后分层

APOBEC signature主要是C>T/G突变特征，可能与APOBEC酶活性有关。APOBEC家族的胞苷脱氨酶是一种免疫系统酶类，有研究发现它可能是诱导癌症基因组DNA突变的主要因素之一，可能导致肿瘤异质性的增加，从而加快疾病发展和对治疗的抵抗^[2~4]。该研究发现APOBEC signature在携带HRR信号通路基因突变的食管鳞癌患者中富集，高APOBEC signature的局晚期食管鳞癌患者其放化疗PFS/OS也有更差的趋势（PFS p=0.084，OS p=0.026）。单因素分析和多因素分析均显示，APOBEC signature与OS显著相关。HRR信号通路基因突变联合APOBEC signature可对局晚期根治性放化疗食管鳞癌患者PFS和OS进行分层，低APOBEC signature且HRR信号通路基因野生型的患者预后最好，且该结果在外部独立验证组中得到验证（图3）。

图3. APOBEC signature联合HRR信号通路对局晚期食管鳞癌患者PFS/OS的预测效果

4、肿瘤特有突变和mutation signature与放射性食管炎发生风险相关

该研究将发生0-2级放射性食管炎症状的患者定义为低级别RIE组（n=167），3-4级放射性食管炎症状的患者定义为高级别RIE组（n=16）。研究结果显示治疗方案对高级别RIE（3-4级）无显著影响。部分基因肿瘤特有突变也可能影响放射性食管炎发生风险，如KMT2A、CHEK2 和 XRCC3 等基因突变在高级别RIE（3-4级）中显著富集（p<0.05）。值得注意的是，HRR信号通路基因突变也在高级别RIE（3-4级）中显著富集（图4）。此外，除了肿瘤特有突变，本研究首次报道了RIE风险与mutation signature的相关性。与低级别RIE患者（0-2级）相比，高级别RIE患者（3-4级）的signature 29（p=0.005）显著较高（图4）。

图4. 与高级别RIE风险相关的分子特征

结论

本研究创新性揭示了局晚期不可切除食管鳞癌根治性放化疗复发风险和毒副反应发生风险的预测生物标志物，对于临床治疗方案的制定和预后评估具有重要指导意义。本研究使用的世和基因放疗大Panel瑞递康^®适用于肿瘤患者的组织或体液样本检测，覆盖放疗敏感性、耐受性、放疗损伤易感相关基因，以及靶向免疫治疗相关基因，单次检测可全面提供相应的靶向、免疫、放疗相关基因图谱，辅助临床优化治疗方案，且可同时评估肿瘤家族遗传风险等。

1、Li L, Jujie S, Ning L, et al. Clinical outcome-related cancer pathways and mutational signatures in unresectable esophageal squamous cell carcinoma patients treated with chemoradiotherapy[J]. International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics, DOI:https://doi.org/10.1016/j.ijrobp.2022.07.1835.

2、Seplyarskiy V B, Soldatov R A, Popadin K Y, et al. APOBEC-induced mutations in human cancers are strongly enriched on the lagging DNA strand during replication[J]. Genome research, 2016, 26(2): 174-182.

3、Kazanov M D, Roberts S A, Polak P, et al. APOBEC-induced cancer mutations are uniquely enriched in early-replicating, gene-dense, and active chromatin regions[J]. Cell reports, 2015, 13(6): 1103-1109.

4、Cannataro V L, Gaffney S G, Sasaki T, et al. APOBEC-induced mutations and their cancer effect size in head and neck squamous cell carcinoma[J]. Oncogene, 2019, 38(18): 3475-3487.

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