2022年MRD动态监测技术细分研究报告

中心思想

MRD动态监测技术迭代推动肿瘤精准诊疗

MRD动态监测是肿瘤精准诊疗的核心环节，旨在治疗期间或之后、患者处于缓解期时，对体内低水平恶性细胞进行动态监测，以实现疗效评估、治疗指导及复发预测。传统的血液肿瘤复发检测方法，如形态学评估、流式细胞术和分子生物学评估，在灵敏度和临床应用范围上存在固有局限。随着技术进步，二代基因测序（NGS）技术凭借其高精准度、高通量、多元化样本类型等显著优势，已成为血液肿瘤MRD动态监测的主流技术，并获得多个国际临床指南的推荐，有效提升了检测的效率、准确性和灵敏度。

实体瘤MRD监测挑战与技术路线演进

实体瘤MRD监测面临着独特的挑战，包括肿瘤类型的高度分子异质性以及治疗后外周血中循环肿瘤DNA（ctDNA）含量极低，这使得对检测灵敏度的要求极高。为克服这些难题，目前主要发展出“tumor-agnostic”和“tumor-informed”两大技术路线。其中，“tumor-informed”路线基于原发肿瘤组织的变异信息，为每位患者定制个性化的变异图谱，从而实现更高的灵敏度（最低检测限可达0.0001%）和特异性，被认为是当前最准确且经济的检测路径，并获得了市场参与者的高度认可。MRD动态监测技术已逐步扩展至实体瘤领域，在肺癌、结直肠癌等多种实体瘤研究中取得进展，并形成了相应的临床应用共识，为实体瘤的精准诊疗提供了新的方向。

主要内容

名词解释与核心概念

• 微小残留病灶（MRD）：指癌症治疗后残留在患者体内的少量癌细胞，这些细胞数量极少，传统方法难以检测，但却是癌症复发和转移的重要隐患。
• 五年生存率：衡量肿瘤治疗效果的重要指标，指某种肿瘤经过综合治疗后，生存五年以上的比例。
• 主要检测技术：报告中提及流式细胞术（FCM）、融合基因RT-PCR法、IgH/TCR重排定量PCR法以及二代测序（NGS）技术，这些技术在MRD检测中各有特点和应用。
• 实体瘤相关概念：包括循环肿瘤DNA（ctDNA）、全外显子组测序（WES）、检测限（LoD）和变异等位基因频率（VAF值），这些是实体瘤MRD监测中的关键技术和评估指标。

血液肿瘤MRD动态监测

血液肿瘤复发检测发展历程与MRD意义

• 发展历程：传统的血液肿瘤复发检测经历了形态学评估、流式细胞术以及分子生物学评估等阶段。尽管技术不断发展，检测灵敏度有所提升，但在临床应用中仍存在局限性。
• MRD定义与特点：MRD是指治疗后体内残存的少量癌细胞，无体征或症状，传统手段难以检测，但肿瘤的复发往往源于此，是癌症复发的重要隐患。
• MRD动态监测意义：具有预测治疗结果、指导治疗决策、早期预测肿瘤复发、确定骨髓或干细胞移植最佳时间、以及对患者进行全周期管理和量身定制精准化治疗方案等临床指导意义。
• 癌症数据概览：近十年中国癌症发病率每年增幅约3.9%，死亡率每年增幅约2.5%。患者5年生存率上升至40.5%。晚期癌症患者五年生存率较低，主要原因在于复发和转移风险。

血液肿瘤常用的MRD检测技术

• 多参数流式细胞术（MP-FCM）：运用不同荧光标记的多种抗体组合对造血细胞表面表达状况进行检测，进而对细胞的系列来源、分化程度、表型异常与否进行分析判断。6色（或更多）流式细胞术分析是检测异常MRD免疫表型的常用方法，可以在一万个健康的细胞中检测到一个癌细胞。
• 聚合酶链式反应（PCR）：包括融合基因RT-PCR法和IgH/TCR重排定量PCR法。PCR技术通过特异性扩增少量特定DNA或RNA片段进行检测和计数。其局限性在于只能检测已知的序列突变，不能对未知的基因重组进行细胞数量和来源的检测和定量。
• 二代测序技术（NGS）：与血液肿瘤关系最密切的是T细胞受体和B细胞受体。NGS技术可以检测免疫系统中数百万甚至数亿计各自不同的B/T细胞受体基因重排，通过对TCR和BCR进行测序来特异性地识别癌细胞。NGS技术已被多个指南推荐用于MRD动态监测，例如2017/2018版《NCCN急性淋巴细胞白血病临床实践指南》和2017版《NCCN多发性骨髓瘤临床实践指南》。

血液肿瘤MRD检测技术对比

• 灵敏度（LoD）：NGS技术具有最高的灵敏度，可达0.0001%，远高于PCR方法（0.01%~0.001%）和多色流式（0.01%~0.0001%）。
• 检测目标与适用范围：PCR方法主要检测突变、融合、表达或重排，适用于95%以上的患者；多色流式检测癌细胞相关免疫表型，适用于90%以上的患者；NGS技术检测Ig/TCR基因重排，适用于95%以上的患者。
• 特点与临床应用：PCR方法灵敏度高但通量低，一次只能检测一种突变类型，部分临床常规检测；多色流式快速、通用、直接定量，但样本需求量大，临床常规检测；NGS技术灵敏度和精准度高，样本类型多元化，但检测成本较高，非临床常规检测。
• 标准化程度：融合基因RT-PCR法标准化程度高，IgH/TCR重排定量PCR法需要患者特异性探针，多色流式标准化程度低，而NGS技术标准化程度高。
• 总结：随着技术的迭代，高精准度、高通量的NGS技术已经可以用来对众多肿瘤标志物panel进行高通量检测，在效率、准确性、灵敏度上均有优势，可以对MRD进行更加准确的定量，同时其平台化发展使检测结果的稳定性大幅提高。

MRD动态监测在实体瘤中的进展

实体瘤MRD的检测难度与ctDNA

• 检测难度：实体瘤MRD动态监测门槛较高，主要原因在于不同实体肿瘤类型具有较高的分子异质性，相对于血液肿瘤，实体瘤panel的设计难度较高。此外，由于治疗之后实体瘤释放到外周血的循环肿瘤DNA（ctDNA）含量非常少，对检测灵敏度要求极高。
• ctDNA介绍：ctDNA是病人血液中由肿瘤产生的游离DNA片段，主要是死亡的肿瘤细胞破裂后释放出来的、片段化的基因组DNA。ctDNA中能够检测到的遗传变异信息非常丰富，已成为实时评估MRD和复发风险的动态标志物。
• ctDNA检出率影响因素：肿瘤发展阶段（ctDNA含量通常在晚期或转移性肿瘤中较高，而在早期或局限性肿瘤中含量较低）和肿瘤类型（研究发现，ctDNA可检测超过75%的晚期胰腺癌、卵巢癌、结直肠癌等，但在原发性脑、肾、前列腺癌和甲状腺癌的检测却不到50%）。
• 技术路线引入：为了降低实体瘤MRD动态监测门槛，目前主要存在“tumor-agnostic（tumor-naïve）”路径和“tumor-informed”路径两大技术路线以提高检测灵敏度。

实体瘤MRD动态监测技术路径

• Tumor-informed路径：
  • 检测原理：基于原发肿瘤组织的变异信息，通过全外显子组测序（WES）等方式，形成每个患者个性化的变异图谱，并定制患者专属的panel，最大化同步跟踪突变个数，利用其进行MRD监控。
  • 优势：可检测低至0.01%的超低频突变，具有更高的灵敏度（最低检测限可达0.0001%）和更低的全流程监控成本，是目前最准确和经济的检测路径。
  • 主要问题：需要获取组织样本，操作较为复杂。
  • 应用方向：复发监测与疗效监测。
• Tumor-agnostic路径：
  • 检测原理：使用预先选择的一组固定的热点肿瘤突变位点对cfDNA进行检测，仅基于血浆检测，无需获取肿瘤组织。
  • 优势：无需获得肿瘤组织，操作不太复杂并且可以更快地完成。
  • 主要问题：固定panel检测可验证的突变较少，难以全面覆盖所有癌症患者，由于方法本身固有的局限性导致灵敏度较差，有时会辅以表观基因组学（甲基化位点和片段组学）对MRD进行监控。
  • 应用方向：分子分型，新发耐药突变的检测。
• 技术结合：如果将固定panel与个性化定制检测相结合，用个性化定制MRD监测复发，分子层面复发后可用固定panel寻找可用药靶点，两条路径优势互补将更为可行。

Tumor-informed技术灵敏度和特异性更高

• 性能对比：根据Cancer Discovery的数据显示，与传统的固定ctDNA检测（如血浆基因分型LoD 0.1%，cfDNA甲基化LoD 0.1%）相比，在tumor-informed技术指导下的MRD复发监测，具有更高的灵敏度（SNV ctDNA MRD LoD 0.01%，PVs ctDNA MRD LoD 0.0001%）和特异性，使得复发转移能被更进一步提早发现，也使得更多的有残留MRD的患者可以及时获得所需的治疗。
• **市场