WES为什么成为MRD检测的重要技术基础?——从患者突变图谱到精准追踪

【摘要】

MRD检测的核心是在治疗后极低肿瘤负荷状态下,精准识别患者体内残留的肿瘤信号。WES通过构建患者专属突变图谱,为tumor-informed MRD检测提供重要基础,推动肿瘤监测从影像学评估进入分子追踪时代。

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MRD检测的核心挑战:如何找到残留肿瘤信号?

随着精准医疗的发展,微小残留病灶(Minimal Residual Disease,MRD)检测逐渐成为肿瘤术后复发风险评估的重要技术方向。对于接受根治性手术或系统治疗后的患者,即使影像学检查未发现明显异常,体内仍可能存在少量具有复发潜能的肿瘤细胞。这些隐藏在影像学检测范围之外的残留病灶,就是MRD。

循环肿瘤DNA(circulating tumor DNA,ctDNA)是肿瘤细胞释放进入血液循环的DNA片段,其中携带肿瘤特异性的基因改变。通过检测血浆ctDNA,可以在影像学发现复发之前捕获分子层面的疾病信号。ctDNA-MRD已在结直肠癌、肺癌、乳腺癌等多个实体瘤研究中显示出预测复发风险的潜力。[1-3]

然而,MRD检测最大的挑战在于:治疗后的患者体内肿瘤负荷极低,ctDNA可能仅占cfDNA中的极小比例,如何从大量正常DNA背景中准确识别微弱的肿瘤信号?因此,需要建立能够代表患者自身肿瘤特征的“分子身份证”。


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从单一突变检测到患者专属突变图谱

传统靶向基因检测通常关注少数热点突变,例如EGFR、KRAS、BRAF等。这些检测对于指导靶向治疗具有重要意义,但并不一定适合作为MRD长期监测工具。

主要原因是:肿瘤具有高度异质性。同一个患者体内可能存在多个不同肿瘤亚克隆,不同克隆携带的突变组合可能不同。如果仅检测单个位点,当对应克隆比例降低时,可能导致检测灵敏度下降。

因此,MRD领域逐渐发展出:tumor-informed MRD(肿瘤知情型MRD)。其核心思路是:首先利用患者肿瘤组织建立专属突变图谱,再根据这些肿瘤特异性突变设计血液检测方案,实现对残留肿瘤的精准追踪。这种策略避免了“在血液中盲目寻找未知信号”,提高了检测的特异性。


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为什么WES成为tumor-informed MRD的重要基础?

WES覆盖约2万个蛋白编码基因的外显子区域,可以较全面获取编码区体细胞突变信息。需要强调:WES通常不是最终进行MRD检测的平台,而是用于建立患者专属检测模型的重要工具。典型流程为:肿瘤组织WES → 发现患者特异性突变 → 筛选MRD追踪位点 → 设计高深度检测方案 → 血浆ctDNA动态监测。

1. WES能够建立完整的患者突变图谱

肿瘤基因组中包含大量体细胞突变,其中部分突变存在于主要肿瘤克隆中,具有较好的稳定性,可以作为MRD追踪标志。WES能够检测SNV、Indel等体细胞变异,通过这些信息,可以筛选具有高特异性的患者专属MRD标志物。[4]

2. 多位点联合追踪提高检测稳定性

MRD阶段最大的特点是:肿瘤信号极低。如果仅检测一个突变位点,容易受到:随机采样误差;测序噪音;肿瘤克隆变化;等因素影响。

因此,通过WES筛选多个患者特异性突变,并联合检测多个位点,可以提高检测稳定性。[5]


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WES指导MRD检测的关键技术流程

1. 建立患者专属突变数据库

首先需要获得患者肿瘤组织和正常对照样本,通过WES分析肿瘤特异性突变。正常对照样本非常重要,可以帮助过滤胚系变异;结合白细胞测序或CHIP分析策略,可以进一步降低克隆性造血相关假阳性,减少假阳性结果。[1,2]

2. 筛选MRD追踪位点

并非所有突变都适合作为MRD标志。通常优先选择:肿瘤特异性强、克隆比例高、背景噪音低的突变。这些位点共同组成患者专属检测模型。

3. 高灵敏度检测ctDNA

随后利用:

  • 超深度测序;

  • UMI错误校正;

  • 多重PCR靶向扩增;

等技术检测血浆中的目标突变。通过连续采集多个时间点样本,可以动态观察肿瘤分子信号变化。


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WES-MRD的优势与未来应用

WES指导的MRD检测,使肿瘤监测从“检测通用癌症标志物”转向“追踪患者自身肿瘤特征”。其主要优势包括:

1. 个体化程度高

每位患者拥有独特的肿瘤突变组合,WES能够建立患者专属检测模型。

2. 特异性更强

结合肿瘤组织和正常样本分析,可以减少非肿瘤来源突变干扰。

3. 适合长期动态监测

多位点联合追踪相比单一标志物更加稳定。

但同时,WES-MRD仍存在一定挑战:首先,检测成本和分析复杂度较高;其次,部分低突变负荷肿瘤可能难以获得足够数量的可靠追踪位点;此外,MRD阳性代表复发风险增加,但并不意味着已经确定最佳治疗方案。


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结语

MRD检测的核心,并不是简单寻找几个癌症相关突变,而是在治疗后极低肿瘤负荷状态下,精准识别患者体内残留的肿瘤信号。WES通过构建患者专属突变图谱,为tumor-informed MRD提供重要基础,使肿瘤监测模式从:“寻找通用癌症标志物”逐渐转变为:“追踪患者自身肿瘤特征”。

未来,随着测序技术和临床研究不断发展,WES指导的MRD检测有望进一步推动肿瘤精准管理模式的发展。


参考文献

1. Pascual J, Turner NC, et al. ESMO recommendations on the use of circulating tumour DNA assays for patients with cancer: a report from the ESMO Precision Medicine Working Group. Ann Oncol. 2022;33(8):750-768.

2. Cohen SA, Liu MC, Aleshin A. Practical recommendations for using ctDNA in clinical decision making. Nature. 2023;619:259-268.

3. Pantel K, Alix-Panabières C. Minimal residual disease as a target for liquid biopsy in patients with solid tumours. Nat Rev Clin Oncol. 2025;22:65-77.

4. Schøler LV, Reinert T, Ørntoft MBW, et al. Clinical implications of monitoring circulating tumor DNA in patients with colorectal cancer. Clin Cancer Res. 2017;23(18):5437-5445.

5. Coombes RC, Page K, Salari R, et al. Personalized detection of circulating tumor DNA antedates breast cancer metastatic recurrence. Clin Cancer Res. 2019;25:4255-4263.


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