产前cfDNA测序与偶然发现的母体癌症
原创 产科护理专委会 上海市护理学会
来源 Turriff AE, Annunziata CM, Malayeri AA, et al. Prenatal cfDNA Sequencing and Incidental Detection of Maternal Cancer[J]. N Engl J Med, 2024,391(22):2123-2132.
产前cfDNA测序与偶然发现的母体癌症
1. 背景
母体血浆中游离的循环细胞DNA（cfDNA）测序技术对胎儿染色体非整倍性的产前筛查产生了重大影响。由于其准确性远超血清生化检测和颈项透明层检查，截至2020年10月，cfDNA测序已成为全球范围内所有孕妇的常规检查项目。这一技术的应用使得诸如羊膜穿刺等侵入性诊断程序减少了50%～70%，充分证明了其临床价值。
与许多新的基因组技术一样，这些技术的潜在意外结果已得到证实。大型商业或国家实验室的回顾性研究发现，异常的测序结果，如多非整倍体或常染色体单体，与母体恶性肿瘤之间存在关联。在正常妊娠期间，循环中的cfDNA（游离细胞DNA）有90%来自母体的造血系统，10%来自胎盘。测试样本中的cfDNA序列与参考样本进行比较，通过全基因组范围内的增减情况，利用生物信息学算法来确定比例。如果母体存在肿瘤，它也可能将cfDNA释放到血液循环中，从而改变整倍体或非整倍体胎儿的预期比例。在美国，这种情况通常会导致测序结果无法报告，因为无法评估胎儿的非整倍体状态。
尽管提出了各种方法，但目前尚无充分证据来指导妊娠女性接受非报告性或异常测序结果后的后续管理。为更好地了解cfDNA测序在检测母体恶性肿瘤方面的能力，并确定最佳评估方法，需要更多数据。本研究通过无创游离DNA分析偶然发现母体肿瘤（IDENTIFY）研究来填补这一空白。该研究旨在识别DNA测序模式和其他生物标志物，以区分可能患有恶性肿瘤的无症状孕妇，并确定对接受此类结果的孕妇进行诊断检查的最佳方法。
2. 方法
选取在北美12家不同商业实验室中进行临床cfDNA测序，并获得：①异常且与超声检查显示的存活胎儿不符；②异常且与胎儿核型或染色体微阵列分析结果不一致；③无法报告等3种结果中其中1个结果的，年龄≥18岁且处于妊娠期或产后2年内未发生已知癌症的女性。排除测序结果因胎儿比例不足或其他技术或样本相关问题而无法报告的患者。
对选取的样本通过快速全身磁共振成像（WB-MRI）、血液检测、血清肿瘤标志物检测、粪便潜血试验、家族病史和既往病史采集以及体格检查和肿瘤相关症状审查。未按时进行宫颈癌筛查的参与者进行巴氏涂片检查和人乳头瘤病毒检测进行癌症筛查。针对孕期提示有癌症的患者采用WB-MRI方法且不使用钆对比剂（WB-MRI在孕期使用安全，并且在检测其他高风险患者群体中的隐匿性恶性肿瘤方面已被证明有效）；针对非孕期患者进行有钆对比剂和无钆对比剂检查。
所有参与者均接受肿瘤内科医生会诊。若发现癌症，参与者在其所在地进行活检及后续治疗。未发现癌症则在分娩时采集胎盘组织进行活检，以评估是否存在局限性胎盘嵌合现象。
所有参与者均在1家通过CAP/CLIA认证的合同实验室进行cfDNA测序。采集外周血（10 mL）于Streck管中，进行血浆分离、DNA提取、文库制备，采用大规模平行测序方法对其结果进行描述。
为了探究测序数据能否区分患有恶性肿瘤女性与患有非恶性疾病的女性，对50kb的测序片段进行探索性分析。对50kb的测序片段进行盲筛，并通过视觉分层将其分为不同的测序模式组。对于分层中的任何差异，通过讨论以及进一步审查染色体图谱数据来解决。确定分组后，对临床结果信息进行审查。评估标准化癌症筛查方案的检测性能，使用R包caret计算敏感性、特异性、阳性预测值和阴性预测值及其95%置信区间，并估计非参数受试者工作特征（ROC）曲线面积及其95%置信区间。
3. 结果
研究共纳入117例无已知癌症诊断的参与者，其中107例参与者有完整的数据可供分析。10例女性被排除在外，原因是她们未接受癌症筛查或临床数据不完整。
图1 注册和结果
参与者特征（见表1）：产妇平均年龄为32.7岁（范围19～53岁）。89例参与者在癌症筛查时处于妊娠期，平均孕周为22.2周（范围13.3～36周）。大多数参与者（107例中的90例）因全基因组cfDNA测序结果异常或无法报告而被转诊。
主要结局：
在107例参与者中，有52例（48.6%）患有癌症（见图1）。51例参与者接受活检以确认诊断。最常见的诊断是淋巴瘤（31/52，59.6%），其次是结直肠癌（9/52，17.3%）和乳腺癌（4/52，7.7%）。其他恶性肿瘤包括2例胆管癌，以及各1例肾上腺皮质癌、非小细胞肺癌、胰腺癌、尤因肉瘤和肾癌。在31例确诊的淋巴瘤病例中，20例为霍奇金淋巴瘤，11例为非霍奇金淋巴瘤。在20例实体瘤病例中，20例参与者中有2例处于癌症Ⅰ期，5例处于Ⅱ期或Ⅲ期，13例处于Ⅳ期。
20例参与者中有13例符合潜在根治性治疗的条件，其中包括5例结肠癌患者和1例尤因肉瘤患者，后者仅出现单处转移（见图S3）。在52例癌症患者中，29例（55.8%）无症状，13例（25%）的症状被归因于妊娠或其他病因，如1例胰腺癌患者出现的上腹部疼痛被归因于胃食管反流。在52例参与者中，有10例（19.2%）的临床症状要么未被患者察觉，要么经过检查后发现结果无大碍。其余55/107（51.4%）的参与者未被诊断出患有癌症。在30/107（28.0%）的病例中，对于最初的临床测序结果有不涉及癌症的解释，包括子宫肌瘤（17/107，15.9%）、局限性胎盘嵌合体（8/107，7.5%）、胎儿发现（3/107，2.8%）或克隆性造血（2/107，1.9%）。在25/107（23.4%）的病例中，最初的临床测序结果无法解释，在其中10例参与者中，仍存在恶性肿瘤的担忧（见图1）。参与者将接受长达5年的随访。
标准化研究cfDNA测序结果显示：
有2例参与者（1例患有癌症，1例患有子宫肌瘤）的测序结果无法获得，因为他们的样本未能扩增。对测序数据进行盲筛，发现存在6种模式：正常（无拷贝数增加/缺失）（n=28）；染色体增加和缺失（亚染色体和/或多个（≥3）染色体的整条染色体拷贝数增加和缺失）（n=49）；仅染色体增加（1个或多个重复或整条染色体三体）（n=11）；仅染色体缺失（1个或多个缺失或整条染色体单体）（n=4）；母体拷贝数变异（n=2）；或临界异常（无明确的拷贝数异常，但多个染色体的Z分数临界）（n=11）（见图2）。
图2 与恶性和非恶性结果相关的不同游离 DNA 测序模式
在49例样本中，cfDNA测序研究结果显示出染色体的增加和缺失（见图2-B）。在大多数情况下，这些异常是全基因组性的且程度严重，但在某些样本中，异常情况较为轻微或仅影响少数常染色体。在这49例样本中，47例（95.9%）来自患有癌症的女性。另外2例参与者存在恶性肿瘤的潜在风险。有4例参与者患有癌症，但未出现染色体异常的可疑模式：其中1例患有Ⅰ期乳腺癌和1例患有复发性霍奇金淋巴瘤参与者的结果处于临界异常状态；另外1例患有Ⅰ期原发性纵隔大B细胞淋巴瘤和1例患有Ⅰ期肾癌参与者的结果正常。
其他cfDNA测序模式（见图2-C至图2-F）的生物学来源并非癌症。在11例样本中仅存在染色体增加：10例样本显示2～4条常染色体的整条染色体三体，还有1例样本显示13号染色体三体。这些情况可由胎儿和/或胎盘解释。在4例样本中存在1条或多条亚染色体和/或整条染色体单体；这些情况出现在通过WB-MRI检测出子宫肌瘤的女性中。11例患有子宫肌瘤的参与者被转诊，其中5例存在多个单体，还有6例的检测结果无法报告。
标准化癌症筛查方案（测试性能计算）结果：
测试性能计算的结果如表2所示。快速 WB-MRI 显示48/101例参与者疑似恶性肿瘤，所有参与者均被确诊患有癌症。唯一的假阴性结果是在1例参与者中，该参与者在NIH评估3个月后被诊断出患有Ⅰ期乳腺癌。有6例不确定的 WB-MRI结果需要随访：2例没有造影剂就不能完全表征的肝脏病灶、1例乳腺病灶、1例甲状腺病灶、1例腋生结节和 1例肺部病灶。通过随后的影像学检查，所有病例均被确定为良性。WB-MRI 的AUC为93.2% （95% CI 88.4，98.0）（见表2）。
所有参与者均接受了体格检查，52例癌症患者中有9例的检查结果异常，敏感度为17.3%（95%置信区间8.2～30.3）。筛查血液检测未发现任何参与者有恶性肿瘤的迹象。103例参与者有血清肿瘤标志物检测结果。在52例癌症患者中，有34例的至少1项血清肿瘤标志物检测结果异常（真阳性），敏感度为68.0%（95%置信区间53.3～80.5）。14例无癌症的参与者血清肿瘤标志物检测结果异常，假阳性率为26.4%（95%置信区间15.3～46.7）。仅评估不受妊娠影响的CA19-9、CA15-3和CEA并未提高准确性。9例结直肠癌患者中有8例接受了粪便潜血检测，其中仅有4例的检测结果异常（见表2）。
图3 全身磁共振图像（WB-MRI）
病例1 1例30岁孕妇（孕28周6天），患有Ⅳ期原发性纵隔B细胞淋巴瘤。
病例2 1例40岁的孕妇（孕14周6天），患有Ⅲ期乳腺癌。
病例3 1例30岁、孕22周的参与者，患有Ⅲ期肾上腺皮质癌。
病例4 1例34岁、孕24周的参与者，患有17×15×13厘米的子宫肌壁间肌瘤。
4. 结论
4.1 异常cfDNA结果与癌症具有高度相关性。在因疑似恶性肿瘤转诊且获得非报告性或异常cfDNA结果的女性中，48.6%最终被确诊为癌症。92.2%（47/51）的癌症患者cfDNA测序显示 “多染色体亚区段和/或整条染色体拷贝数增减组合” 。该模式是癌症高风险的核心生物标志物，应在实验室报告中明确标注以提示及时筛查。
4.2 其他测序模式与癌症无关。多个整条染色体三体（如双非整倍体）或单体更可能由胎儿/胎盘异常或子宫肌瘤引起，而非癌症；仅子宫肌瘤患者的cfDNA模式与癌症患者不同，但子宫肌瘤不排除合并癌症的可能性（3例同时存在）。
4.3 全身MRI（WB-MRI）的临床价值。假阳性率仅11.5%（显著低于其他高危人群筛查），是安全高效的癌症检测手段。支持对异常cfDNA结果者优先采用WB-MRI，而非依赖症状/病史（因症状对癌症定位帮助有限）。
4.4 诊断延迟的严重性。从异常cfDNA结果到癌症评估的平均延迟达9.6周（最长114.6周）。延迟原因：临床对患者确诊时已进展至晚期（5例Ⅱ结果意义的困惑、重复检测、患者犹豫等。后果：部分-Ⅲ期实体瘤，6例潜在可治愈的Ⅳ期）。
导读思考
产前cfDNA筛查中出现的异常或无法报告结果，是母体存在隐匿性恶性肿瘤的强有力信号（近半数阳性率）。其核心价值在于识别出1种高度特异性的cfDNA测序模式（多染色体拷贝数增减组合），可作为癌症风险分层的核心生物标志物，并确立了快速全身MRI (WB-MRI) 作为高效、安全的首选后续检查手段。研究结果对美国当前cfDNA检测标准化缺失的现状提出了挑战，并强烈呼吁临床实践转变——对这类筛查结果应摒弃依赖低效的病史/体检，优先启用WB-MRI，以避免诊断延误，这对改善孕产妇肿瘤预后至关重要。该发现推动了产前筛查从胎儿健康监护向兼顾母体健康预警的重要范式转变。
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导读供稿：产科护理专委会
导读思考：胡丽 上海中医药大学附属曙光医院
校审：王彩凤 产科护理专委会
审阅：庹焱；张梦佳
原标题：《【文献导读】产前cfDNA测序与偶然发现的母体癌症》