随着分子生物标志物与精准医疗的深度融合，新型癌症疗法的临床研发进程正快速演进。循环肿瘤DNA（ctDNA）作为一种多功能工具，可用于检测可靶向的基因改变、预测治疗反应、监测肿瘤演变，并揭示药代动力学与药效学特征。其应用有望加速早期药物研发进程，深化对治疗反应与耐药性生物学驱动机制的理解。对此，研究人员系统阐述了ctDNA作为多功能生物标志物在早期临床研究中的当前应用、未来前景及面临的挑战[1]。

ctDNA在早期临床研究中的当前应用

在早期临床研究中，ctDNA检测已应用于患者筛选、预后分层、疗效监测、药效评估、耐药追踪及毒性预警等多个关键环节。

图1. ctDNA在早期临床研究中的应用

基于分子生物标志物进行患者筛选

ctDNA分析正日益成为精准筛选临床研究患者的关键工具。该方法通过识别可干预的基因组改变，将患者与合理的在研治疗方案相匹配，从而富集更可能获益的研究人群，提升研究质量。

基于基线肿瘤分数进行分层

肿瘤分数（TF），即ctDNA中源自肿瘤细胞的比例，已逐渐成为早期临床研究中的预后生物标志物。在各种肿瘤类型和治疗类别中，较高的基线TF与较低的客观缓解率（ORR）、较短的无进展生存期（PFS）和总生存期（OS）相关。这些关联表明，TF可作为疾病负荷的替代指标，反映肿瘤的侵袭性或治疗耐药性。但要将TF广泛用作分层或富集生物标志物，仍需建立标准化界值并实现跨平台检测的一致化。

治疗反应监测

在早期临床研究中，ctDNA动力学已成为监测临床疗效的敏感生物标志物。其半衰期短，能动态追踪肿瘤负荷，且常早于影像学变化。多项靶向治疗Ⅰ期研究均证实，ctDNA分子反应（ctDNA平均变异等位基因频率比降低≥50%）与RECIST疗效评估及更长的PFS具有一致性。除预后评估外，ctDNA分析还有助于区分免疫治疗中真正的疾病进展与假性进展这一关键诊断难题。需注意的是，基于ctDNA指导治疗时须确保检测特异性，建议通过白细胞匹配测序排除克隆性造血变异，并采用正交验证及生物信息学过滤以提高结果可靠性。若无临床或影像学进展，不应仅依据ctDNA阳性改变治疗方案，而应结合系列ctDNA与定期影像进行综合监测。目前，仅依靠ctDNA调整治疗仍属探索性范畴，需前瞻性研究进一步验证。

阐明药效学效应

在早期临床研究中，ctDNA检测可通过确认药物作用机制及界定生物学有效剂量，为药效学评估提供重要依据。通过连续血浆采样，能够动态追踪TF及等位基因变异频率（VAF）的变化，从而反映治疗过程中的分子水平响应。例如，在使用PI3K抑制剂治疗后，若PIK3CA基因的VAF水平下降，通常表明药物有效作用于靶点并促使肿瘤退缩；而稳定或上升的水平则提示通路抑制不足或已产生耐药。

治疗耐药及克隆演化的动态监测

连续的ctDNA评估可在影像学证据出现之前预测疾病进展。在一项涉及39例接受靶向治疗的晚期实体瘤患者的前瞻性研究中，VAF的升高比影像学检查中位提前63天预测疾病进展。纵向ctDNA分析还能揭示克隆演化，包括原始克隆的抑制及耐药亚克隆的出现，反映了治疗压力下的肿瘤演化过程。肿瘤不知情ctDNA分析可广泛检测耐药性改变，包括新发突变、拷贝数增加和基因融合等可能被组织活检遗漏的改变。通过实时捕获这些耐药事件，ctDNA可为治疗调整及后续治疗方案选择提供依据。

毒性监测

ctDNA分析也可作为治疗相关毒性的早期预警指标。在抗体药物偶联物诱导的间质性肺病患者中，组织特异性甲基化分析检测到了肺源性ctDNA。这些发现表明，ctDNA可揭示毒性的早期分子信号，从而实现主动干预并加强安全性监测，这对于尚未充分了解新型药物全面不良反应谱的早期临床研究尤为宝贵。

ctDNA在早期临床研究中的未来应用

联合治疗研究

开发新型联合疗法的一个主要挑战在于明确各药物对疗效的具体贡献。通过比较联合疗法与其单一组分在ctDNA分子应答上的差异，可初步评估药物间是否存在叠加或协同效应，为早期研发决策提供依据。除识别单一改变外，ctDNA还能揭示共存突变和耐药通路，为合理的联合方案设计提供信息。例如，对同时存在驱动突变和耐药突变的肿瘤，双重靶向治疗可能带来临床获益；而随时间监测VAF可指导添加相应药物以对抗出现的克隆。相较于难以连续进行的组织活检，ctDNA提供了一种实时、无创的基因组监测手段，既支持适应性临床研究设计，也有助于制定逆转耐药的个体化治疗策略。

图2. ctDNA在早期临床研究中的整合应用展望

通过整合ctDNA克服RECIST标准局限性

ctDNA可作为疗效评估的补充手段，尤其适用于RECIST判定为疾病稳定的患者，其影像学变化常不明显或延迟。通过将基于ctDNA的指标与常规影像学检查相结合，研究人员能够更动态、更精细地理解抗肿瘤活性和药效学作用。展望未来，连续的ctDNA监测有望减少对横断面影像学的依赖，实现更早期的治疗疗效评估，并拓宽研究入组标准，纳入无明显可测量病灶的患者。然而，广泛的临床整合仍需要统一ctDNA疗效评价标准，在不同瘤种中进行验证，并与监管审批终点达成协调。

剂量优化与监管决策

在Ⅰ期临床研究中，连续的ctDNA动力学数据结合安全性、药代动力学/药效学及疗效数据，有助于确定生物学有效剂量。这一思路与美国食品药品监督管理局（FDA）“Project Optimus”的宗旨一致，即强调基于整体证据而非仅依据最大耐受剂量来选择剂量。一项研究显示，生物有效剂量下的ctDNA分子反应与RECIST评估结果及PFS具有相关性，可为确定和建立Ⅱ期临床研究推荐剂量提供依据。

ctDNA应用的现有局限性与未来改进方向

尽管ctDNA技术已取得重大进展，但仍有几个关键领域需要完善，以充分发挥其在早期临床研究中的应用价值。

克服灵敏度限制

ctDNA在早期研究中广泛应用面临的一个主要障碍是其在各瘤种间检测灵敏度的差异。许多实体瘤仅释放少量ctDNA进入循环，限制了评估的准确性。为克服这一挑战，业界正致力于通过新方法提高检测灵敏度，例如使用可减缓ctDNA从外周循环中清除的“启动剂”；新一代的、更具针对性的微小残留病灶（MRD）检测技术的进步已提高了基线ctDNA检出率，从而扩大了适合进行分子反应监测的患者人群；此外，优化计算工具，并将ctDNA与互补性循环生物标志物（如循环肿瘤细胞、外泌体和游离RNA）整合，可为评估肿瘤反应提供更稳健和全面的策略。

明确检测限：整合TF与检测灵敏度

对于肿瘤未知样本检测，TF≥1%是可靠分子评估的实用阈值，其与组织基因分型一致性高，可稳健检出临床相关变异。此范围内，0.5%的95%检测限足以捕获主要突变和耐药事件。然而，治疗过程中若ctDNA负荷降低，TF和VAF可能会降至此阈值以下，此时需要检测限≤0.01%的更灵敏检测方法来识别早期分子反应。虽然低基线TF（<1%）与良好预后相关，但对此类患者群体进行分子反应评估的效用仍需进一步研究。

关键在于，必须结合解读TF和检测限：TF反映生物学的输入量，而检测限定义了分析的“地板”。高TF允许在中等检测灵敏度下实现可靠检测，而低TF则需要高灵敏度平台以避免假阴性结果。TF还进一步受到肿瘤组织学、解剖部位、检测平台及ctDNA释放动力学的影响。因此，定义TF和检测限的最佳阈值需要同时进行技术基准测试和临床背景分析。透明报告并协调这些参数对于充分实现ctDNA作为动态生物标志物的潜力至关重要。

技术与分析壁垒

除了技术灵敏度，ctDNA的应用还面临显著的分析可变性。主要障碍在于分析前、中、后各阶段缺乏标准化。样本采集、制备、处理、测序及生物信息学分析流程中的差异会导致检测性能出现重大偏差，造成结果不一致且难以重复。这些差异阻碍了结果解读和跨平台比较。为提高可靠性和临床实用性，建立通用标准至关重要，包括经验证的ctDNA阈值、参考检测方法以及用于培训与数据解读的标准化框架。标准化在早期多中心研究中尤为重要，数据的可比性是研究完整性和临床转化的基础。

确定ctDNA采样的最佳时机

基于ctDNA评估的最佳时间点应根据治疗和肿瘤特异性数据来确定，目前尚无标准化方法。近期RECIST工作组指南建议早期进行治疗中ctDNA检测，指出治疗第1周期结束（约3~4周）是最具信息量的时间点。早期的ctDNA分析先于影像学反应数据出现，可支持剂量递增决策并提高研究入组效率。相反，延迟采样可能引入脱落偏倚，排除早期进展者，从而人为夸大分子反应率。为优化ctDNA应用，采样间隔应根据药物类别、作用机制和肿瘤生物学特点进行标准化和个体化设计。

肿瘤脱落的生物学变异性

肿瘤脱落因组织学类型和部位而异，直接影响ctDNA产量。低脱落性肿瘤，由于增殖率低、血管完整性或物理屏障等原因，通常释放极少量的ctDNA。这可能导致假阴性结果并降低检测灵敏度。在此类情况下，应谨慎解读ctDNA阴性结果，并可能需要采用替代策略，例如甲基化谱分析、片段组学或基于非单核苷酸变异的检测方法。

肿瘤基因组背景的挑战

大多数ctDNA检测聚焦于检测体细胞单核苷酸变异，这限制了其在突变负荷低或非典型基因组谱肿瘤中的应用。在此情况下，采用非整倍性分析、结构变异检测、片段组学或甲基化分析等替代策略可提高灵敏度，并允许在没有典型驱动突变的情况下估算TF。目前，临床获益所需的VAF阈值尚未明确，且很可能取决于变异是主干克隆还是亚克隆性质，这凸显了在更广泛的TF背景下解读VAF的重要性。尽管研究通常将可操作改变视为二元事件，但进一步分析应考虑其相对丰度及与预后的关联，因为针对次要亚克隆的治疗可能获益有限。最终，ctDNA检测可能并非普遍适用。为确保获得具有临床意义的洞察，必须谨慎选择检测方法并结合具体背景进行解读。

小结

ctDNA正迅速成为癌症药物研发中的关键工具，其应用贯穿从首次人体试验到监管批准的全流程。在早期临床研究中，ctDNA可用于患者分子分型筛选、基线肿瘤负荷分层、以及动态监测治疗反应，同时为药效动力学研究、肿瘤演化追踪和毒性评估提供关键信息。此外，ctDNA数据还能指导合理的联合用药策略，并为监管决策提供支持。随着分析技术的标准化与验证不断完善，基于ctDNA的终点指标有望成为公认的疗效替代标志物，从而加速药物获批并降低研发风险。

总体而言，ctDNA的全面整合将推动早期临床研究向动态、个体化模式转变，实现根据患者实时分子谱进行适应性治疗，进一步促进精准肿瘤药物研发的发展。

参考文献

Tan, H. N, et al. Cancer Cell. 2025 Dec.

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