梁文華 黎才琛 何建行③

作者單位：①國家呼吸醫(yī)學中心，廣州醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院，廣州呼吸健康研究院，國家呼吸系統(tǒng)疾病國家臨床研究中心，呼吸疾病國家重點實驗室（廣州市510030）；②肇慶市第一人民醫(yī)院腫瘤科；③南方醫(yī)科大學南方醫(yī)院胸外科

在全世界范圍內(nèi)，肺癌的發(fā)病率和死亡率均位居惡性腫瘤首位，年新發(fā)病例約78.2 萬，年死亡病例約62.6 萬[1]。尤其是晚期肺癌患者的遠期預后較差，總體5年生存率低于10%[2]。近年來，已有大型隨機對照試驗證實，運用低劑量CT 對肺癌高危人群進行早期篩查能大幅度降低肺癌的死亡風險，改善肺癌的預后[3-4]；但CT 篩查的高假陽性率為后續(xù)診療帶來一定的困難[5]。近年來，液體活檢技術廣泛應用于晚期癌癥的基因分型及療效監(jiān)測，隨著痕量基因檢測技術的進步，使得液體活檢運用于早期癌癥篩查及診斷成為可能。本研究歸納近年來本課題組在肺癌早篩早診精準化領域的相關工作，探討肺癌早篩早診的可行策略，為肺癌早篩早診的臨床實踐及科研方向提供新思路。

1 低劑量CT 篩查可提高肺癌早診率

目前，中國大部分患者因持續(xù)咳嗽、胸痛等臨床癥狀至醫(yī)院就診時，所發(fā)現(xiàn)的肺部腫瘤多數(shù)已屬中晚期，其5年生存率不足20%[6]。而早期肺癌通過手術治療，其5年生存率能夠提高20%～30%，ⅠA 期患者生存率超過90%。既往未能在肺癌早期階段及時診斷的主要原因是體檢/篩查工具的固有缺陷：常用的胸部平片（X-ray）無法發(fā)現(xiàn)體積小、密度低的早期肺癌病灶。美國國家肺癌篩查（NLST）為證明CT 篩查的有效性，開展了共納入了53 454 例受試者的隨機對照研究，試驗組行低劑量CT（low-dose computed tomography，LDCT），對照組行胸片檢查，通過多年隨訪發(fā)現(xiàn)LDCT 組可以發(fā)現(xiàn)更多的肺癌，而肺癌相關死亡率較對照組下降20%，提示CT 篩查能夠通過提高早期肺癌的檢出而降低總體肺癌死亡率[4]。隨后揭曉的NELSON 研究在歐洲人群中再次重復了NLST 試驗的結(jié)果[3]。因此，CT 已經(jīng)成為目前肺癌篩查公認的標準工具。

本課題組通過美國SEER 及全球疾病負擔（GBD）數(shù)據(jù)庫分析美國近年肺癌發(fā)病率和死亡率情況，發(fā)現(xiàn)自2002年CT 篩查這一概念廣泛引入臨床（NLST 試驗啟動）開始，美國所有肺癌中Ⅰ期肺癌的比例顯著上升；從2011年LDCT 用于早期肺癌篩查獲批后，Ⅰ～Ⅲ期肺癌死亡率在不斷下降，平均每年的下降幅度超過10%[7]。這個研究從群體層面上反映了CT 篩查對于提高整體肺癌生存的積極意義。

提示通過LDCT 識別有重要臨床意義的肺癌，同時鑒別假陽性結(jié)果、防止過度診斷是肺癌篩查過程中的重要挑戰(zhàn)。NLST 將LDCT 中發(fā)現(xiàn)的4 mm 及以上的結(jié)節(jié)定義為陽性結(jié)節(jié)，由于CT 的敏感性高，使得該臨床試驗的假陽性率高達23.3%[4]；NLST 過度診斷率在原始分析（最后一次篩查后的4.5年中位隨訪時間）中高達18%[8]。此外，LDCT 引起的輻射損害也引人擔憂，但有研究指出其輻射量對人體而言微不足道（＜100 mSv），LDCT 的輻射對人體損害的確切證據(jù)有待進一步研究[9]。

2 肺癌高危人群標準亟需修繕

篩查的意義明確，但需要進行篩查的高危人群仍未完全清晰。本中心自2017年起承接廣州市越秀區(qū)“愛肺計劃”萬人肺癌篩查項目，前期回顧發(fā)現(xiàn)，約80%的肺癌患者并不符合美國國家綜合癌癥網(wǎng)絡（NCCN）指南對高危人群的定義，約45%的肺癌患者不符合國內(nèi)專家共識的定義，提示現(xiàn)行的篩查高危人群標準并不完全符合現(xiàn)實需求，可能會造成大量漏檢。

其中肺癌起始篩查年齡是首要影響，目前NCCN指南指出，肺癌高危人群建議自50 歲或55 歲開始篩查[10]；中國的專家共識認為年齡≥40 歲合并任意肺癌高危因素如吸煙史等需要接受肺癌篩查[11]。本研究團隊通過分析已發(fā)表的隨機對照試驗和隊列研究，從全世界26 項肺癌篩查研究中提取11 萬例的肺癌篩查患者信息，將起始年齡的篩查數(shù)據(jù)分為40、45、50 和55 歲組，發(fā)現(xiàn)Ⅰ期肺癌/肺癌總數(shù)的比例隨年齡的上升而下降，提示更早進行篩查能夠發(fā)現(xiàn)更多處于可治愈階段的肺癌[12]?；谏鲜鲅芯拷Y(jié)果，廣州市“愛肺計劃”的起始年齡也從50 歲調(diào)整為40 歲。其后，本課題組進一步通過廣州醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院數(shù)據(jù)庫中18 歲以上CT 檢查結(jié)果，分析綜合肺癌發(fā)病數(shù)以及I 期肺癌占比，提出肺癌最佳的起始篩查年齡為35歲[13]。同時，提示35 歲以下的人群不建議進行肺癌篩查，以免出現(xiàn)過度診療并增加患者的心理負擔。

除年齡外，目前已經(jīng)明確多項公認的肺癌相關高危因素，如吸煙、氡暴露、二氧化硅等職業(yè)暴露、個人癌癥史、一級親屬肺癌家族史、既往肺部疾病史（慢性阻塞性肺疾病、肺結(jié)核、肺纖維化）等[10]。但影響肺癌發(fā)生的因素眾多，仍有待挖掘，為了降低漏檢率，本課題組一直致力于危險因素譜的完善。比如既往未有文獻報道除肺癌以外，其他癌種如肝癌、腸癌等家族史人群的肺癌風險，本課題組通過回顧性研究分析發(fā)現(xiàn)，其他癌癥類型的家族史并不明顯提高肺癌的發(fā)生風險，提示暫不推薦有除肺癌外的其他癌癥家族史的人群進行積極的肺癌篩查[14]。

本課題組還建立了隊列研究結(jié)合孟德爾隨機化設計的整合分析方法，以尋找和肺癌發(fā)病存在因果關系的高危因素。由于遺傳變異在出生前隨機分配，在受孕時固定，孟德爾隨機設計消除了傳統(tǒng)觀察性研究只能提示相關性而無法證明因果關系的局限。通過隊列研究及薈萃分析，尋找和肺癌發(fā)生相關的因素，并通過孟德爾隨機化確定因果關系，研究明確了阿司匹林[15]、白癜風[16]等可以降低肺癌風險，而系統(tǒng)性紅斑狼瘡[17]升高肺癌風險等一系列結(jié)果。

3 高危結(jié)節(jié)的鑒別診斷和處理

由于CT 檢查的敏感性高，隨著CT 篩查的普及，發(fā)現(xiàn)肺結(jié)節(jié)的人數(shù)也在不斷地上升，而其中僅有小部分為肺癌。因此提出一個重要的現(xiàn)實難題：哪一部分結(jié)節(jié)需要接受積極的臨床干預？既往研究報道，影像和臨床判斷高度懷疑惡性的結(jié)節(jié)中，術后仍存在高達30%～40%的良性病灶[18-19]，從結(jié)果角度來看，手術屬于“過度”治療，提示基于影像學對肺部病灶良惡性的綜合判斷依然與病灶的實際情況存在較大的偏差，術前病灶判斷的準確性仍有待提高。以血清學的腫瘤標志物作為輔助診斷是常見的臨床手段，如癌胚抗原（carcinoembryonic antigen，CEA）、細胞角蛋白19 片段21-1（cytokeratin 19 fragment,CYFRA 21-1）、鱗狀上皮細胞癌抗原（squamous cell carcinoma antigen，SCC）等，但傳統(tǒng)腫瘤標志物診斷肺癌的靈敏度和準確性十分有限，尤其小結(jié)節(jié)型的早期肺癌檢出率更低。

隨著二代測序的普及，在循環(huán)血液中發(fā)現(xiàn)了越來越多的生物標志物，如循環(huán)腫瘤DNA（circulating tumor DNA，ctDNA）、miRNA、腫瘤特異性抗體等。ctDNA 長度約180 bp，源于腫瘤細胞凋亡或腫瘤細胞壞死，占總循環(huán)游離DNA（circulating free DNA，cfDNA）的0.01%～90.00%，適用于多種基因變異檢測，如點突變、甲基化、基因擴增，可以直接反映病灶情況。本課題組前期通過小樣本研究探索了ctDNA高深度測序檢出肺癌特異突變的輔助診斷路徑，模型特異性高（100%），但由于無法檢出泛野生型肺癌以及ctDNA 濃度低的局限性，總體敏感性偏低（33.3%）[20]。為了提高檢出率，本課題組研發(fā)了基于高通量ctDNA 甲基化的無創(chuàng)檢測工具，通過血漿ctDNA甲基化技術發(fā)現(xiàn)其用于早期肺癌檢測與良性肺結(jié)節(jié)的鑒別的敏感性可達79.5%（63.5%～90.7%），特異性可達85.2%（66.3%～95.8%），診斷性能優(yōu)于PET-CT、超聲引導下纖支鏡活檢以及肺癌自身抗體譜七項[21-22]。其通過提高模型的敏感性，提高陰性預測值，有效排除良性結(jié)節(jié)，降低過度診療的比例。在上述研究基礎上，本課題組進一步運用深度學習（deep learning）開發(fā)了PulmoSeek 分類模型，該模型可通過血液的cfDNA 甲基化標志物實現(xiàn)肺結(jié)節(jié)良惡性分類，準確性達80%（95% CI：0.66～0.87）[23]。PulmoSeek模型優(yōu)于PET-CT 及兩種臨床常用的肺結(jié)節(jié)評估模型（Mayo Clinic 模型和Veterans Affairs 模型）[24]。同時，本課題組首次發(fā)現(xiàn)ctDNA 甲基化檢測可以和CT影像的人工智能（artificial intelligence,AI）技術互補，通過結(jié)合AI 分析將甲基化檢測模型升級，準確率可提升至91%（95% CI：0.87～0.95）。

盡管PulmoSeek 模型由中國多家醫(yī)院聯(lián)合驗證開發(fā)，模型的準確性和普適性仍需要擴大研究隊列以及開展前瞻性的臨床研究進一步驗證；而且該研究是針對具有術后病理結(jié)果的高危結(jié)節(jié)進行開發(fā)，未覆蓋占比更高的低危結(jié)節(jié)，因此仍有待增加結(jié)節(jié)類型進行研發(fā)。目前在全國23 家中心入組達到10 560 例“鐘聲計劃”將有助于解決上述問題[25]。另一方面值得注意的是，DNA 甲基化檢測技術僅是眾多腫瘤標志物液體活檢技術之一，仍有其局限性，在將來可通過聯(lián)合其他生物標志物，如ctDNA 基因突變、miRNA、抗原抗體等小分子，進一步提高檢出率和檢測準確性。此外，甲基化檢測技術以及判讀標準也有待提高，從而避免降解過程中可能會造成的關鍵信息的丟失[26]而降低檢測的準確性。

此外，本課題組也發(fā)現(xiàn)運用血漿ctDNA 甲基化技術，可用于預判非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）早期隱匿性淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況，使用血漿和組織樣本重疊的特異性甲基化標志物，預測模型的AUC 分別為88.6%（95% CI：87.8%～89.4%），對于指導術中淋巴結(jié)清掃、臨床分期、術后放療等診療策略具有重要意義[27]。本課題組亟需將上述血檢技術，從輔助診斷擴展至替代CT 成為新的篩查工具，以解決CT 篩查假陽性率高的問題。

4 惡性肺結(jié)節(jié)新治療手段的探索

對于懷疑惡性病變的肺結(jié)節(jié)，尤其表現(xiàn)為磨玻璃密度的超早期肺癌（浸潤前病變?yōu)橹鳎壳皹藴实奶幚硎侄问峭ㄟ^手術完全切除。但對于多發(fā)肺結(jié)節(jié)無法同期完全切除，或患者主觀不愿行手術等情況，往往需要手術治療以外的治療手段。本課題組建立了藥物治療早期磨玻璃肺癌的新模式，在國際上首次報道EGFR 突變靶向藥物治療有效[28]，研究發(fā)現(xiàn)其有效率為33.3%，且多原發(fā)肺癌患者不同病灶間的基因突變異質(zhì)性是有效率偏低的主要原因，提示EGFR 野生型病灶對靶向藥物無效。因此，本課題組進一步通過影像組學AI 的方法，分析結(jié)節(jié)病灶特征，實現(xiàn)“免活檢”的基因突變分型，富集突變?nèi)巳?，提高靶向藥物的有效使用。本課題組前期研究也證實數(shù)字PCR（droplet digital PCR，ddPCR）方法能夠檢出早期肺癌的突變狀態(tài)[29]。對于EGFR 突變野生型的肺癌，可能對免疫治療更加敏感，但磨玻璃早期病灶，又可能由于免疫原性較低而難以起效。為了解決爭議，本課題組開展了國際首項程序性死亡受體1（programmed cell death receptor-1，PD-1）免疫藥物治療早期磨玻璃樣多原發(fā)肺癌的Ⅱ期臨床試驗進行探索[30]，目前已經(jīng)完成入組，初步結(jié)果積極。

目前，抗腫瘤藥物在治療前均需要病理活檢確診為惡性腫瘤，對于極早期的小病灶，行活檢的技術難度高，且有部分患者主觀上不愿行有創(chuàng)操作，明確這部分患者的診斷較為困難?；谏鲜鲅芯?，本課題組正致力探索一種解決模式：通過影像學特征分析結(jié)合液體活檢技術，在沒有組織病理活檢的情況下對小病灶進行診斷和基因分型，并指導藥物治療，實現(xiàn)早期肺癌“免手術”的愿景。

5 結(jié)語

肺癌的早期篩查和早期診斷對于降低群體的肺癌相關死亡率至關重要。盡管運用LDCT 進行肺癌篩查已被證實可降低肺癌死亡率，但肺癌的精細化診治仍有許多問題亟需解決。明確肺癌篩查高危人群的定義、LDCT 發(fā)現(xiàn)病灶的鑒別診斷、新技術如液體活檢和AI 等的合理運用，將有利于進一步提高早篩早診的臨床獲益。此外，上述工具也可用于指導術后患者進一步的精細化治療，如術后是否需要放化療等。本研究對新的肺癌早篩早診的解決路徑和思路進行梳理，以期為臨床實踐及科研方向提供參考。