《Journal of Neurosurgery》杂志 2024 年8月 30日在线发表美国Memorial Sloan Kettering Cancer Center的Chengcheng Gui , Henry S Walch , Kirin D Mueller , 等和Fondazione IRCCS Istituto Nazionale dei Tumori的Paolo Manca  等撰写的《立体定向放射外科治疗结直肠癌脑转移瘤后生存和颅内进展的临床基因组学预测因素。Clinicogenomic predictors of survival and intracranial progression after stereotactic radiosurgery for colorectal cancer brain metastases》（doi: 10.3171/2024.5.JNS24534.） 。

目的:

结直肠癌(CRC)脑转移瘤(BM)预后较差。当考虑以脑转移为导向的治疗时，需要更好的方法来识别有不良肿瘤预后风险的患者，以便优化患者选择，进行更密切的监测或升级治疗。作者试图确定用立体定向放射外科(SRS)治疗结直肠癌BM后生存和颅内疾病进展的临床基因组学预测因子。

结直肠癌(CRC)的脑转移瘤(BM)是晚期转移性疾病的一种罕见特征，与较差的生存率相关。立体定向放射外科(SRS)，单独或联合神经外科切除术，是局限性颅内疾病的标准治疗方法，因为与全脑放疗(WBRT)相比，它可以改善局部肿瘤控制，同时减轻认知毒性。尽管SRS治疗提供了良好的局部控制，但辐射野外的颅内进展(IP)仍然是致病率和死亡率的重要来源。需要改进预测临床结果的方法，以改善患者选择和保护生活质量。

个体患者疾病特征的特定基因组改变可能作为SRS治疗后临床结果的预测性生物标志物。对转移性疾病患者的大规模分析已经确定了易导致某些转移性扩散模式的基因组学特征，包括颅内或柔脑膜复发。与其他癌症类型相比，人们对结直肠癌BM的基因组学特征及其作为临床生物标志物的潜在价值知之甚少。KRAS的改变与转移到多个部位(包括大脑)的可能性较高相关，但KRAS的改变尚未被证明可以预测脑转移瘤治疗后的结果。对全外显子组测序的有限分析是假设产生，但不能直接适用于临床预后。为了解决这一知识差距，我们对新诊断的CRC-BM患者进行了详细的回顾性分析，这些患者接受了SRS作为初始BM定向治疗的一部分，并获得了下一代测序(NGS)。基因组学特征从各种来源获得，包括原发肿瘤、颅外转移和脑转移，并在确认高一致性后整合成一个单一的数据集。评估临床基因组学特征与生存和中枢神经系统进展事件的潜在关联。

方法:

纳入2009年至2022年间接受SRS治疗的新诊断CRC BM患者，这些患者有下一代基因组测序数据。单独或在神经外科切除术后使用无框架SRS1-5次分割交付治疗。结果包括总体生存期(OS)和颅内进展(IP)，对每个接受SRS治疗的患者评估，以及局部进展(LP)，对每个BM评估。使用Cox回归和竞争风险回归评估基线临床基因组学特征与结果之间的关联，其中死亡为竞争风险。

纳入标准

在2009年至2022年间诊断为结直肠癌BM的患者，如果他们接受SRS作为初始治疗的一部分，无论是联合神经外科切除还是作为单一模式，都被纳入。患者还需要接受至少一个疾病部位的NGS，并有机构靶向肿瘤测序小组。在数据收集之前获得机构伦理审查委员会的批准。放弃对知情同意的要求，因为数据收集和分析对患者的风险最小，其中许多人已经去世。

放射外科治疗技术

无框架SRS分1-5次交付。我们机构目前标准的SRS处方包括1次21Gy, 3次分割27Gy, 5次分割30Gy。通常情况下，对于直径≤2cm的完整的小的BM, 1次21 Gy，而对于直径> 2cm的病变或术后瘤腔，3次分割27 Gy, 5次分割30 Gy，以减轻放射性坏死(RN)的风险。对于敏感部位，包括脑干或近端的视神经结构，5次分割30 Gy为首选。然而，没有具体的大小限制，方案的选择最终留给管理放射肿瘤学家。剂量按计划靶体积处方，通常定义为大体肿瘤均匀外扩1- 2mm或切除瘤腔均匀外扩2- 3mm。

临床特征

患者水平的临床特征包括年龄、性别、Karnofsky 一般表现状态(KPS)评分、原发肿瘤特征以及诊断CRC与诊断BM时的疾病程度。病变水平特征包括脑转移瘤直径、切除术、SRS治疗处方和生物效应剂量(BED)(假设α/β = 10 Gy)。

基因的功能

基因组测序使用Memorial Sloan Kettering-Integrated Molecular Profiling of Actionable Cancer Targets (MSK-IMPACT)进行，这是一种fda授权的基于NGS的检测方法，使用配对样本分析管道识别目标外显子中的体细胞变异，平均深度为700x。肿瘤DNA测序采用四种版本(MSK-IMPACT 341,410, 468或505)中的一种。使用OncoKB.14对基因组改变进行肿瘤事件过滤。在所有病例中都使用了匹配的正常血液样本，以排除种系的改变。为了提高临床可解释性，基因组数据在几个方面进行了简化。首先，潜在的相关基因组改变被整合为一组特异性的、复发性CRC驱动基因(APC、BRAF、KRAS、SMAD4、TP53)和与CRC相关的途径(MYC、PI3K、TGF-β、RTK-RAS、WNT、DDR)。使用来自癌症基因组图谱的模板来定义途径。其次，将驱动基因和感兴趣的途径分为改变或未改变。第三，在患者水平上分析基因组数据。对于少数具有多个样本的患者，将基因组数据合并。如果给定的基因组学特征在多个标本中不一致，则认为患者在该特征上有改变。先前的报道证明，在CRC8、9、11、12和其他组织学中，原发肿瘤和转移瘤之间的基因组差异率很低。通过对该队列中具有多个位点测序的患者进行配对分析，进一步验证了这一假设。

结局

主要终点包括总体生存期(OS)、患者水平的IP（颅内进展）和病变水平的局部进展(LP)。次要终点包括RN、柔脑膜疾病进展和无WBRT生存期。从完成SRS治疗开始测量时间到结局。IP（颅内进展）被定义为新发脑转移瘤、新发柔脑膜疾病或治疗后脑转移瘤的局部进展（LP）的影像学证据。柔脑膜疾病是根据临床放射影像检查或脑脊液细胞学检查确定的。LP定义为连续MRI评估脑转移瘤直径比治疗前基线增加，且不能自发稳定或使用皮质类固醇稳定，显示进展。RN被定义为连续MRI显示对比增强病变直径增加，与先前照射的BM相吻合，表明切除术后无生存疾病或随后无需进一步干预的放射影像学稳定性。利用18F -脱氧葡萄糖正电子发射断层扫描、灌注加权MRI和延迟对比MRI进行补充成像，进一步区分LP和RN。终点由一名接受过Fellow培训的神经放射主治医生进行独立评估。

统计分析

采用Kaplan-Meier法和Cox比例风险模型评估OS。仍然活着的病人在他们最后被知道还活着的日期被审查。使用Gray检验的累积发生率估计和Fine-Gray亚分布风险模型来评估到达IP和LP的时间，死亡是一个竞争风险。LP被列为RN的额外竞争风险。在IP和LP的建模中，在接受第一次脑MRI随访之前死亡或随访失败的患者被排除在外。

单变量模型风险比报告了广泛选择的患者水平和病变水平的特征。为OS、IP和LP构建的多变量模型包括基于临床相关性和单变量回归结果的狭窄协变量选择。对于OS，使用Cox比例风险模型检查单变量和多变量关联。单变量和多变量细灰色竞争风险回归模型适合IP。聚类数据的竞争风险回归模型用于在病变水平对LP进行建模。基线特征之间的比较采用Wilcoxon秩和检验、Pearson卡方检验和Fisher精确检验进行评估。

统计学意义阈值定义为p < 0.05。所有统计分析均在R 4.3.2版本(The R Project for statistical Computing)中使用gtsummary、survival、ggsurvfit、tidycprsk和crrSC包进行。

结果:

该分析包括123例患者的299 BM。BM诊断时，111例(90%)患者有进展性颅外疾病，79例(64%)患者有≥3个颅外转移灶。每例患者BM的中位(IQR)数为2(1-3)。中位(IQR)生物效应剂量(BED)为51.3 (51.3-65.1)Gy，对应于处方27 Gy，按3次分割。SRS治疗后1年的OS、IP和LP估计分别为36%、55%和12%。OS与进行性颅外疾病(HR 4.26, 95% CI 1.63-11.2, p = 0.003)和≥3个颅外转移灶(HR 1.84, 95% CI 1.12-3.01, p = 0.02)独立相关。当BM受照的BED≥51.3 Gy时，LP发生的可能性较小(HR 0.24, 95% CI 0.07-0.78, p = 0.02)，与BM直径无关(HR 1.21/cm, 95% CI 0.8-1.84, p = 0.4)。IP与基因组改变独立相关;TP53驱动改变与较高的IP风险相关(HR 2.71, 95% CI 1.26-5.79, p = 0.01)，而MYC通路改变与较低的风险相关(HR 0.15, 95% CI 0.03-0.68, p = 0.01)。

患者及疾病特点

我们确定了123名符合条件的患者。基线患者和疾病特征报告(表1)。BM诊断时的中位年龄为55(46-67)岁，60例患者为女性(49%)，30例患者KPS评分< 80(24%)。半数患者为原发直肠肿瘤(60例[49%])。在原发结肠肿瘤中，大多数为左侧肿瘤(38例[31%])，少数为右侧肿瘤(21例[17%])。在CRC诊断时，超过一半的患者有转移性疾病(72例[59%])，尽管只有2例患者有BM。从CRC诊断到BM诊断的中位时间为39(28-58)个月。BM诊断时，111例(90%)有进行性颅外疾病。常见的颅外转移部位包括肺(99例[80%])、肝(70例[57%])、骨(43例[35%])。近三分之二的患者有≥3个颅外转移灶(79例[64%])。诊断时BM的中位数为每位患者2(1-3)个。

BM及处理特性

在123例患者中，299例BM接受了SRS治疗。基线转移瘤和治疗特征报告(表1)。中位转移瘤直径为1.1 (0.5-2.2)cm。少数脑转移瘤在SRS治疗前被切除(65例[22%])，除3例外，其余全部切除。最常见的SRS处方为1次21 Gy (65.1 Gy BED) (118 BM[39%])， 3次分割27 Gy (51.3 Gy BED) (106 BM[35%])， 5次分割30 Gy (48 Gy BED) (49 BM[16%])。处方BED的中位数为51.3 (51.3 - 65.1)Gy，相当于处方27 Gy。在BED < 51.3 Gy的69例患者(23%)中，最常见的处方是5次分割30 Gy(49例患者[16%])。

基因的功能

报告了现有基因组数据的概述(表2，图1A)。在123例患者中，62例(50%)进行了结肠原发灶的测序，51例(41%)进行了颅外转移灶的测序，31例(25%)进行了切除的脑转移灶的测序。在患者水平上，最常见的改变是APC(79%)、TP53(80%)、RTK-RAS通路(88%)、TP53通路(86%)和WNT通路(85%)。在两个或多个位点测序的患者中，报告了每个基因组特征的一致性率(表2，图1B)。除TGF-β通路(78%)、MYC通路(74%)和PI3K通路(59%)外，超过80%的患者的驱动基因和通路具有一致性。

总体生存期

图2A显示了OS随时间的变化情况。所有患者均纳入OS分析。中位OS为5.9个月(95% CI 4.2-10)。6、12和24个月的OS估计分别为50% (95% CI 42%-60%)、36% (95% CI 29%-46%)和18% (95% CI 12%-27%)。报告了单变量和多变量Cox回归评估OS预测因子的结果(表3)。在多变量分析中，OS的独立显著预测因子包括KPS评分< 80 (HR 1.75, 95% CI 1.07-2.86, p = 0.03)， BM诊断时进展性颅外疾病(HR 4.26, 95% CI 1.63-11.2, p = 0.003)，≥3个颅外转移灶(HR 1.84, 95% CI 1.12-3.01, p = 0.02)。没有基因组特征与OS显著相关。单变量回归显示，接受切除的患者与显著延长的生存期相关(HR 0.58, 95% CI 0.39-0.86, p = 0.006)。这种关联在多变量模型中并不显著(p = 0.3)。接受手术的患者更可能有稳定的颅外疾病(14%对5%，p = 0.07)，更不可能有≥3个颅外转移灶(55%对72%，p = 0.048)。

颅内进展

图2B显示了IP随时间的累积发生率。在123例患者中，排除无法接受影像学随访的患者后，86例纳入IP分析。6个月、12个月和24个月的IP累积发生率分别为44% (95% CI 34%-55%)、55% (95% CI 44% - 65%)和66% (95% CI 54%-75%)。单变量和多变量竞争风险回归评估IP预测因子的结果，以死亡为竞争风险(表4)。在多变量分析中，独立显著的IP预测因子包括TP53改变(HR 2.71, 95% CI 1.26-5.79, p = 0.01)和MYC通路改变(HR 0.15, 95% CI 0.03-0.68, p = 0.01)(图2C和D)。在分析的86例患者中，71例TP53改变，10例MYC通路改变。

局部进展

LP随时间的累积发生率如图2E所示。在299例BM中，排除无法接受影像学随访的患者后，185例纳入分析。LP在6、12和24个月的累积发生率估计分别为8.3% (95% CI 4.9%-13%)、12% (95% CI 7.6%-18%)和14% (95% CI 8.8%-20%)。在22例出现LP的脑转移瘤中，4例单独接受重复SRS治疗，4例单独接受切除治疗，2例同时接受切除和重复SRS治疗，2例接受WBRT治疗，1例接受脑部分割放疗，9例未进一步接受脑转移瘤靶向治疗。单变量和多变量竞争风险回归评估LP预测因子的结果，以死亡为竞争风险(表5)。在多变量分析中，BED是唯一独立显著的LP预测因子。BED≥51.3 Gy(对应3组27 Gy)与LP风险较低相关(HR 0.24, 95% CI 0.07-0.78, p = 0.02)，与BM直径无关(图2F)。在单变量分析中，BM直径与LP相关(HR 1.52/cm, 95% CI 1.15-2.02, p = 0.004)，但在包括BED在内的多变量模型中不显著。在多变量分析中，KRAS改变倾向于增加LP的风险，但没有达到显著性(HR 2.61, 95% CI 0.87-7.85, p = 0.088)。在单变量回归中，切除与LP风险增加之间的关系趋于显著(HR 2.49, 95% CI 0.99-6.31, p = 0.054)。在多变量模型的替代版本中，包括切除代替KRAS改变。切除与LP模型无显著相关性(p = 0.9)切除治疗的脑转移瘤直径明显大于单纯SRS治疗的脑转移瘤直径(中位值3.1 vs 0.8 cm, p < 0.001)。

对未切除和切除的BM亚组进行LP单变量分析。在未切除的BM亚组(185例BM和11例LP事件)中，BED≥51.3 Gy与LP风险降低之间仍然存在显著关联(HR 0.17, 95% CI 0.05-0.6, p = 0.007)。在切除的亚组(53例BM和11例LP事件)中，BED≥51.3 Gy与LP风险降低之间的关系趋于显著(HR 0.25, 95% CI 0.05 - 1.13, p = 0.07)。

二次结果

6个月、12个月和24个月RN的累积发生率估计分别为8.4% (95% CI 4.8%-13%)、15% (95% CI 9.9%-21%)和18% (95% CI 12%-24%)。在单变量回归中，RN与肿瘤直径无关(HR 1.13, 95% CI 0.87-1.46, p = 0.36)，也与BED≥51.3 Gy无关(HR 1.06, 95% CI 0.42-2.66, p = 0.9)。没有患者接受RN切除术。5名患者(4%)在SRS后15(9-39)个月的中位(范围)出现了柔脑膜疾病。8名患者(7%)在SRS治疗后中位(范围)14(1-21)个月接受了补救性WBRT。

讨论：

随着肿瘤标本的NGS在转移性疾病的治疗中越来越普遍，人们已经努力将基因组学特征纳入临床结果的预测中。我们报告了第一个综合临床基因组学分析，将NGS的特征与传统的临床特征结合起来，作为结直肠癌BM SRS后生存和疾病进展的生物标志物。OS与颅外病变的程度和进展有关。LP（局部进展）与SRS剂量相关，与肿瘤大小无关。基因组学特征对预测IP最有价值;TP53和MYC通路的改变独立预测IP（颅内进展），具有相反的作用。原发肿瘤部位与预后无关。

中位生存期限制为6个月，与先前的SRS治疗CRC脑转移瘤的研究系列的一致。与颅内疾病或脑转移瘤定向治疗相比，生存期与颅外疾病负担的关系更密切。这些发现与CRC BM通常被诊断为晚期和进展性颅外疾病患者的晚期发现这一事实相一致。这与其他原发性组织学形成对比，其中BM更常在转移性疾病的早期出现。

基因组改变对OS的影响是有限的。这可能是由于CRC BM患者往往患有晚期，难治性全身性疾病，预示着有限的生存，无论基因组学特征如何差异。BED≥51.3 Gy预测LP风险较低，与肿瘤大小无关，与RN无关。放疗治疗颅内外CRC转移瘤的经验一再表明，剂量不足会增加局部失败的风险。虽然对结直肠癌BM的SRS的回顾性分析经常将剂量纳入LP的预测模型，但这些分析的局限性是显而易见的。几项包括单次分割和多次分割SRS治疗的研究没有使用BED来解释分割差异，可能会使研究结果产生偏倚。

一项针对结直肠癌BM的单次分割SRS研究发现，高剂量预示着更好的局部控制，但没有确定一个临床可操作的阈值。目前的分析支持在规划结直肠癌BM的SRS治疗时使用等于或超过27 Gy的3次分割的BED。

基因组学特征与LP没有显著相关性的事实可能表明，SRS治疗的典型消融剂量足以克服癌症遗传学的差异。结直肠癌BM患者的基因组学特征在预测IP方面具有潜在的最大价值。TP53改变的患者在SRS治疗后发生早期IP的风险显著增加。相反，MYC通路改变的患者在SRS治疗后发生早期IP的风险显著降低。这些发现表明，基因组学特征可能有助于识别SRS治疗后最有可能发生颅内疾病进展的患者，这可能导致更好的临床决策。高风险患者可能受益于更密切的监测和中枢神经系统特异性治疗强化策略，如中枢神经系统渗透全身治疗或WBRT，即使目前颅内疾病的负担似乎有限。有趣的是，预测SRS治疗后IP的基因组学特征与预测BM初始诊断的特征并不相同。在多种癌症类型中，TP53、MYC和KRAS的改变都与BM诊断有关。在这项研究中，59%的CRC BM患者有KRAS改变，而在癌症基因组图谱中，所有CRC患者的这一比例为37%。然而，TP53、MYC和KRAS改变并没有统一地与SRS治疗后较高的IP风险相关。TP53改变预示着较高的IP风险，而MYC通路改变预示着较低的IP风险，而KRAS改变与IP无关。这与先前的临床数据一致，表明KRAS改变在结直肠癌脑转移治疗后的预测价值有限。我们推测，一些经过多种既往治疗后发展为脑转移瘤的患者会更快地发展为额外的颅内疾病。结合该队列数据和其他临床基因组数据集，目前正在对结直肠癌BM进行更详细的基因组学分析。

注意到有几个局限性。虽然我们的队列规模与其他大型回顾性SRS治疗CRC-BM研究的相当，但 LP并不常见，限制了统计效力。对IP和LP的分析也受到限制，因为需要排除在SRS治疗后接受初始随访脑MRI之前死亡的患者。这不仅限制了统计效力，而且可能代表在SRS治疗后不久死于疾病的患者的事件报告不足。然而，这种局限性是已知生存率低的人群的特征，预计会影响其他类似的分析。本分析中包含的基因组数据来自不同的解剖部位，包括原发性结直肠肿瘤、颅外转移瘤和切除的脑转移瘤。我们的数据表明，从同一患者获得的多个样本的基因组一致性率很高。为了优化临床可解释性和统计能力，我们对所有解剖部位的基因组数据进行了汇总分析，而不是局限于特定部位的亚组分析。就基因组分析而言，统计能力的局限性意味着需要外部验证。然而，外部验证是具有挑战性的，因为CRC BM的发病率很低，并且具有高质量NGS项目的学术机构数量有限，需要探索这些问题。同样，也没有公开可用的数据集来验证这些发现。

结论:

作者确定了与SRS治疗结直肠癌BM 后不良结果相关的临床基因组学特征。进行性和广泛的颅外转移预示着较差的OS。SRS治疗剂量不足预示着LP的风险较高。野生型TP53和MYC通路的改变与较低的IP风险独立相关。可能考虑对IP高风险患者进行更密切的监测或升级治疗。

本研究评估了SRS治疗结直肠癌BM后OS、IP和LP的临床基因组学预测因子。OS的中位时间为6个月，主要受颅外疾病程度的影响。BED≥51.3 Gy与LP发生率显著降低相关，与肿瘤大小无关，但与RN发生率升高无关。IP与基因组改变显著相关。TP53改变与早期IP的高风险相关，而MYC通路改变与较低风险相关。CRC BM患者的基因组学特征可能有助于预后和告知临床决策。使用外部数据进行进一步验证。