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肺癌丨精准医疗，非小细胞肺癌脑膜转移问题

2021

08/06

e药安全

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该研究通过整合重要的临床参数和分子相关参数:KPS评分、EGFR/ALK改变和颅外转移，开发并验证了一个新的LM molGPA模型，未来或可帮助临床医生根据LM患者的预后风险进行精细化管理。

肺癌脑膜转移（leptomeningeal metastasis，LM）发生率在晚期肺癌中占到3-5%，其中携带有驱动靶点突变的晚期肺癌发生率更高。随着治疗手段的日新月异，肺癌脑膜转移的中位生存已经从1-3个月延长到3-11个月。尽管如此，脑膜转移的预后在晚期肺癌中仍不尽人意，放疗作为其中一种行之有效的治疗策略，无论是预防性的PCI抑或合并脑转移的WBRT均可以显著延长晚期NSCLC预后，然而认知功能等神经系统问题也接踵而来。随着靶向及免疫治疗的广泛普及及应用，对于合并脑（膜）转移晚期NSCLC最佳治疗策略逐渐引起学者们的关注，然而面对脑（膜）转移，不可回避需要面对两大难题，如何提高药物血脑屏障渗透保证颅内药物浓度，以及脑转移灶与原发灶同质性及异质性探索，前者决定了药物的选择而后者从肿瘤演化层面提出更为合理的治疗策略。随着恶性肿瘤患者生存期的延长和诊断技术的进步，LM的发生率逐步增高，故受到诸多关注。

临床表现

LM患者的症状体征常呈多灶性、多样性。临床上按病变累及部位可划分为3类：脑功能损害常表现为头痛、恶心、呕吐、精神状态改变、行走困难等；颅神经功能损害常表现为复视、视力减退、听力改变和面神经麻痹等；脊髓及脊神经根功能损害常表现为下肢无力或感觉异常、神经根痛、颈部或背部疼痛以及二便功能障碍等。其中头痛、恶心、呕吐多由高颅压、脑积水引起，是LM常见的一组症状。LM的临床表现复杂多变，缺乏特异性，需与脑/脊髓实质肿瘤病变、抗肿瘤治疗并发症、结核或真菌所致的慢性脑膜炎、代谢性或中毒性脑病等相鉴别。

诊断

LM的诊断主要依据患者病史、症状体征、CSF分析和影像学检查。恶性肿瘤病史明确的患者，出现神经系统症状体征，尤其是无法用脑/脊髓实质病变解释时，需考虑LM的可能性。

腰穿

对怀疑LM的患者，腰穿检查几乎是必须的。腰穿可获取CSF，而在CSF的细胞学检查中发现恶性肿瘤细胞是诊断LM的金标准。虽然LM的细胞学诊断特异性很高（>95%），但敏感性较差，单次腰穿仅约50%，两次腰穿可提高到80%，而再增加腰穿次数帮助不大。此外，增加CSF标本量（≥10mL）和及时有效的标本处理也有利于获得阳性诊断。Pan等提出在恶性实体肿瘤的LM细胞学检查中，液基薄层细胞制片加巴氏染色比传统的细胞离心涂片加瑞-姬氏染色细胞形态特征保存好，敏感性高。近年来有学者将检测循环肿瘤细胞的Cell Search技术用于LM患者CSF肿瘤细胞的检测与计数，对LM的诊断也很有帮助。另外，在90%以上LM患者的常规腰穿CSF检查中可发现CSF压力增高、白细胞增多、蛋白质水平升高、葡萄糖含量降低等异常，这些指标具有提示性，虽然是非特异的，但必要时可结合病史、症状体征进行诊断。还有研究表明，在CSF中发现与原发肿瘤相关的特异性肿瘤标志物升高，尤其是也明显高于血清中水平时，对LM的诊断有重要的参考价值。其他与肿瘤增殖、侵袭、转移等生物学行为相关的非特异性标志，如β-葡萄糖醛酸苷酶、乳酸脱氢酶、β2-微球蛋白、血管内皮生长因子等在CSF中增高，也有助于LM的诊断，但需排除炎症等非肿瘤性因素的干扰。

MRI

MRI是目前首选的LM影像学检查手段。对于怀疑LM的患者，往往需行全脑全脊髓MRI，如考虑颅神经等精细结构受累时，还需行相应部位的薄层扫描。LM在MRI上多表现为脑/脊髓表面、脑沟、脑裂、脑池、室管膜、颅/脊神经的线样、结节样强化，常呈多灶性或弥漫性，但这些征象需与蛛网膜下腔出血、感染、炎症甚至腰穿后脑脊膜反应相鉴别。交通性脑积水作为LM在MRI上的间接征象，也较常见。MRI可提供LM累及解剖结构的详细信息，不仅能从一定程度上解释患者的神经系统症状体征，还可为以后的放疗指明方向。另外，对于CSF循环状况的评估主要依靠放射性核素显像，尤其是MRI提示CSF循环障碍和考虑经CSF化疗的LM患者，但目前应用尚少。

液体活检

吴一龙教授团队在Ann Oncol发表上发表的脑膜转移中液体活检的价值，发现并解决如下问题：

1.在EGFR阳性的非小细胞肺癌脑膜转移的患者中，脑脊液cfDNA的EGFR和原发灶一致，同时发现独特的基因谱，提示脑脊液cfDNA用于脑膜转移的液体活检的重要价值。

2.脑脊液cfDNA的优势：A 血脑屏障使得只有极少数的神经系统cfDNA释放到血浆中，故血浆cfDNA反应颅内病灶的价值有限；我们的研究进一步证实，脑脊液cfDNA更能反应颅内的基因谱。B 血浆中肿瘤来源的cfDNA容易受背景cfDNA的干扰，而脑脊液中肿瘤来源的cfDNA含量高，不易受背景DNA的干扰。C 与血浆cfDNA优于CTCs类似的道理，CSF cfDNA比脑脊液沉渣包含更全面丰富的基因信息。D 脑脊液cfDNA可用于动态监测脑膜转移的肿瘤负荷。

3.本研究在脑脊液cfDNA发现SCLC转化的分子特征：包括大量的TP53 LOH、RB1、MYC和FGFR1变异。而既往报道中，SCLC转化的腺癌患者会保留腺癌特征的同时，也包含SCLC的某些分子特征。尽管本研究结果并未发现SCLC形态上的转化，但我们猜测，以上检测到的SCLC分子特征很可能是肿瘤进化的早期事件，需要进一步证实。

4.本研究在脑脊液cfDNA中发现T790M的突变率为30.4%，远远高于之前的报道。脑脊液T790M的检测可能与标本及检测手段有关，提示本研究中使用NGS和CSF cfDNA的优越性。

浙江省肿瘤医院胸部肿瘤团队利用脑脊液二代测序技术探索非小细胞肺癌脑膜转移发现

1. 脑脊液与原发肿瘤标本在EGFR突变上存在高度的一致性；在所有患者的脑积液标本中均未检测到T790M突变。

2. PI3K通路的基因异常可能是NSCLC出现脑膜转移的危险因素之一。

3. 脑脊液标本的基因表达谱与原发肿瘤之间存在非常明显的差异性，反映了肿瘤的基因变异及克隆进化。

4. 细胞周期调节和DNA损伤修复通路在LM的形成中可能起到一定的作用。

治疗

LM的治疗目标包括缓解神经症状，稳定、提高神经功能和延长生存期，治疗手段主要为支持治疗、靶向治疗、外科治疗、放疗、经CSF化疗和系统性化疗。

支持治疗

糖皮质激素和脱水药物（如甘露醇）常用于LM中颅内高压的治疗，但治疗效果的逐渐减弱和不良反应都制约其长期使用。镇痛、抗癫痫、抗抑郁、镇吐等药物治疗和营养支持治疗可在一定程度上缓解LM症状，改善患者的生存质量。

靶向治疗

近十几年，分子靶向治疗药物发展迅速，在LM的治疗中进行了许多有益的尝试。与细胞毒性化疗药物相似，分子靶向治疗药物也有系统性治疗和经CSF治疗两种模式，同样受到血-脑屏障、血-CSF屏障等问题的困扰。但与细胞毒性化疗药物相比，分子靶向治疗药物一般不良反应小，耐受性好，而且不断有治疗效果越来越好的新药被研制出来。不过目前还没有对脑膜转移患者相关的特定基因组改变进行随机试验，没有标准治疗方案。

EGFRm(EGFR阳性)

一二代靶向药：通过血脑屏障能力较差，在脑脊液/血液中的浓度＜3%。理论上讲，这类药物并不是这部分患者理想的治疗选择。

靶向药物的血浆/脑脊液浓度及脑脊液渗透率[1]

LOGIK1101研究 [2] ：一项厄洛替尼治疗脑膜转移患者的前瞻性II期临床研究。研究共入组21例患者(由于试验从2011年开始，因此早期入组了4例突变阴性的患者)，均基于脑脊液确认脑膜转移。患者接受厄洛替尼治疗后，中位PFS和OS仅为2.2个月和3.4个月；突变阳性的17例患者，中位PFS和OS仅为2.7个月和4.0个月。

一项I期研究[3]：探索了吉非替尼750mg或1000mg的大剂量治疗LM转移患者的有效性。这项研究共入组了3例和4例患者接受750mg或1000mg的治疗，尽管耐受性良好，全组仅仅1000mg剂量组出现1例剂量限制性毒性的患者， 但整体的PFS和OS分别为2.3个月和3.5个月，和安慰剂基本相差无几 。

三代靶向药： 加量（160mg/d）不优于标准剂量（80mg/d）。

TKIs治疗EGFR突变非小细胞肺癌脑膜转移治疗的研究[5]

一项回顾性研究[6]：纳入20例NSCLC-LM患者(包括2例非经典突变患者)接受奥希替尼治疗(分别有17例、2例和1例患者接受80mg、160mg和40mg剂量治疗)，发现全组的PFS和OS分别为17.2个月和18.0个月。研究提示，无论是否存在T790M耐药突变，奥希替尼对LM患者均有显著疗效。

另一项回顾性研究[7]：探索了奥希替尼治疗EGFR T790M阳性脑膜转移患者的疗效。22例患者服用标准剂量奥希替尼（80mg/d）。数据显示，LM-ORR为55%，PFS为11.1个月、OS为18.8个月。

一项II期临床研究 [9] ：探索了奥希替尼160mg治疗BM（脑转移）和LM（脑膜转移）的患者，BM组中位PFS和OS分别为7.6个月和16.9个月；LM组共计入组40例患者，患者的中位PFS和OS分别为8.0个月和13.3个月。

ALK/ROS1阳性

关于ALK融合基因阳性及ROS-1阳性LM治疗的研究很少。针对ALK融合基因阳性的有症状或进展期的NSCLC脑转移和（或）脑膜转移的Ⅱ期ASCEND-7研究（NCT02336451），共纳入156例脑及脑膜转移患者，其整体ORR达30%~60%，其中18例LM的ORR高达20%。

阿来替尼是第二代ALK/RET抑制剂，具有高CNS渗透性。2019年ESMO更新的ALEX研究中，中位PFS高达38.6月，四年OS率达64.5%，对于基线合并CNS转移患者，阿来替尼和克唑替尼组的中位PFS分别为25.4月和7.4月（HR=0.37, 95%CI: 0.23~0.58），对于基线有CNS转移的患者，阿来替尼组降低了40%的死亡风险（HR=0.6, 95%CI: 0.34~1.05）。

外科治疗

LM患者出现高颅压、脑积水，药物治疗等难以控制时，可考虑行侧脑室腹腔分流术，建立人工CSF循环通路，缓解症状，改善预后。鉴于LM引起的脑积水属交通性，Zhang等推荐腰大池腹腔分流术，因为其操作简单，创伤更小。LM患者常需经CSF化疗，为避免反复腰穿的痛苦和提高药物治疗效果，可手术置入Ommaya或Rickham储液囊，导管连通一侧脑室，术后通过头皮下囊内注射即可实施脑室内化疗。Lin等通过开关阀将Ommaya储液囊与脑室腹腔分流管组合在一起，治疗24例LM合并脑积水患者，中位无进展生存期（PFS）和总生存期（OS）分别达到14周和31周；术后仅出现2例轻微并发症，20例患者的头痛、恶心、步态障碍得到快速而持续的缓解；18例患者接受脑室内化疗，未发现明显药物不良反应及腹膜转移，11例患者CSF细胞学反应良好。

放疗（存在争议）

LM常在CNS内形成广泛播散，理论上讲适宜行全脑全脊髓放疗，但由于严重的骨髓抑制等不良反应，目前除髓母细胞瘤、室管膜瘤等几种肿瘤所致LM外，临床上已很少采用。现阶段LM放疗一般选择全脑放疗（whole brain radiotherapy，WBRT）和（或）脊髓病灶局部放疗，主要适用于缓解神经根痛等症状、消除大体积病灶、改善CSF循环障碍。WBRT范围须包括脑膜、颅底、基底池和颈1-2椎体水平的椎管，通常给予30-36Gy/3 Gy方案，预后较好的患者还可选择40Gy/2 Gy方案，而预期生存时间短的患者也可选择5×4Gy方案。但也有学者对WBRT在LM中的作用提出疑义，如Morris等回顾性分析125例非小细胞肺癌（non- small cell lung cancer，NSCLC）LM患者，在诊断LM后生存期≥30d的患者中，46例接受WBRT，59例未接受WBRT，两组患者生存期比较差异无统计学意义（P=0.84）。脊髓局部放疗一般在病灶上下各1个椎体位置设安全边界，治疗方案变化较多，常见如5×2-3Gy/周，总剂量30-36Gy。

经CSF化疗

经CSF化疗可使足够剂量的药物直接分布到整个蛛网膜下腔和脑室系统，既摆脱血-脑屏障和血-CSF屏障的限制，又避免全身不良反应。但由于经CSF化疗的组织渗透性很难超过2mm，对LM大体积病灶的治疗效果不佳。目前，CSF循环障碍不但是LM经CSF化疗失败的一个重要因素，还可能会增加其神经不良反应，所以经CSF化疗前有必要评估CSF的循环状况。对阻碍CSF循环的病灶放疗，可使约一半患者恢复CSF正常流动，为经CSF化疗安全和有效实施创造条件。经CSF化疗可通过腰穿和储液囊脑室导管系统两种方式给药。经储液囊脑室内给药较腰穿的优点为操作简便、痛苦小、药物随CSF循环在脑室系统和蛛网膜下腔中分布更均匀，避免硬膜外、硬膜下误注射和CSF渗漏。有研究表明在LM治疗中，经储液囊脑室内给药较腰穿具有生存优势，因此更受推荐。应用于临床的经CSF化疗药物主要有甲氨蝶呤、阿糖胞苷、阿糖胞苷脂质体。
甲氨蝶呤是叶酸拮抗剂，S期细胞毒性药物，CSF半衰期约为4.5-8.0h。常用给药方案为10-15mg，2次/周、共4周的诱导化疗，10-15mg，1次/周、共4周的巩固化疗，10-15mg，1次/月、直至疾病进展（progressive disease，PD）的维持化疗。

阿糖胞苷是嘧啶类似物，特异性作用于细胞S期，抑制DNA合成，CSF半衰期和常用给药方案均与甲氨蝶呤相似，单次剂量为25-100mg。实体肿瘤LM经CSF化疗优先考虑甲氨蝶呤。

阿糖胞苷脂质体具有缓释性，在CSF中分布更均匀，能维持治疗浓度10-14d以上，可能取代阿糖胞苷。常用给药方案为：先50mg1次/2周、共2个月，后50mg 1次/月、共6个月。近年来，还有尝试使用噻替哌、拓扑替康、依托泊苷、白消安等经CSF治疗LM的报道。

培美曲塞鞘内化疗： 2021年5月11日，哈尔滨医科大学附属第二医院肿瘤科信涛主任团队在Journal of Thoracic Oncology (JTO)上，发布了一篇题为“鞘内注射培美曲塞联合地塞米松治疗EGFR突变NSCLC TKI失败的软脑膜转移瘤的疗效和安全性”的重磅文章 [10] 。研究纳入30例EGFR-TKIs治疗失败的非小细胞肺癌脑膜转移患者，II期研究培美曲塞推荐剂量为50mg (详见下图)。主要终点为ORR，次要终点OS以及不良事件。

研究结果显示，综合三十位软脑膜转移NSCLC患者的临床数据，得出培美鞘内化疗临床有效率为84.6%（22/26，4名患者生存时间＜4周无法评估疗效），所有患者的中位总生存期为9.0个月，而且是在样本中含有多例危重病人的前提下得到的数据 （详见下图，患者基线特征）。安全性良好，主要为骨髓抑制、对症处理后可恢复正常。

接上图

目前，国内外指南推荐用于软脑膜转移鞘内治疗的制剂主要是甲氨蝶呤，阿糖胞苷和噻替派（详见上文，滚动查看）。此次信涛主任团队的研究发表后，我们将有希望看到指南的更新，将培美曲塞也加入推荐使用的鞘内化疗药行列之中。

系统性化疗

LM的系统性化疗既要参考原发肿瘤的组织学类型，还要选择血-脑屏障、血-CSF屏障透过性好和全身不良反应小的药物，要回避患者以前用过的药物。目前能透过血-脑屏障和血-CSF屏障的化疗药物有卡莫司汀、拓扑替康、卡培他滨和大剂量甲氨蝶呤等。

一项培美曲塞治疗LM的回顾性分析[11]提示，LM后使用培美曲塞的患者与不使用的中位OS（13.7月 vs. 4.0月, P=0.008），多变量分析显示LM后使用培美曲塞与较好的生存有关（HR=3.1,95%CI: 1.5~6.3; P=0.002）。驱动基因阴性NSCLC脑膜转移患者，可考虑联合培美曲塞单药或含培美曲塞化疗。

抗血管生成类药物

EGFR突变型肺癌患者接受TKI治疗过程中可能发生脑膜转移，靶向EGFR治疗基础上联合贝伐单抗能够使脑膜转移灶减少并缩小，目前相关证据以厄洛替尼联合贝伐单抗的病例报道为主。可能机制为贝伐单抗能够通过促使脑膜病灶周围新生血管分布有序化，降低组织间液和脑脊液压力，从而缓解脑水肿并提高药物向脑脊液渗透率。

免疫检查点药物

目前，免疫检查点抑制剂（immune checkpoint inhibitors, ICIs）治疗是局部晚期/转移性 NSCLC的一线标准治疗。由于多数的临床试验基本排除了LM的患者，所以ICIs治疗LM数据不多。 Pembrolizumab对LM疗效的Ⅱ期临床研究正在进行（NCT03091478）。

Hendriks等回顾性研究 [12] ：分析了19例ICIs治疗NSCLC脑膜转移患者，其中3例有EGFR突变，1例ALK融合基因阳性，用Pembrolizumab/Nivolumab治疗，ICIs中位PFS为2.0月（95%CI:1.8~2.2月），NCCN预后良好组的6月PFS率为40%，中位OS为3.7月（95%CI:0.9~6.6月），6月OS率为36.8%，12月OS率为21.1%，NCCN LM预后良好组可从ICIs治疗中临床获益。

治疗方案选择

LM患者在选择治疗方案时，会面临很多困扰。

首先，不同LM患者间，来源肿瘤的组织基因分型、治疗经历、全身肿瘤控制情况、KPS评分、CNS肿瘤累及情况、神经功能状况等千差万别，不仅使得治疗难以标准化，而且有说服力的临床试验也难以开展。目前关于LM治疗的前瞻性、随机临床试验尚缺乏，大部分为小样本研究、回顾性分析和临床经验，证据等级较低，临床指导作用有限。

其次，患者在诊断LM时，多已接受长时间的抗肿瘤综合治疗，身体状况差，剩余可选择的治疗方法较少。

再次，LM进展迅速，现有的治疗手段效果不佳。据统计诊断LM的患者中约70%存在全身肿瘤进展和广泛播散；而且在LM患者的死亡原因中，全身肿瘤进展10%-64%，CNS肿瘤进展占15%-87%，治疗相关不良反应占0-15%。所以，LM患者的治疗应考虑全面，不要忽视身体其他部位严重病灶的治疗；另一方面，重视治疗的不良反应，权衡利弊，选择患者能耐受、确实获益的治疗方案。

具体来说，对于 KPS<60分、神经功能缺损严重、CNS存在大体积肿瘤病灶、全身病灶广泛或已出现脑病的LM患者，治疗应以姑息性对症支持治疗为主，但尚存敏感治疗措施的特殊类型肿瘤则另当别论，如对化疗敏感的小细胞肺癌、淋巴瘤。基于预后进行临床评估、危险分层应该在LM患者的治疗方案选择中发挥重要作用。LM还可根据患者临床特点确定治疗方向。如LM有MRI强化病灶，尤其是体积大、阻碍CSF循环、合并脑实质内病灶时，适宜行放疗、系统性化疗，而CSF中发现肿瘤细胞、MRI无明显强化病灶的LM适宜行经CSF化疗。

预后预测模型

肺癌脑膜转移是临床诊疗的一大难点。广东省肺癌研究所吴一龙教授、张绪超教授等于2019年3月在《lung cancer》在线报告了一个肺癌脑膜转移预后分型新模型，该模型能将肺癌脑膜转移患者准确分为三个不同预后亚组。

研究背景：晚期肺癌脑膜转移（LM）的发生率在3-5%左右，其中位总生存期（OS）从传统化疗时代的1-3个月延长到了3-11个月。分子靶向治疗在其中扮演了重要角色，但是目前针对实体肿瘤LM患者预后分型的模型并没有纳入分子突变相关信息，因此，该研究旨在建立一个整合分子信息的预后预测模型以估计肺癌LM患者的生存期。

研究方法：该研究共纳入2010-2018年广东省人民医院收治的肺癌LM患者301例，以年龄和性别进行分层，分为训练集（200例）和验证集（101例），然后通过训练集COX回归分析建模，在验证集验证新的模型的效能。

研究结果：

首先验证了预测肺癌脑转移患者预后的Lung-molGPA模型在肺癌脑膜转移患者预后预测中并不适用，不能完全准确的将人群分为四个亚组。之后，为了建立脑膜转移的预后预测模型，该团队进行了单因素及多因素COX回归分析，结果显示基因突变(p<0.01, HR: 0.5(0.4-0.8))、KPS评分(p<0.01, HR:0.2(0.1-0.3))及颅外转移(p<0.01, HR:0.6(0.4-0.8))为肺癌脑膜转移患者预后的独立危险因素。

然后结合风险比及P值对COX模型中的变量进行加权赋值。具体赋值规则如上图所示，三个变量评分总和作为该患者的LM molGPA评分。

训练集

验证集

1. 训练集

2. 验证集

依据LM molGPA评分总和将患者分类为3种不同组别：

group 1（0）为高危组，没有基因突变，身体状况较差，治疗上以传统化疗为主，预后较差，中位生存期0.3月;

group 2（0.5-1）为中危组，部分具有基因突变，部分无颅外转移或者身体状况较好，中位生存期为3.5月;

group 3（1.5-2）为低危组，这部分患者身体状况较好，同时具有基因突变或者不伴有颅外转移，能够接受如靶向治疗、放疗等更多积极手段，预后较好，中位生存期15.9月。

通过KM法及Log Rank检验将训练集和验证集的三个预后亚组之间预期生存与实际生存时间进行对比，三个亚组之间的预后存在明显差异。该模型在训练集和验证集中的一致性得到了验证，C指数分别为0.7和0.64。

研究总结：该研究通过整合重要的临床参数和分子相关参数:KPS评分、EGFR/ALK改变和颅外转移，开发并验证了一个新的LM molGPA模型，未来或可帮助临床医生根据LM患者的预后风险进行精细化管理。

doi：10.1016/j.lungcan.2019.03.015

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