循环肿瘤细胞预测DLL3靶向双特异性抗体Tarlatamab的治疗反应

《Cancer Discovery》：Circulating Tumor Cells Predict Response to the DLL3-Targeting Bispecific Antibody Tarlatamab Open Access

　　

双特异性抗体Tarlatamab可募集T细胞至表达神经内分泌表位Delta样配体3（DLL3）的肿瘤。Tarlatamab在小细胞肺癌（SCLC）中有效，但临床结果存在差异，且无生物标志物可用于患者选择。SCLC活检样本的单细胞RNA测序（scRNA-seq）揭示了DLL3表达的异质性，而对循环肿瘤细胞（CTC）的分析可将个体患者区分为主要为DLL3阳性（DLL3Pos）或DLL3低表达（DLL3Low）。在前瞻性队列（20例患者）中，治疗前CTC上的DLL3表达可预测Tarlatamab的临床获益（敏感性85%，特异性100%）。血液中坏死性CTC簇伴随治疗诱导的肿瘤溶解。获得性耐药在某些情况下与DLL3表达缺失但其他可靶向神经内分泌表位持续存在相关；在其他患者中，CTC上保留DLL3但伴有系统性T细胞功能障碍标志物。DLL3阳性CTC的定量可识别可能从Tarlatamab获益的患者，纵向监测可指导获得性耐药时的治疗决策。

研究背景与立项依据

小细胞肺癌（SCLC）是一种侵袭性神经内分泌恶性肿瘤，大多数患者在诊断时已处于广泛期（ES-SCLC）。尽管一线铂类双药联合免疫检查点抑制剂（ICI）可诱导初始缓解，但复发不可避免且预后极差。近年来，针对SCLC特异性表面标志物的治疗策略成为焦点，其中Delta样配体3（DLL3）因在超过80%的SCLC中高表达且正常组织中几乎不表达而备受关注。基于此开发的双特异性T细胞衔接器（BiTE）Tarlatamab已获FDA加速批准用于治疗复发性SCLC，并在III期DeLLphi-304试验中显示出显著生存获益。然而，尽管Tarlatamab临床成功，仍有超过50%的患者在6个月内疾病进展，且细胞因子释放综合征（CRS）的风险限制了其广泛应用。目前的困境在于，基于存档活检组织的免疫组化（IHC）检测显示几乎所有SCLC均表达DLL3，无法有效区分应答者与无应答者，且SCLC组织活检难度大、异质性强。因此，开发一种能够无创、动态反映肿瘤负荷及靶点表达状态的生物标志物成为亟待解决的关键科学问题。本研究旨在探索循环肿瘤细胞（CTC）作为一种液体活检手段，在预测Tarlatamab疗效及监测耐药机制中的应用价值。

关键技术方法

本研究采用了多组学整合分析策略。首先，研究人员利用CTC-iChip微流控芯片技术对血液样本进行无偏倚富集，该技术通过惯性微流体去除红细胞并结合磁珠负选去除白细胞，不依赖上皮细胞黏附分子（EpCAM）或细胞大小。其次，采用多重免疫荧光（IF）成像结合多光谱分析对富集后的CTC进行单细胞水平的DLL3及上皮标志物（EpCAM、广谱细胞角蛋白pan-CK、CK19）定量。此外，研究还运用了10x Genomics单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术分析原发性肿瘤活检样本的分子亚型及DLL3转录本异质性。临床研究部分纳入了接受Tarlatamab治疗的ES-SCLC患者队列（Cohort A），并通过流式细胞术分析外周血单个核细胞（PBMC）以评估T细胞功能状态。

研究结果

临床队列：接受Tarlatamab治疗的ES-SCLC患者

研究人员纳入32例ES-SCLC患者，根据预设标准筛选出20例可评估反应的患者。基线特征显示所有患者均接受过铂类化疗，多数接受过ICI治疗。中位治疗时间为145.5天。

利用多光谱成像对CTC进行DLL3表达评分

通过CTC-iChip处理血液样本，研究人员发现SCLC CTCs表现出显著的异质性。与传统的基于上皮标志物的富集方法不同，研究发现绝大多数CTC（58%）仅表达DLL3而不表达上皮标志物，且DLL3阳性CTC的细胞直径甚至小于表达上皮标志物的CTC。这一发现解释了为何基于EpCAM的传统CTC捕获技术难以应用于SCLC。

SCLC肿瘤的scRNA测序分析

对10例ES-SCLC活检样本（Cohort B）及公共数据库19例样本（Cohort C）的scRNA-seq分析显示，尽管SCLC可分为SCLC-A、N、P、I四种分子亚型，但单个肿瘤内部存在显著的DLL3转录本异质性。无论分子亚型如何，肿瘤均由DLL3阳性和阴性细胞混合组成。重要的是，既往化疗或免疫治疗并未显著改变肿瘤内DLL3阳性细胞的比例，这提示了使用治疗前CTC进行分型的可行性。

治疗前CTC DLL3表达预测Tarlatamab反应

这是本研究的核心发现。在20例可评估患者中，以25%的DLL3阳性CTC为临界值，将患者分为DLL3^Pos（≥25%）和DLL3^Low（<25%）两组。结果显示，DLL3^Pos组（11例）的所有患者均获得了临床获益（客观缓解率ORR 55%，疾病稳定SD 45%），而DLL3^Low组（9例）中78%的患者出现疾病进展（PD）。该预测模型的敏感性达85%，特异性高达100%。相比之下，存档的福尔马林固定石蜡包埋（FFPE）活检组织的IHC染色未能预测临床反应。

Tarlatamab治疗后CTC标志物提示肿瘤溶解

研究观察到，在发生2级CRS的患者血液中，出现了大量表达上皮标志物和DLL3的循环肿瘤碎片（CTF）。这些碎片包括胞浆碎片化、核挤出和无核的细胞簇。CTF的出现与肿瘤退缩（PR）及CRS严重程度相关，提示其可能是T细胞介导的剧烈肿瘤杀伤（肿瘤溶解）后释放入血的残骸。

Tarlatamab获得性耐药时CTC DLL3的丢失或保留

对于初始应答后进展的患者，CTC监测揭示了两种截然不同的耐药机制。在第一种机制中，进展时CTC完全丧失DLL3表达（如患者1，95% CTC转为DLL3阴性），表明发生了表位缺失。在第二种机制中，进展时CTC仍高度保留DLL3表达（如患者8，98% CTC为DLL3阳性），但此时T细胞功能出现障碍。

DLL3阳性CTC持续存在时T细胞功能障碍

针对DLL3阳性CTC持续存在但疾病进展的患者，PBMC分析显示其T细胞并未表现出经典的耗竭表型（如PD-1、TIM3、TOX升高），而是表现出功能失调：中央记忆（CM）CD8⁺T细胞比例显著增加，效应记忆（EM）T细胞减少，且活化T细胞上关键细胞毒性分子颗粒酶B（GZMB）及终末分化标志物KLRG1表达降低。这表明在部分耐药患者中，T细胞虽被招募但丧失了杀伤能力。

结论与意义

本研究由哈佛医学院等机构的研究人员完成，发表于顶级期刊《Cancer Discovery》。研究表明，SCLC肿瘤内部及CTC群体中存在显著的DLL3表达异质性。通过无偏倚微流控技术富集CTC并进行单细胞DLL3评分，能够有效克服传统组织活检的局限性，精准识别出最有可能从Tarlatamab治疗中获益的患者群体（DLL3^Pos）。更重要的是，纵向监测CTC不仅揭示了肿瘤溶解综合征的体液证据（CTF），还阐明了获得性耐药的两种并行机制：靶标丢失与T细胞功能障碍。这一发现强调了在临床实践中实施基于CTC的动态生物标志物监测的重要性，为SCLC的个体化免疫治疗提供了关键的理论依据和转化应用潜力。