液體活檢是吸金的炒作還是腫瘤監測的承諾？

ctDNA是哪來的？

目前，腫瘤治療前需要有明確的組織學或細胞學診斷才能選擇有效地治療方式。目前常用的活檢方式是侵入性的，同時獲得疾病信息具有局限性。

提取一滴血液全面的診斷癌症，這個想法有著極大的吸引力。今年年初，Illumina宣布在舊金山成立了一家癌症篩查公司，這其中亞馬遜和蓋茨基金會投資了1億美元。通過檢測血液中循環DNA（ctDNA）的突變情況來監測九種癌症。

循環遊離DNA（circulating cell-free DNA，cfDNA）是一種細胞外的DNA，存在於血液、腦脊液等體液中，以單鏈或者雙鏈DNA、DNA蛋白質複合物等形式存在，大小範圍為150~210000bp，片段之間差異較大。

1948年，首次發現人體血液中存在游離形式的DNA，1977年發現了癌症患者的循環DNA。

圖1 循環腫瘤DNA（ctDNA）是癌細胞破碎、凋亡後進入血液系統的DNA片段

每個人體內代謝凋亡的細胞都會釋放DNA進入血液循環系統，ctDNA的片段大小一般為166bp，其半衰期為16min~2h不等。由於健康人體內巨噬細胞和溶解體的清除作用，使其血液中的cfDNA含量維持在較低水平。但腫瘤細胞增長速度是非常快的，所以同時它的代謝、凋亡和壞死的速度也是非常快的。

因此，由於癌細胞死亡而釋放出的核酸超出了機體正常的清除能力，所以癌症患者的cfDNA會比健康人高。一般健康人血中cfDNA含量是極少的，除腫瘤以外，鍛煉、終末期腎衰竭、心肌梗死和外傷等也會導致DNA濃度升高。

怎麼檢測ctDNA？

一般來講，腫瘤DNA會存在體細胞突變的情況，而且這個突變僅僅在癌前細胞或者癌細胞的基因裡面出現，不會在正常細胞的DNA中出現，因此我們可以根據這個突變來監控腫瘤。

根據目前常規的基因檢測技術的靈敏程度，當腫瘤DNA片段在癌症患者血液中大量循環時，是可以檢測到突變的ctDNA的。但一般情況下，ctDNA含量非常少，只佔cfDNA的0.01~1%。而且在組織中發現的突變和ctDNA檢測到的突變情況是一致的。二代測序是可以從複雜的DNA混合物中識別出罕見的突變，而其他的檢測技術，如BEAMing可以做到從1萬個健康細胞DNA中檢測到1個ctDNA。

ctDNA檢測技術的優勢

臨床檢測的金標準是對癌組織進行病理檢測，大多數腫瘤組織是保存在福爾馬林固定的石蠟包埋塊（FFPE）里的。福爾馬林容易造成DNA交聯，這種交聯的DNA易隨機降解，會導致後續工作受限。

組織活檢的另一個限制因素是異質性，患者體內的轉移灶和原發灶不同，即使在同一個組織中，所有腫瘤細胞共有的突變大約也只有1/3。

圖2 腫瘤的異質性

與組織活檢相比，ctDNA的檢測具有微創、方便、經濟、無放射性污染等特點。由於抽血，這個過程非常簡單，還可以多次採樣，所以可以隨時監測治療過程中腫瘤的突變情況。

目前，CFDA還沒有批准液體活檢在臨床上的應用，但正在進行的研究已經顯示出了它的巨大價值。目前，在臨床數據中顯示ctDNA在Ⅳ期患者的檢查中敏感性幾乎是100%。早期患者因為含有較少的ctDNA片段，但隨著檢測技術的提高，日後也會實現腫瘤的早期監測。

圖3 不同組織中，ctDNA的含量差異很大

1、預後評估

不同的病人的預後監測需要結合臨床觀察、分期、組織病理和生物分子特徵。根據這些信息，臨床醫生會對腫瘤的疾病進展來做出判斷，但組織切片難拿到手，拿到手了還不容易保存，這時液體活檢的重要性就凸顯出來了。

2、追蹤微小殘留病灶

這其實是手術和藥物治療的一個補充，目前病人手術後一般採用放射影像學監控疾病的複發情況，但這種方法又貴又有副作用，而且說實話對於一些我們希望能預知的微小病灶這些儀器還沒有那麼高的敏感性，不建議頻繁使用。

3、靶向藥物的用藥指導

ctDNA能反映出一個更全面的分子信息，靶向治療的患者會出現耐葯情況，通過液態活檢可以檢測到治療過程中基因出現的多重抗性。

臨床應用限制

ctDNA對早期腫瘤患者的檢測結果還不算好，對於Ⅰ期癌症患者，液體活檢的檢出率只有50%。即使在血液中檢測到了ctDNA，但不能確定原發灶的位置。

ctDNA檢測的實驗還是比較複雜的，對於血液樣本的採集、保存、DNA提取等實驗的操作步驟目前還未有統一標準。

ctDNA的未來

ctDNA為研究腫瘤特異性提供了一個很好的途徑，用這個方法檢測到的突變就是存在於人體癌症細胞中的信息，而且還可以根據正常DNA中的情況來對比這些突變。

大多數晚期的癌症患者，體內ctDNA水平都比較高，因此可以進行疾病的實時跟蹤。

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文章來源：

Bettegowda C., SciTransl Med.2014 Feb 19;6(224):224ra24.

Allison KH, Oncology (Williston Park), 2014 Sep;28(9):772-8.

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