Science權威發布：癌症早診特異度高達99%，液體活檢強勢來襲！
我彷彿看到組織活檢在顫抖，鐵飯碗不保了……
作者丨鯨魚
來源丨醫學界腫瘤頻道
界哥一覺醒來，聽說液體活檢又出大新聞了，這個小網紅，最近挺能鬧騰啊，聽說這次能一次檢出8大癌症？先不管，端起小板凳搶到第一排再說。
什麼什麼？Science首頁！哇哇，一不小心拿了個生命科學界的奧斯卡！我收回剛才的話，「網紅」這個詞已經配不上它了，這是一個International大明星啊！果斷路轉粉！
所以到底是怎麼回事呢？容界哥先戴上500度近視眼鏡，不然我聽不見Science喊麥。
圖1 Science主頁發布了這一研究
1月18日，由約翰·霍普金斯大學腫瘤學家NickolasPapadopoulos領銜在線發表在Science上的研究指出，他們開發了一項名為CancerSEEK的液體活檢技術，對8種常見腫瘤檢測的中位敏感性達到了70%（P < 10-96），特異度高達99%。對卵巢癌和肝癌的敏感性最高，隨後則是胃癌、胰腺癌、食道癌和結直腸癌，檢出敏感性均達到了60%以上。
CancerSEEK技術通過檢測血液樣本中體細胞的基因突變，而這些突變僅在克隆增值異常的細胞中存在，以此診斷腫瘤的發生。其不僅能檢出腫瘤組織的來源，據說還不太貴……
聽起來很恢弘嘛，液體活檢強勢來襲，莫非組織活檢飯碗不保？
說起來很慚愧，界哥就愛扒歷史、玩穿越，學貫中西博古通今（古裝劇不是白看的），所以老鐵們系好安全帶，前方就是時光隧道，老司機踩油門啦！
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深扒活檢，Long long ago……
1000多年以前，阿拉伯醫生Albucasim就開展了手術前的甲狀腺結節活檢[1]，成功將組織細胞活檢應用於腫瘤診斷中，也自此沿用至今。不誇張地說，Albucasim就是組織活檢的親爸爸。
圖2 最早開展活檢的阿拉伯醫生Albucasis[2]
然而對於大部分患者來說，不論是「挖塊肉」的組織活檢，還是「扎一針」的細針穿刺，都是十分恐怖的一件事。別的不說，聽起來就疼。
加上組織活檢也有其局限性。
由於腫瘤具有異質性，某個部位的腫瘤組織並不能代表整體的情況；
還有些患者有禁忌症，根本不適合進行組織活檢；
腫瘤組織經過活檢刺激後，有加速播散轉移的可能；
最後一點，腫瘤只有長到能被人發現的大小之後，這種技術才能得到應用，想要在更早的時候發現腫瘤，組織活檢似乎無能為力。
這麼說來，組織活檢問題還不少呢。
確診惡性腫瘤，病理學檢查總是最終的金標準。然而，病理石蠟切片的結果總是千呼萬喚始出來，術中快速冰凍檢查也不能用於腫瘤的早期診斷。準確性最高，但時效性卻不佳。
畢竟，大部分尚未發生轉移的惡性腫瘤都可以通過手術治癒[3]，早診斷、早治療，才是活下去的王道。
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主角出場：液體活檢的前半生
時勢造英雄。混沌的腫瘤診斷界停滯不前了太久，是時候有一位快、准、狠的Leader重新扛起大旗，直搗腫瘤啦。
於是，液體活檢（liquid biobsy）應運而生。
圖3 多種體液均可用於液體活檢[4]
這項一項通過抽取人體的腦脊液、唾液、血液、尿液、精液等體液用於腫瘤診斷的技術，目前液體活檢的項目主要是血液中的循環腫瘤細胞（CTCs）、循環腫瘤DNA（ctDNA）、循環RNA和外泌體（exosome）等。
這些物質均可以通過腫瘤周邊的血管進入血液循環，通過抽取血液樣本檢測這些物質，可以用於腫瘤的早期診斷、療法選擇、預後判斷和療效監測等。
圖4 液體活檢的內容和作用[5]
但電視劇里的英雄橋段都是美化過的，英雄不是生下來就可以氣貫山河、力挽狂瀾，他也有漫長的嗷嗷待哺的嬰幼兒時光，也有淘氣砸破鄰居家窗戶的小少年時代。
所以，液體檢測一路走來，也諸多坎坷。
即便是目前唯一應用最廣，用於診斷前列腺癌的血液中前列腺特異性抗原（PSA），也依然爭議不斷、命運多舛：
上個世紀八九十年代，PSA檢測首次被運用到了前列腺癌的檢測中導致了美國前列腺癌發病率飆升；
由於假陽性結果，聯邦預防服務工作組（USPSTF）又分別於2008年和2010年調低了PSA檢測的推薦等級；
但由於晚期前列腺癌的診療率的上升，USPSTF又在2017年4月，再次調升了PSA檢測的推薦等級[6]。
圖5 美國過山車式的前列腺癌發病率[6]
那麼，究竟是什麼問題讓液體活檢充滿爭議，遲遲無法推廣呢？
難在又要特異、又要敏感。
不是大家不想推廣液體活檢用於腫瘤檢測，而是想要達到這一點太難了！特異性、敏感性，缺一不可；不僅要檢測出腫瘤，更要回答腫瘤組織來源在哪裡。
圖6 檢測血液中的循環物質鎖定腫瘤[4]
作為一種早期診斷的手段，自然需要有很高的特異性，否則沒病的人被誤診為腫瘤，還不把人嚇死？
同時，診斷的敏感性也不可或缺。由於早期腫瘤組織留在血液中的「線索」很少，受到技術手段的限制，要求檢測出極微量的物質還有困難。然而，若不能檢測出早期的腫瘤，那液體活檢還有什麼意義呢？
最後，則是要確定腫瘤的組織來源。不同的腫瘤可以有相同的基因突變，因此檢測到循環血液中的突變並不能確定是什麼腫瘤。
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這是一條華麗分割線，英雄逢時！
CancerSEEK的問世註定是不平凡的舉動，它似乎預示著我們的「小少年」液體活檢，要接受成年的洗禮了！
Science發表的這項研究不僅很好地權衡了特異性和敏感性的兩難，還能告訴我們腫瘤的組織來源。
在開發過程中，研究人員發現，通過聯合檢測多個基因突變擴增產物，能夠更好地檢測出腫瘤，提高敏感性。然而，這樣的提升不是永無止境的，在納入越來越多擴增產物用於檢測的過程中，敏感性的提升變得越來越小，最後到檢測大約60個擴增產物的時候，敏感性的提升進入了一個平台期。
也就是說，此時再檢測更多的擴增產物已經無助於敏感性的提升，甚至會進一步降低特異性，影響診斷效率不說，還大大提高了成本。
圖7 檢測60個基因突變後進入敏感性的平台期[8]
因此，為了兼顧敏感性與特異性，研究人員最終選取了16個癌症相關基因突變作為檢測目標。
據估計，通過這些基因突變的61個擴增產物，可以識別出從肝癌（41%）到胰腺癌（95%）的一系列常見腫瘤。而在實踐中，研究人員則發現這一檢測手段的表現要好於預期，可以識別出60%肝癌，甚至100%的卵巢癌。
腫瘤檢測需要解決的第二個問題則是腫瘤來源的問題。
為了檢測8種常見的腫瘤，研究人員從41種這些腫瘤的產物中精選出8種對於鑒別健康人和腫瘤患者特別有效的蛋白質，與先前的16個基因突變的61種擴增產物聯合應用，獲得極高的特異性（> 99%），在接受檢測的812名健康人中僅有7人被「誤診」為腫瘤患者，假陽性率不足1%。
圖8 CancerSEEK方法的ROC曲線[8]
為了確定這一方法的敏感性，研究人員招募了1005名被診斷為I～III期卵巢癌、胃癌、胰腺癌、食道癌、結直腸癌、肺癌或乳腺癌的患者以及812名健康人作為對照，評估了他們血液樣本中8種蛋白質的水平以及基因突變。
結果發現，CancerSEEK技術對於腫瘤檢測的中位敏感性達到了70%（P < 10-96）！
其中這一方法對於卵巢癌和肝癌的敏感性最高，隨後則是胃癌、胰腺癌、食道癌和結直腸癌，均達到了60%以上。
對於肺癌（<60%）和乳腺癌（33%）的敏感性雖然稍差，但好在這些腫瘤還是能夠通過胸部LDCT或乳腺攝片等其他手段來早期檢測。
圖9 CancerSEEK對於卵巢癌和肝癌的敏感性極高[8]
這項技術的另一個亮點是運用了機器學習（machine learning）方法，對於血液樣本檢測發現腫瘤蛋白升高或出現ctDNA基因突變的陽性患者進行腫瘤類型的識別。
結果發現，83%的腫瘤被鎖定到了最可能的兩種類型中，63%的腫瘤被直接正確定位。
圖10 機器學習識別腫瘤部位[8]
當然，沒有一個人能360°無死角，這項技術也不免有小瑕疵。
分析其對於不同分期腫瘤的敏感性發現，這一方法對於II期和III期腫瘤的敏感性分別達到了73%和78%，但是對於更早期的I期腫瘤的敏感性則不盡如人意，僅有43%。在I期腫瘤的診斷中，敏感性最佳的肝癌達到了100%，然而對於I期食道癌的敏感性僅有20%。
總體上，CancerSEEK對於早期腫瘤的識別能力相比II期和III期腫瘤還是薄弱了些。
圖11 CancerSEEK對於I期腫瘤的敏感性不佳[8]
不過，這一技術的目標並不是單打獨鬥地確診腫瘤，而是希望醫生藉助這些信息，選擇更為合適的篩查和隨訪手段，為患者提供個性化的診治，節約成本，提高效率。
當然，如果有朝一日液體活檢技術能夠被推廣，我一定會興奮地跑進醫院：
來來來，趕緊給我抽管血測一測！
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滿懷熱情，理性期待
外行看熱鬧，內行看門道。作為一個水軍，歡呼夠了，也想聽聽專業人士的評論。無疑，這項技術未來在腫瘤早期檢測上可能大有作為，但相關的評論[9]和報道[10]還是理性地分析了這項技術存在的局限性。
由於實驗中的健康人均沒有腫瘤病史、自身免疫病、慢性腎病、發育不良等情況，在真實世界中這項技術的效果可能不如實驗中那麼好。
同時，實驗中檢測的許多指標也可能在非腫瘤病人中升高，比如癌胚抗原（CEA）可能與消化道的惡性腫瘤相關，但也可能與吸煙、懷孕、腸炎、糖尿病、心血管疾病等相關；甲胎蛋白（AFP）升高或許預示著肝癌發生，但肝炎、肝硬化的患者血液樣本也很容易中招。
在正常人群中使用CancerSEEK技術，特異性可能會下降，假陽性率可能不止1%。
圖12 正常人與腫瘤患者並非涇渭分明[11]
研究人員自己在文末[8]也提出，雖然這項技術檢測多種腫瘤的成本可能低於500美元，甚至比檢測單一腫瘤，比如通過結腸鏡檢測結直腸癌要更低，並且一次檢測就能覆蓋2017年佔美國腫瘤死亡人數60%的八種腫瘤。
然而，為了證明其的確適用於臨床還需要進行的大人群、前瞻性研究——五年內對五萬名女性進行CancerSEEK檢測以確定其在真實世界中的效用[9]。
實際上，即使CancerSEEK技術真的進入市場，腫瘤的診斷可能會首先「抽管血」，但不會是僅僅「抽管血」。
對於腫瘤的診斷，「拍張照」、「抽管血」都很難單獨一錘定音，即使是最為準確的「挖塊肉」也不僅僅是用肉眼觀察組織，在顯微鏡下觀察細胞那麼簡單，而是需要參考其他諸多檢查的結果，甚至要把病人叫到面前好好地問問病史，摸摸肚子才能審慎地下結論。
各種檢測手段並沒有孰優孰劣，它們有的準確性高，但時效性欠佳；有的能夠在很早就檢測出疾病，但卻更可能出現假陽性的結果。這些手段只有互相取長補短，選擇最為合適的檢查才能發揮出它們最大的效用。
界哥嘚啵嘚
嚇出一身冷汗，還好懶癌不在檢測之中，不然入職體檢報告就露餡了……
參考文獻
[1] Anderson, M. J. B., & Webb, A. J. (1987). Fine‐needleaspiration biopsy and the diagnosis of thyroid cancer. British Journal ofSurgery, 74(4), 292-6.
[2] Albucasis blistering a patient in the hospital atCordova, Wikimedia Commons. Available at:https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Albucasis_blistering_a_patient_in_the_hospital_at_Cordova._Wellcome_L0015000.jpg Last assessedon 2018-01-19.
[3] R. L. Siegel, K. D.Miller, A. Jemal. (2017). Cancer Statistics,2017. CA Cancer J. Clin. 67, 7–30. doi:10.3322/caac.21387.
[4] Meo, A. D., Bartlett, J., Cheng, Y., Pasic, M. D.,& Yousef, G. M. (2017). Liquid biopsy: a step forward towards precisionmedicine in urologic malignancies. MolecularCancer,16(1), 80. doi: 10.1186/s12943-017-0644-5.
[5] Shiyu Jia, Rui Zhang, Ziyang Li, & Jinming Li. (2017). Clinical andbiological signi cance of circulating tumor cells, circulating tumor DNA, andexosomes as biomarkers in colorectal cancer. Oncotarget, 2017, Vol. 8, (No. 33), pp: 55632-55645. doi:10.18632/oncotarget.17184.
[6] Siegel R. L., Miller K. D., Jemal A. (2018). Cancer Statistics,2018. Ca A Cancer Journal for Clinicians, 2018;68:7–30. doi: 10.3322/caac.21442.
[7] Noninvasive blood test may allow earlier detectionof eight common cancer types, Science, Jan 19, 2018. Available at: http://www.sciencemag.org Last assessed on 2018-01-20.
[8] Cohen JD, Li L, …& Papadopoulos N. (2018).Detection and localization of surgically resectable cancers with amulti-analyte blood test. Science, published online January 18, 2018, eaar3247. doi: 10.1126/science.aar3247.
[9] Alexander M.Castellino. (2018). CancerSEEK: Blood Test That Detects EightCommon Cancers, Medscape, Jan 18, 2018. Available at: https://www.medscape.com/viewarticle/891491 Last assessed on 2018-01-20.
[10] Jocelyn Kaiser. (2018)."Liquid biopsy" for cancer promises early detection. Science 359 (6373),259. doi: 10.1126/science.359.6373.259. Available at: http://science.sciencemag.org/content/359/6373/259 Last assessed on 2018-01-20.
[11] Cohen JD, Li L, …& Papadopoulos N. (2018). Supplementary Materialfor Detection and localization of surgically resectable cancers with a multi-analyte blood test . Available at: http://science.sciencemag.org/content/suppl/2018/01/17/science.aar3247.DC1 Last assessed on 2018-01-20.
（本文為醫學界腫瘤頻道原創文章，轉載需經授權並標明作者和來源。）
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