世界卫生组织（WHO）国际癌症研究机构发布的2020年全球最新恶性肿瘤负担数据显示，乳腺癌（BC）全球新发病例高达 226万例，已成为全球最常见的恶性肿瘤，亦是全球女性恶性肿瘤死亡头号杀手[1]。其中，中国乳腺癌新发病例数为 42万例，接近全球总数的五分之一[2]。幸运的是，乳腺癌筛查手段越来越多，发现越来越早，大多可以手术切除，所以幸存比例较高，乳腺癌幸存者占所有癌症幸存者的近一半[3]。因此，乳腺癌患者的诉求是活得更久，生活质量更高，因而对医生的要求则是获益最大伤害最小的治疗方案的精准选择和复发转移的及早预防 [4]。

 

如何预防乳腺癌复发或转移呢？学者们经过不断探索，发现BC 根治术后的微小残留病灶 (MRD) 是导致疾病复发的主要原因，因此提出MRD为辅助治疗的目标。

MRD 被定义为常规影像和实验室检查无法检测到的微转移细胞[4]，包括：

（1）循环肿瘤细胞 (CTC)，即通过循环或淋巴系统移动的癌细胞，

（2）播散性肿瘤细胞 (DTC)，即逃逸到远处的癌细胞（研究认为大多数集中在骨髓）

（3）在癌症治疗过程中产生耐药性而存活的细胞[5]。

MRD可能导致局部复发或明显转移[5]。因此，MRD的检测就尤为重要。但是传统的影像学技术或实验室方法不足以灵敏地发现MRD，如何能够灵敏地检测微小残留病灶MRD呢？   

CTC技术就是很好的解决方案

CTC技术的诞生

人类对CTC的探索已经有很长时间的历史了，早在 19 世纪，就有学者已经认识到血液循环中存在癌细胞，当时澳大利亚医生 Thomas Ashworth 在尸检中发现血液中存在与转移性乳腺癌 (MBC)原发肿瘤相似的细胞[6]。此后不久，在 1889 年，一名伟大的医生Stephen Paget提出了“种子和土壤”假说 [7]。“种子”就是我们目前所知的 CTC，只有在能够找到合适的“土壤”进行繁殖时，才能生长并形成新的肿瘤。佩吉特基于对 735 名乳腺癌患者的尸检样本证实了这一假设 [7] ，奠定了肿瘤全身治疗的理论基础，至今指导着肿瘤转移的治疗。

但是因为CTC极其稀少，人类真正能在外周血里看到CTC又等了将近100年，1960 年，Alexander 和 Spriggs 对 140 名不同部位癌症患者血液中 CTC 的存在进行了非常繁琐的如同大海捞针般的细胞病理学分析 [8]。结果仅在其中 7 例病例中发现到类似肿瘤细胞，但是这一结果成为人类CTC液体活检的第一个实锤证据，这里面每一个患者的生存期都仅为几个月，这进一步说明了 CTC 的罕见性以及CTC巨大的临床预后价值。除了这些早期临床研究之外，使用动物模型阐明癌细胞转移过程的研究进一步证明了 CTC 的临床相关性 [9 ,10]。

 

 

 

尽管人们越来越意识到 CTC 的存在和重要性，但直到 21世纪初，它们的临床价值才得到真正体现。2002 年，Fehm 等人对从包括乳腺癌在内的多种癌症患者的血液中获得的细胞进行了细胞遗传学分析，并将染色体图谱与其原发肿瘤的染色体图谱进行了比较，发现两者之间存在相似的恶性特征和染色体异常。Cristofanilli 等人于 2004 年进行了第一项大型、多中心临床研究，评估 CTC 在 晚期乳腺癌患者中的预后价值。研究结果显示，与< 5 个 CTC 的患者相比，在 7.5 ml 预处理血液中发现≥ 5 个的患者的无进展生存期 (PFS) 更短 [11]。在同一年，CTC正式被美国FDA批准成为乳腺癌预后标记物（biomarker）。

 

 

液体活检的第一声炮响标志着人类从“想到”到“看到”的跨越！

动态的活检，血液成为观察癌症转移的窗口

转移性进展是乳腺癌死亡的主要原因[12]， 在转移性乳腺癌中，CTC是判断预后的动态生物标志物[13]。在一项具有里程碑意义的研究中，Cristofanilli 等人使用美国强生公司的 CellSearch ®系统对来自美国 20 个临床中心的 177 名可测量 MBC 患者的 CTC 进行计数。其中，49% 的患者在治疗前基线时每 7.5 ml血液中含有 ≥5 个 CTC。与基线时  <5 个CTC的患者相比，这些患者的中位无进展生存 PFS（2.7 个月vs.7.0 个月；p< 0.001) 和 总生存OS（10.1 个月vs. >18 个月；p< 0.001) 较短。4 个月后，177 名患者中有 10 人死亡，这些人在基线时平均每 7.5 ml血液中CTC计数分别为9、11、15、24、111、126、301、1143、4648 和 23,618个 [11]。该数据清楚地表明，CTC 的存在与 MBC 患者的不良预后密切相关。此外，对来自 17 个欧洲乳腺癌中心的 20 项研究的汇总分析也发现了类似的趋势。在这个 1944 名 MBC 患者队列中，46.9% 的基线 CTC 计数为每 7.5 ml 血液≥ 5 个 CTC，与 < 5 个 CTC的患者相比，这些患者 PFS（HR：1.92；95% CI，1.73-2.14，p< 0.0001) 和 OS (HR: 2.78; 95%CI, 2.42–3.19,p< 0.0001) 缩短 [14]。这些研究为 CTC 作为乳腺癌治疗的预后指标奠定了基础。如上所说，Cristofanilli 等人进行的 大型多中心临床研究表明，CTC 的数量是 PFS 和 OS 的独立预测因子，这项研究的结果令 FDA 在 2004 年批准 CellSearch 用于转移性乳腺癌的预后和治疗效果监测。

从那时起，多项临床试验证明在其他癌种如结直肠癌、前列腺癌和肺癌等，CTC 在预测预后和监测治疗效果方面也有独特优势，CTC顺利进入国际AJCC和NCCN等临床权威指南。

 

 

人类攻克癌症的曙光似乎已经到来，但是，事情的发展总是一波三折。

CellSearch 的“滑铁卢之战”，一次勇敢的尝试失败了

 

初步的成功让大家欣喜若狂，“液体活检”这个名词横空出世，福布斯杂志等也把液体活检列为未来医学颠覆性技术之首。CTC技术已被证明能够有效预测转移性乳腺癌患者及非转移性乳腺癌患者的预后。预测的目的是改变，除了预测预后，能否结合CTC技术来改善患者的预后呢？广大医学工作者一直在探索根据CTC而做出相应治疗决定的研究，但如同很多新技术的发展过程一样，其过程异常曲折。

 

 

一项来自美国密歇根大学癌症中心的多中心试验（SWOG S0500）给大家的热望兜头泼了一盆冷水[15]，使用 CellSearch 检测转移性乳腺癌的治疗策略。研究者对624名转移性（晚期）乳腺癌患者，动态监测了他们的CTC数目。对于一线化疗21天后持续增加CTC的MBC患者，改变为替代化疗方案，研究想要验证CTC的检测是否可以通过改变治疗方案改善这些患者的预后。不幸的是，这种策略并没有改善这些患者的 OS，甚至令人惊讶的是，连PFS也未改善。研究者认为，在开始一线化疗的第一个周期内未能减少 CTC 的治疗表明预后不良，并可能产生太多对化疗耐药性的突变，这时候再使用替代方案可能为时已晚。这其中的原因是CTC的检测只能用于晚期的乳腺癌患者，发现治疗无效的时间点太晚。

 

 

第一次根据CTC检测改变治疗方案的尝试以失败告终。CTC的“领头羊”----美国的强生公司最终痛苦地在2016年做出放弃CellSearch平台的决定。

 

不断探索，高灵敏CTC新技术在寂静处孕育

 

失败的原因是因为CTC细胞非常稀有，1ml血液中大约有十亿个血细胞，而CTC的含量仅有1~50个。强生的技术还不能达到很高的灵敏度。中科院国家纳米科学中心胡志远、杨延莲等科学家们，不懈努力，辛勤耕耘，终于研发出新一代多肽纳米磁珠技术，带来了CTC检测灵敏度的突破。独创的“肿瘤捕手”（TumorFisher）CTC检测试剂，利用分子量更小的靶向特异多肽取代抗体，具有灵敏度高、发现阶段早、适用于多种高发恶性肿瘤等优势，填补了肿瘤精准医学的空白。在解放军总医院进行的临床试验证实，与CellSearch相比，TumorFisher®的灵敏度显著提升（54% vs 30%）。

 

 

 

中科纳泰成为CTC产业联盟理事长单位，带领中国CTC产业发展。

窗口前移，有效监测早期乳腺癌的转移风险

 

        乳腺癌转移是导致女性癌症死亡的主要原因，由于播散的细胞长时间保持重新激活而始终有复发的危险。作为转移的介质，CTC在早期病例中的影响也一直是研究的重点。评估乳腺癌患者，尤其是早期乳腺癌患者中CTC的数量和分子谱，有助于及时确定转移的可能性。北京友谊医院普外科主任医师王子函指出，“乳腺癌根治术后，无论是靶向治疗还是内分泌治疗，通过CTC技术来监测疾病进展都是有益处的。经过治疗的癌症患者，理想的情况下体内CTC应该为0。如果在手术后的复查过程中检测到CTC逐渐增多，那么提示死灰即将复燃。CTC可以在肿瘤转移之前2-6个月出现。如果我们发现血液里面CTC已经升高，但是通过B超、CT或核磁检查，还没有远处转移的出现，说明患者正处于转移的前期，如果没能及时给予适当的药物治疗而自身的免疫系统又没能将这些癌细胞清除，它们会在2-6个月后成功定居在肝、肺等器官，形成真正致命的转移！CTC检测技术为乳腺癌患者提供了一个很关键的时间窗，在这个时间窗里，医生可以及时地干预，就可能早期发现肿瘤或者早期发现即将出现的转移，从而遏制威胁生命的肿瘤转移的发生。” 血液检测中的 CTC 检测是评估转移风险的可靠工具，CTC 计数作为早期 BC 患者的转移相关预后生物标志物发挥重要作用[13]。

 

 

又经过了5年多的艰辛研发，在与北京友谊医院乳腺甲状腺外科开展的乳腺癌临床研究中，Tumorfisher®在预后判断和肿瘤耐药性监测方面取得了非常令人鼓舞的进展。他们把一些手术以后，病理分型不好的病人，或者发现比较晚的病人进行CTC检测，发现这些病人里面，也就是复发风险比较高的病人里面，有60%的人出现了CTC的升高。当把这些人分成两个组，一组会调整治疗方案，另外一组自己不愿意调整，或有些原因无法调整的，就维持原来治疗方案。最终发现维持原来治疗方案的病人有两个60%。  第一，60%的病人血里面CTC不会消失甚至会逐渐增多；第二，接近60%的人最终会出现远处转移或者复发。也就是说CTC不仅仅停留在血里面这种细胞阶段，最终CTC会成功的定植在远处的器官，比如肝脏，肺脏，骨骼，甚至大脑。而另一组给予调整治疗方案的患者，有超过90%的患者CTC降为0。并且更为重要的是，CTC升高后给予及时调整治疗的患者，术后5年有超过70%的患者没有复发，而CTC升高后仍维持原有治疗方案，术后5年只有40%的患者没有复发。通常，术后五年没有复发，就可以认为是接近治愈。

 

创新突破, 首次提出需CTC检测的乳腺癌患者特征

 

王子函主任指出，“针对在检测中发现CTC升高的患者，通过调整治疗方案，5年的无病生存率是70%，就可以认为是接近治愈的。而作为对比，在检查中出现CTC升高的患者中，有部分自己不愿意或因为某些原因无法调整治疗方案的患者，在不给予任何干预的方式下则是接近60%的患者最终会出现远处转移或者复发，也就是说CTC最终会成功定植在远处的器官，比如肝脏、肺脏、骨骼，甚至大脑等器官。“

 

 

根据国内外权威文献及以往临床治疗的经验，王子函建议以下乳腺癌患者需要至少每6个月检测一次CTC：

（1）淋巴结转移较多（尤其是≥4）的患者；

（2）ER、PR阴性的患者，尤其是三阴性乳腺癌 的患者；

（3）组织学分级为G3的患者

 

以上患者在术后出现CTC升高时，可以在主治医生的指导下，立刻更换或加用治疗药物，从而尽可能消除CTC，减少复发的几率。另外，在手术前进行“新辅助化疗”的患者，也可以通过CTC检测，帮助判断化疗药物的疗效，从而及时调整化疗方案。

 

小结

   经过上百年无数科学家的孜孜努力，CTC检测不仅能起到监测预后效果，在中国科学家和医生们的共同努力下，现在CTC的动态监测已经能实现指导医生调整乳腺癌术后治疗用药方案、改善治疗效果的作用。在手术前后，均可以用CTC来评估治疗的疗效，达到及时更换药物或治疗方案的目的。针对在检测中发现CTC升高的患者，通过调整治疗方案，让患者获取最大利益，甚至达到无病生存。