在精准肿瘤学时代,随着系统生物学的突飞猛进,通过分子的分析可以指导肿瘤患者选择最佳治疗方案,监测疾病反应,并对治疗耐药和疾病复发做出分析和预警。虽说肿瘤组织活检是分子分析的金标准,但是由于其中面临的多项挑战,比如肿瘤样品的可及性、有限的标本数量和质量、活检时间的限制、纵向获取组织活检样本的困难以及肿瘤异质性等,精准肿瘤学的前沿愈发转向“液体活检”。
液体活检(Liquid Biopsy),是指通过检测分析体液(例如血液、尿液、脑脊液等)中的肿瘤细胞、核酸、蛋白质和代谢产物,对患者进行早期筛查、诊断并监测癌症发展演变的新兴技术,能通过非侵入性取样降低活检的危害。液体活检曾被《麻省理工大学科技评论》评选为“2015年十大突破技术”,并被《科学美国人》评为“2017十大新兴技术”之首。在过去的五年里,液体活检以其独特的优势成为肿瘤临床与研究、创业者、投资者趋之若鹜的热点领域。
近日,来自曼彻斯特大学癌症研究中心的科学家们在国际肿瘤学权威杂志《Cancer Cell》(IF=23.916)上发表了一篇综述,从多方面论证了基于液体活检的CTC和ctDNA作为治疗反应和耐药性生物标志物的价值[1]。
液体活检涉及循环肿瘤DNA(circulating tumor DNA, ctDNA),循环肿瘤细胞(circulating tumor cell, CTC),细胞外囊泡(Extracellular Vesicle, EV)等领域,其中ctDNA检测与CTC检测是目前最受关注的两类液体活检技术。
ctDNA——作为临床生物标志物
早在50多年前,在血液中自由循环的各种降解DNA片段(circulating free DNA, cfDNA)就已经被定义,大部分cfDNA通常来自正常的健康白细胞和基质细胞,但是在癌症患者中,cfDNA也包括肿瘤衍生成分,称为ctDNA。肿瘤就像一个器官,不断有细胞生长的同时也不短有细胞死亡,肿瘤细胞死亡过程中,通常会释放出自身的突变DNA进入血液循环,通过分析血液循环中的肿瘤突变DNA,可以判断肿瘤本身的基因特征。ctDNA检测可用于肿瘤的分子分型、疗效预测、疾病监测和预测复发等,越来越多的人支持将ctDNA作为临床上预测治疗反应和耐药性的生物标志物。
目前针对ctDNA的液体活检的主流方法包括Cobas,BEAMing,微滴式数字PCR,二代测序(NGS)等。靶向small-panel数字PCR,能够以相对较低的成本,以及低至0.001%的灵敏度定量测量有限数量的突变,比如非小细胞肺癌的EGFR突变,黑色素瘤的BRAF突变,胰腺癌的KRAS突变等,可用于药物的伴随诊断、以及监测患者治疗反应;基于NGS的broad-panel和全基因组方法,例如甲基化分析等,可以检测癌症患者跨多个基因的突变、监测治疗反应,这些方法往往是半定量的,灵敏度较差,成本较高,但有可能提供更多信息;个性化ctDNA追踪检测在微小残留病灶(MRD)监测和复发预警中也具有潜在临床应用价值,能够帮助医生更好地管理癌症,让更多患者从中获益,临床上可以根据不同的需求采取相应策略。
CTC——作为临床生物标志物
CTC是指从恶性肿瘤原发部位脱落,通过血管或淋巴系统进入血液循环的肿瘤细胞。CTC从发现至今已经一百五十多年了,但因其高技术门槛的限制,直到十多年前获得FDA批准,作为乳腺癌、前列腺癌和结直肠癌的预后生物标志物才引起了广泛关注。基于EpCAM表达的CellSearch平台被认为是CTC富集的黄金标准,目前还有基于大小等物理性质的富集技术以及EPIC Sciences这种“无细胞遗漏”平台。虽然ctDNA是评估肿瘤突变和拷贝数变化的常规方法,但是CTC的优势在于可以提供蛋白质表达分析和亚细胞定位以及肿瘤异质性的单细胞分析等,在病理诊断、病程监测、疗效预测、判断预后等方面具有重要价值。
虽然随着如Cobas等ctDNA技术的应用,CTC的风头似乎不再如往日强劲。但是有越来越多的研究表明,对CTC的基因组分析以及CTC蛋白和RNA分子表征,CTC用于预测性生物标志物的潜力逐步展现,这些表征可为治疗决策以及对药物敏感性和耐药性的洞察提供信息,比如患者CTC中的核ARV7表达可预测紫杉烷类药物的治疗效果更好,抗激素类去势药物的治疗效果更差;CTC上免疫检查点(IC)配体PD-L1的表达,文中两次提到肿瘤捕手精准型对IC疗法有指导作用(预测胃癌预后和治疗效果,这个检测很重要!)。同时CTC对疾病复发也有预警作用,肿瘤患者接受根治性治疗后,血液中CTC的存在则预示疾病复发的高风险。CTC作为包含患者肿瘤信息的完整活性细胞,还具有无法比拟的优势,可以通过体外培养、构建异种移植模型(CDX)等方式,进行实时药物检测,预测供体患者反应,降低治疗风险,对于研究治疗功效和耐药机制具有重要价值(Nature子刊:揭秘小细胞肺癌化疗耐药玄机)。
肿瘤捕手精准型产品基于国家纳米科学中心的高灵敏度、高特异性多肽纳米磁珠技术,可以高效捕捉患者血液中的CTC并分析PD-L1表达水平,在问世之初就得到了国内权威临床专家的认可与合作,相关成果发表在国际权威期刊《OncoImmunology》、《Clinical Cancer Research》上,研究结果显示中科纳泰的CTC PD-L1检测可在用药前对多种实体瘤患者进行分层,预测PD-1药物疗效,CTC数目的动态变化也可用于PD-1疗效评估,使更多的患者临床获益。此项技术成果不仅得到了国内同行及临床专家的肯定,还得到了国际权威专家的认可与推广,2018年发表以来被多篇高质量论文引用,包括这篇2020液体活检最新综述!
在精准肿瘤学时代,液体活检正在飞速发展,现在来看用液体活检普遍替代肿瘤组织活检似乎是不现实的,但常见的靶向治疗耐药性问题使得持续监测患者的治疗反应任务至关重要,在这里液体活检将发挥重要作用。同时,随着ctDNA,CTC和其他血液测试技术(例如外泌体,肿瘤血小板(TEPs),循环游离RNA(cfRNA),微小RNA(cmiRNA)等)的不断进步与改善,加上无创、便捷等新兴优势,相信它们会成为癌症患者管理中越来越多使用的工具,尤其是在需要对患者进行连续评估或取不到组织的情况下。
精准肿瘤学时代,是属于液体活检的时代。五一佳节到来之际,向广大亲爱的读者们致以节日的问候。中科纳泰将牢记使命,继续做精准医学理念的践行者,肿瘤研究进展的传播人,抗癌斗士家人的朋友圈,大力推动基础科研向临床实践的转化,做到精准预测、精准检测、精准诊断、精准治疗,为更多的癌症患者和家人们带来福音。
参考文献:
1. Kilgour E, Rothwell DG, Brady G, et al. Liquid Biopsy-Based Biomarkers of Treatment Response and Resistance. Cancer Cell. 2020. doi: 10.1016/j.ccell.2020.03.012.