液體活檢技術：憑一管血就能檢測癌症？

John Witte的實驗室里用於處理病人血樣的Qiagen真空管。Elisabeth Fall供圖。

　　文章來源：賽先生微信公眾號

　　癌症篩查會變得像膽固醇檢查一樣容易嗎？一項目前正在研發的技術或能給我們一個肯定的答案：憑藉一管血就會使早期階段的癌症篩查成為可能。

　　這就是「液體活檢技術」。即從血液(或尿)中捕捉自由遊走的癌細胞或癌DNA，以獲得關於小腫瘤或潛藏腫瘤的信息，之後再用傳統技術進一步檢測。這將使醫生能夠遠程監控癌症患者對治療的反應，及時發現複發的早期徵兆，甚至能在原本健康的人那裡發現癌變的第一個跡象。

　　在過去的一年，諸多企業加快了相關技術的研發速度。Qiagen、羅氏、Illumina等成熟的生物技術公司，以及Guardant Health、Foundation Medicine等初創公司，都在競相將液體活檢技術商業化，並計劃在未來幾年應用於臨床。

　　許多研究人員認為這項技術非常令人興奮，但問題是：液體活檢能否成為下一個癌症診斷的顛覆事件，還是只能簡單地應用在較狹窄的領域？

　　加州大學舊金山分校Helen DillerFamily綜合癌症中心執導腫瘤遺傳學項目的John Witte博士，目前正致力於改進液體活檢技術的敏感性，以幫助追蹤有致命威脅的前列腺癌的發生髮展。他說，「現在這個領域就像荒蠻的西部一樣等待探索和挖掘。液體活檢技術可能在多個不同層面變革癌症篩查和監測。但我們不確定該技術的有效應用程度如何。儘管如此，其潛在價值仍是巨大的，非常值得風險投資。」

　　穿刺活檢的前列腺腫瘤組織，可經顯微成像鑒別出其最常見的癌症類型。而新的液體活檢技術的使用，或可以通過非侵入、無創傷的方式診斷和監測癌症。Nephron供圖，Wikimedia。

　　液體活檢是怎麼進行的？

　　目前，醫生通過手術或穿刺針取出腫瘤樣本，然後在顯微鏡下檢查並進行遺傳學分析，從而做出診斷指導治療。這種方法是昂貴的，侵入性的，通常只適用於腫瘤足夠大或已威脅到生命的情況。更糟的是，癌症擴散時常常發生突變，意味著原位腫瘤組織活檢可能無法幫助治療侵入性轉移的瘤體。

　　斯坦福大學血液學家和腫瘤學家Ash Alizadeh，是過去十年液體活檢技術發展的領導者，作為Roche診斷的顧問，他說：「醫生們還在黑暗中摸索。即使用掃描技術確診癌症，仍然不能確定患者體內腫瘤的嚴重性和發展程度。」 這就是為什麼研究人員、醫生和診斷公司如此急於開發這類新技術的原因，以期達到用非侵入性手段分析腫瘤特徵的目的。

　　目前正在研發的液體活檢技術主要針對兩個檢測對象：

　　循環腫瘤細胞(Circulating Tumor Cells, CTCs)

　　在某些癌症的發生過程中，有少量的癌細胞從原生腫瘤中脫離進入血液，隨血液循環四處遊走或轉移至新病灶，這部分癌細胞即循環腫瘤細胞(CTC)，可從血液中分離得到，用癌細胞表面的常見分子標誌物識別。這些癌細胞的DNA能夠被用來了解導致患者癌變的突變基因。而且，這類癌細胞本身可經實驗室培養，用於個體化抗癌藥物的體外篩選。有幾家公司已經開始提供這樣的測試，目前數以百計的臨床試驗正在進行中。

　　幾十年來，研究人員一直致力於CTC的液體活檢技術的開發，然而，臨床應用中的多次嘗試卻常常令人失望。部分原因是，並不是所有癌症類型都產生可識別的CTC。即使科學家知道CTC應該是什麼樣子，在數百萬血細胞中捕捉這部分十分稀少的癌細胞仍然面臨很大挑戰。而在疾病的早期階段，此技術的應用更為艱難。

　　血漿遊離腫瘤DNA("Cell-Free" Circulating Tumor DNA，ctDNA)

　　最近，研究人員已經在一項叫做血漿遊離腫瘤DNA的檢測技術上取得了進展。通過將血源性的DNA片段的序列與已知的腫瘤突變基因序列進行比對，來獲取更多腫瘤特徵的信息。從理論上來說，該技術可以更為快速地操作，相對更加可靠，比CTC的液體活檢的靈敏度更高，也因而促進了像Illumina這樣的公司極力吹捧液體活檢技術的力度。

　　加州大學舊金山分校的癌症遺傳學家Pamela Paris，在研究中使用了CTC液體活檢技術，明確了前列腺癌和膀胱癌中的特異基因突變，故而有助於篩選使用更有效的治療藥物。她說，「該技術突然變得這麼熱，是因為新的測序技術的發展第一次使其成為可能。」

　　不過， Pamela Paris提醒說，該技術的應用仍然有些麻煩待解決。比如，片段化的ctDNA自身含有的信息相比完全完整的腫瘤細胞要少。並且，由於ctDNA被認為是由死細胞或瀕死細胞釋放出來的，這可能導致臨床結果出現偏差，因為它只優先提供那些最弱的、最易被殺死的癌細胞的信息，而那些最有問題的、對治療產生抗性的癌細胞卻仍未被檢測到。

　　液體活檢需要更高級的深度測序技術

　　液體活檢技術的未來，取決於研究人員和大型生物技術公司能在多大程度上支撐該技術的規模，證明它具有成本效益同時也是可靠的。比如說，大多數ctDNA技術還是會漏掉血液中大量的DNA分子片段，其中就有潛伏的癌症DNA，因而沒辦法足夠自信的說它很可靠。

　　John Witte說，「最大的挑戰就是得到各類數字。用ctDNA精確檢測腫瘤突變，需要的基因測序技術必須比目前用於腫瘤體的更加徹底和深入。」

　　然而，John Witte說，即使使用液體活檢技術在健康人中進行早期診斷比預期更困難，該技術仍將可能實現其有價值的，更小眾的用途，即幫助研究人員將癌症基因組學與癌症治療方案聯繫起來，為臨床醫生跟蹤某些後期癌症的進展提供幫助。最有希望從中受益的疾病包括胰腺癌、卵巢癌、結直腸癌、黑色素瘤、乳腺癌和肺癌。

　　「重要的是要保持良好的懷疑態度，」John Witte說，「但可以說大多數研究者的態度是相當樂觀的。」(作者 Nicholas Weiler  翻譯 李娟)