【乾貨】血液檢測：關於cfDNA、ctDNA、CTC的那些事兒

隨著精準醫學概念的提出，精準醫學已經逐漸被人群接受，腫瘤便是精準醫學首要解決任務之一。說起腫瘤、癌症，已經不再像多年前一樣讓談癌色變，但仍舊為人們所恐懼。成功治療腫瘤還是以早發現早治療為主。那麼儘早檢測和發現腫瘤便是首當其衝的核心。液體活檢(Liquid biopsy)的檢測方法，可以捕獲到進入血液的其它細胞或DNA，從而替代了疾病的診斷，例如腫瘤。最近比較火熱的液體活檢有：cfDNA、ctDNA和CTC的檢測。

關於cfDNA

首先，cfDNA是什麼？其實就是血液中遊離的DNA片段。外周血中的cfDNA的含量能說明什麼？有研究已經證實，腫瘤患者外周血中的cfDNA總量，要高於健康人。通過這一點，雖然不能武斷的說cfDNA能成為腫瘤標誌物，但是cfDNA的含量增多，能起到一個較好的提示作用，作為一個初篩的手段。基於cfDNA的液態活檢中，儘管ctDNA在腫瘤診療中的應用是當下cfDNA最廣泛，研究最深入的分支。但是，cfDNA作為液態活檢，不只是局限於腫瘤學。例如，有研究報道對於接受器官移植手術的病人，可以通過監測術後外周血中具有捐獻者基因特徵，片段化的cfDNA含量變化，來評估移植器官的排斥情況。在無創產前基因檢測中，採集孕婦外周血(5ml)，提取遊離DNA，採用新一代高通量測序技術，結合生物信息分析，得出胎兒是否存在基因異常情況，如患染色體非整倍體（21-三體又稱唐氏綜合征，18-三體，13-三體）的風險。
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關於ctDNA
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ctDNA，即循環腫瘤DNA片段。ctDNA主要是死亡的腫瘤細胞破裂後所釋放出來的、片段化的基因組DNA。理論上，所有的腫瘤都會產生ctDNA。ctDNA中能夠檢測到的遺傳變異信息非常豐富，從簡單的點突變到複雜的結構變異（structural variation），甚至染色體拷貝數變異都能夠檢測到。但是，ctDNA的檢出率是高度依賴於腫瘤發展階段、腫瘤類型和檢測手段這三個重要因素。
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至於為什麼腫瘤細胞會將DNA釋放到血液中呢？科學家給出了三種主要的解釋：1、來自於壞死的腫瘤細胞；2、來自於凋亡的腫瘤細胞；3、來自於腫瘤細胞分泌的外排體。但是還有一些問題尚未明確，如循環腫瘤細胞是否也釋放了部分ctDNA，這三種來源對於ctDNA的貢獻比例是怎樣的等等。
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腫瘤發展階段上，ctDNA含量通常在晚期或轉移性腫瘤中較高，而在早期或局限性腫瘤中含量較低。在不同類型腫瘤中，ctDNA水平也存在差異。研究人員發現，在640例患者中，ctDNA可檢測超過75%的晚期胰腺癌，卵巢癌、結直腸癌、膀胱癌、胃癌、乳腺癌、黑色素瘤、肝癌，以及頭頸癌。然而，在原發性腦、腎、前列腺癌和甲狀腺癌的檢測卻不到50%。
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目前，ctDNA可以作為腫瘤預後的標誌物，而且也能夠用來預測藥物治療的效果，這也是ctDNA作為腫瘤監測應用非常重要的一個方面。
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關於CTC
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CTC，即循環腫瘤細胞 (Circulating tumor cell, CTC) ，是指從實體瘤中脫離出來並進入外周血液循環的腫瘤細胞。
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1889年，Paget提出了「種子和土壤」的學說，強調癌細胞和微環境之間的關係，認為腫瘤轉移的形成，是處於旺盛生長狀態的腫瘤細胞作為「種子」，當遇到合適的器官、組織的基質環境，即「土壤」時，就會發生腫瘤的轉移。期間，有專家提出了「解剖--機械」學說，認為CTC的轉移為隨機現象，CTC在最先到達臟器的毛細血管或淋巴結髮生機械性滯留。在1896年，澳大利亞學者Ashworth在一例轉移性腫瘤患者血液中首次觀察到從實體腫瘤中脫離並進入血液循環的腫瘤細胞，並率先提出了CTC的概念。從上世紀末以來CTC檢測技術得到了不斷的改進，隨之帶來的是CTC檢測在臨床的應用。
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目前FDA認證的CTC應用，主要是指通過CellSearch平台的CTC計數來輔助評估轉移性乳腺癌、轉移性前列腺癌和轉移性結直腸癌的疾病進展，主要包含以下幾個方面：
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1、接受化療的癌症患者基線的CTC數量（Cut-off值：乳腺癌/前列腺癌是5個CTC/7.5ml血，結直腸癌是3個CTC細胞/7.5ml血），可預測治療後無進展生存時間和總生存時間，以此作為患者是否需要接受輔助化療的參考；
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2、接受化療的癌症患者CTC的數量變化，可預測治療後的無進展生存時間和總生存時間，以此作為腫瘤進展、轉移複發風險評估的參考；
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3、接受化療的癌症患者CTC數量，可用於實時反映腫瘤負荷，以此作為腫瘤藥物耐藥性的監測。
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研究表明，在極少數腫瘤高危人群中的確能夠檢測出CTC，能夠很準確地提示腫瘤的發生，並且遠早於影像學證據。
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CTC在腫瘤早期篩查/診斷中的難點在於：
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1、CTC在腫瘤患者外周血中含量很低，在癌前病變或腫瘤早期數目更加稀少。一般患者10ml血中只有1-10個CTC，而 10ml血液裡面有500億個紅細胞和上億白細胞，以及多種的稀有細胞，比如巨核細胞、內皮細胞，未成熟的造血細胞，上皮細胞等，這些細胞在正常血液中很少見到，但在癌症患者的血液中容易被誤認為CTC。這對應用於腫瘤早期篩查/診斷的CTC檢測技術，提出了更高的要求。
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2、CTC應用於腫瘤早篩，較多的基於特定類型腫瘤的高危人群（例如慢性阻塞性肺病和肺癌）開展分析和相應推論。但就檢測到CTC所選取的特徵值（如數量，CD45抗原陰性，EpCAM陽性，特定腫瘤基因突變等），只能推斷這種細胞可能是惡性腫瘤細胞，而不能進一步確診為何種腫瘤細胞。未來的研究，應進一步完善單細胞水平上腫瘤類型的區別性診斷方案。
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總得來說，普通健康人中cfDNA含量低，超過90%的健康個體每毫升血漿中的cfDNA量不超過25ng，而患者的cfDNA水平是健康人的數倍。ctDNA的靈敏度高於CTC，但針對腫瘤早期篩查或診斷，CTC的準確性優於ctDNA。