液體活檢來臨的時代：ctDNA與癌症全周期管理

生信草堂

近年來，無論是作為研究對象還是在液體活檢中監控癌症的發展，循環腫瘤DNA（ctDNA）的潛在應用範圍隨著基因組學和分子生物學技術的發展得到了極大地擴展。研究證明ctDNA在癌症的早期篩查、診斷、治療策略的制定以及預後監測等全周期健康管理中表現出了巨大潛力。本文就ctDNA在癌症周期的監控以及在臨床上的應用展開了論述。

一、cfDNA的發現歷史

1948年，Mandel和Métais發現人血液中無細胞核酸片段。隨後幾十年間研究人員陸續研究了無細胞DNA（cfDNA）的起源和特徵。在健康人群中，血漿中的cfDNA濃度往往介於1~10 ng/ml之間。1977年首例報告了患有癌症的血清中的cfDNA水平，同時在其他生理條件或病理情況下，如急性創傷，腦梗死，運動，移植和感染，血漿中cfDNA濃度也會相應的提高。直至1989年，Stroun及其同事們報道說，癌症患者血漿中有一些cfDNA來源於癌細胞。因此，cfDNA中的突變是癌症的高度特異性標記，由此得到循環腫瘤DNA（ctDNA）的概念。另外，1997年，Lo等鑒定了母體血漿中的胎兒DNA，推動了產前醫學對於cfDNA的臨床使用，包括性別測定，單基因疾病的鑒定和非整倍體無創產前診斷（NIPT），對唐氏綜合征（21三體）的診斷等。

二、cfDNA的生物學起源

cfDNA被認為主要通過細胞分泌、凋亡和壞死從細胞釋放出來的。除了在血液之外，研究人員在各種體液中檢測到了cfDNA，包括尿液，腦脊液，胸膜液和唾液。同時，已有研究表明循環中cfDNA的半衰期為16分鐘至2.5小時，這是ctDNA可以被應用於對癌症病人治療效果臨床實時監測的理論基礎。cfDNA通過核酸酶作用從循環中清除，通過腎臟排泄到尿液中，同時肝臟和脾臟對cfDNA攝取，隨後由巨噬細胞降解。

圖1 cfDNA中變異的起源：細胞通過凋亡，壞死和分泌的組合釋放cfDNA

三、ctDNA分析平台

由於ctDNA在cfDNA中所佔的比例極為微小（<>

ARMS技術是被中國CFDA批准用於臨床的血液檢測方法，該技術具有操作簡單，特異性好等特點，但是敏感性不如數字PCR，可檢測的基因數量較少且只能檢測已知位點。而數字PCR技術，具有極高的敏感性，可絕對定量；但該方法檢測通量較低，且不能檢測融合變異。

NGS技術可檢測未知突變且檢測基因數量不受限，雖然有一些亟待解決的問題，如在檢測靈敏度方面雖不及數字PCR技術、穩定性上有所欠缺，但隨著與腫瘤相關的基因位點不斷增多，該方法能夠同時在靶向測序以及更大範圍的全基因組水平上對ctDNA進行監測，從而指導臨床醫師對腫瘤耐葯突變的監測與研究，因此該方法具有很大的應用潛力。

表1 ctDNA分析技術平台的比較與應用

四、ctDNA在癌症治療過程中的應用

隨著核酸檢測相關技術的迅猛發展， ctDNA已經被逐步應用於臨床轉化中，如在癌症的早期篩查、診斷、指導用藥和預後監測。

1.癌症的早期篩查：在通過影像學手段未能發現病灶時對被檢測者進行早期篩查，判斷腫瘤原發灶；對於顯現出癥狀的患者，通過ctDNA基因分型技術對患者的特異性的癌症進行檢測，可以加快準確診斷、治療。

2.治療選擇：目前，對於癌症患者，特別是具有快速疾病進程的患者通常採用的藥物治療手段是靶向藥物，這就需要對患者的相應基因上的位點進行分型，傳統的方法是採用腫瘤組織的DNA進行基因分型，但在臨床應用過程中，無法獲得足夠的腫瘤組織或者無法獲得經過治療後的腫瘤組織，ctDNA極好的解決了這一問題。

3.實時監控：如前所述，ctDNA檢測作為一種實時的無創的檢測方法，能夠真實的反映實體瘤組織中的基因突變圖譜與頻率，將有助於臨床醫師及時的了解患者的治療後疾病進展情況。

4.最小殘留病灶以及複發風險的預後評估：在治療前或治療後，通過監測患者體內ctDNA，對其體內的實體瘤相關基因進行監測，將有助於臨床醫師對進展風險進行相應的評估，對複發風險高的患者採取更多的輔助治療手段，而對低風險患者可以有效地避免過度治療。

圖3 ctDNA在癌症治療過程中的應用

參考文獻：

Wan J C M, Massie C, Garciacorbacho J, et al. Liquid biopsies come of age: towards implementation of circulating tumour DNA[J]. Nature Reviews Cancer, 2017, 17(4):223.

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