細說ctDNA,癌症散落在血液的指紋密碼

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作者:聯川生物(轉載請註:解螺旋·醫生科研助手)

在機體這個和諧的大家庭中,幾乎所有細胞都在各司其職,共創美好未來。卻只有腫瘤君這個視死如歸的ISIS,誓要與主人同歸於盡。因而,與腫瘤君的戰役一直都在如火如荼的進行著。眾所周知,腫瘤君之所以難纏,多是因其餘孽難除,「春風吹又生」。可是在「偵察兵」液體活檢(Liquid Biopsy)的追蹤下,腫瘤君一切的蛛絲馬跡都無所遁形,有助我們趁早將不安定因素地給扼殺在搖籃之中。

話說,每一個細胞核的DNA都有一顆不安於室的心,「世界這麼大,我要去看看」這句話如同魔咒一般,不斷引誘著嚮往自由的DNA走出家門,所以DNA一有機會就會搭著血液的順風車出來逛逛,而這種四處遊盪的DNA浪子就是所謂的cfDNA(cell-free DNA)。

顯然,在肆意妄為這種事情上,腫瘤自是不會屈居人後的。腫瘤DNA(ctDNA)四處走家串戶那是常有的事,有時也會開著自家專車(外泌體)來個瀟洒走一回,更有甚者竟會拖家帶口(循環腫瘤細胞CTC)的在外逍遙。

腫瘤細胞狂妄招搖的模樣,終於成功引起了「偵察兵」液體活檢的注意,為了準確揪出隱藏於平民(正常細胞)中的包藏禍心之人(腫瘤細胞),早已實現腫瘤特異性基因突變的識別的現代化武器配備。

再捕獲ctDNA並對其進行嚴加拷問後,才發現所謂追求自由那都是假象,ctDNA竟是無家可歸的「傷心人」,比如有的ctDNA是被腫瘤細胞驅趕出來的(分泌),有的則是真正的「家破人亡」(凋亡/壞死)。

起初在流浪的路上,還有好基友(核小體)相陪,但好景不長在,基友離開後(被降解)了,經過2h顛沛流離生活的ctDNA(166bp)也捨命陪君子去了。

腫瘤患者ctDNA分布圖

但繼續追本溯源後,有驚人發現,原來ctDNA就是腫瘤細胞留在血液中的指紋,其含量與腫瘤進展、藥物療效、轉移複發等休戚相關,尤其腫瘤惡性程度越高,ctDNA特有突變的頻率就越高。

不同分期癌症的ctDNA檢出情況

另外,ctDNA之所以獨特是因為腫瘤的異質性(同一個腫瘤的不同部位基因組是有差異的,同一個病人的原發癌和轉移癌基因組也是有差異的),血液中ctDNA可以說是腫瘤殘骸的聚集地,因而,ctDNA也比單獨一塊腫瘤組織有更好的代表性。

接下來,只要順藤摸瓜,就可追查到大Boss——腫瘤君,並分析其各項特徵,從而為消滅該反派提供不可或缺的信息,比如腫瘤藥物靶點信息等。

正所謂釣魚不如一網盡掃,偵察兵們撒開了一張大網並期冀能將ctDNA一網打盡。可無奈狡兔三窟,不是我軍無能,實在是敵人太狡猾。ctDNA身形極其微小,且其含量依據腫瘤的嚴重程度不等,尤其在腫瘤早期,含量會低到0.1%甚至以下,很難抓到。

其次,即使抓到,ctDNA非常擅於偽裝,與正常DNA片段差異很小,可以藏匿在眾多正常DNA片段中,難以辨別。

但是趁早將ctDNA逮捕歸案是偵察兵們職責所在,只能十八般武藝齊齊上陣,務必要做到靶向出擊,一擊必中。

常見ctDNA檢測技術及檢測內容

正所謂高手過招,刀光劍影、寒光四射。但若論天下兵器誰能笑傲江湖,則又以下四件最為強悍,可謂鋒芒畢露,所到之處ctDNA無不繳械投降。

#1:「倚天劍」——數字PCR(Digital PCR)

#2:「屠龍刀」——BEAMing技術

#3:「打狗棒」——標記擴增深度測序(TAM-Seq)

#4:「玄鐵重劍」——癌症個體化深度測序 (CAPP-Seq)

總之,給我一滴血,腫瘤跑不了。液體活檢已然成為捕獲腫瘤的大名鼎鼎的神探,而且還可以減少組織活檢給患者帶來的疼痛及風險。

同時,也正是這種無創性、準確性、動態性及可行性使得該技術榮登MIT Technology Review2015年度十大突破技術榜。

其實,原本ctDNA、CTC和外秘體(exosome)在液體活檢領域中是呈三足鼎立之勢的,每一個方向都有各自的特徵及優缺點。

但近年來,ctDNA檢測技術發展勢頭兇猛,竟有獨佔鰲頭之勢。而這完全依賴於逐漸成熟的靶向藥物基因檢測技術以及高通量測序技術才得以快速超車。

也許以後,只需要通過ctDNA的甲基化就可追溯腫瘤位置;

又或許,通過全基因組測序即可了解個體化的腫瘤標誌物。

ctDNA液體活檢在臨床精準醫療領域的嶄露頭角,也正是2016年國家發展改革委將基因檢測技術被列為國家發展戰略,並將在全國建設30個基因檢測技術應用示範中心的真正原因。

希望在不遠的將來,真能做到不為「癌」所困。


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