液体活检知识全方位解答丨精确筛查癌症

原创 Newszhao  2019-12-30 17:41  阅读 95 次
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液体活检成为前沿热点

 

液体活检(Liquid biopsy)是体外诊断的分支,该技术在癌症相关领域的应用主要依靠非入侵性的血液检测,来监察肿瘤或转移病灶在血液中释放的循环肿瘤细胞(CTCs)、循环肿瘤DNA(ctDNA)、外泌体(Exosome)及循环RNA。与传统活检相比,液体活检具有检测方便、可检癌种类型多及安全无入侵性等众多优势。

 

近年来,随着癌症人群不断受到关注、医疗资源向各癌肿不断倾斜,大量临床研究成果不断涌现。相比于癌症临床治疗近年来的快步发展,精准医学在癌症筛查、诊断与进展追踪的应用,仍处于技术积累期。临床诊疗中,对肿瘤的大小、扩增及治疗响应仍主要依赖侵入性活组织检查和非侵入性医学影像采集。

液体活检会成为癌症早筛的新希望?

 

答案是肯定的,液体活检作为癌症早筛新方式的各项研究从该技术诞生之初就一直成为热点,然而尽管液体活检拥有诸多优势,但目前包括FDA在内的各国机构仍未批准该技术用于癌症的早期筛查

 

目前国际相关行业公认的泛癌早筛策略为多基因、多位点的大panel基因检测。Grail公司作为液体活检领域的头部企业,成立之初便以CTCs及ctDNA相关测序为基础开展了著名的循环游离基因组图谱研究(CCGA)临床试验,该实验也是迄今为止全球最大的临床试项目之一。

 

该实验收集了来自北美临床15000多名受试者(70%癌症患者,30%非癌症患者)相关数据,通过对507个基因panel、全基因组测序及全基因组甲基化技术进行肿瘤早筛策略研究。近年来,多项相关研究也不断得到FDA支持,Grail公司先后和纪念斯凯隆特琳癌症研究中心(MSK)等相关基因检测分析平台及机构达成合作,转化实验成果。

液体检测的主要技术分类及进展

 

  • 循环肿瘤细胞(CTCs)检测

循环肿瘤细胞(CTCs)是由肿瘤组织脱离并进入血液循环系统中的肿瘤细胞,该细胞大多数在短期内死亡,只有极少数具有高度活力、高度转移潜能的肿瘤细胞在循环系统中存活下来,相互聚集形成微小癌栓,并在一定条件下发展为转移灶。

 

理论上,在肿瘤发展的任何一个阶段,都存在肿瘤细胞脱落入血发生转移的风险。通过将人体外周循环血液中的肿瘤细胞捕获并检测计数,可对肿瘤的无创辅助诊断及治疗方案疗效检测提供有效的临床证据。

 

其实,CTCs作为肿瘤标志物的概念早在1869年就由澳大利亚学者Ashworth提出,经过近150年的发展,该技术的临床应用仍未取得巨大进展,其最主要的原因是由于CTCs在血液中非常稀少。尽管目前CTCs的分离鉴定技术系统迅猛发展,但由于CTCs分子表征研究不足、不同CTCs功能异质性性较大等原因,通过CTCs计数可获得的信息非常有限

 

目前,美国食品药品监督管理局(FDA)仅批准了一项产品用于临床使用。FDA分别在2004、2007、2008年批准由杨森诊断公司(Janssen Diagnostics)的CellSearch系统用于转移性乳腺癌、结直肠癌与前列腺癌的预后评估无进展生存期总生存期的预测。我国药品监督管理局(NMPA)2012年批准其用于转移性乳腺癌的预后评估。

 

  • 循环肿瘤DNA(ctDNA)检测

 

ctDNA作为肿瘤液态活检的经典检测对象之一,是由肿瘤细胞能通过细胞凋亡、坏死和分泌向血液中释放的断裂的、不完整的单链或双链ctDNA。

 

ctDNA 中能够检测到的遗传变异信息非常丰富,从简单的点突变到复杂的结构变异(structural variation),甚至染色体拷贝数变异都能够检测到。同样的,ctDNA也分布广泛,可在不同的肿瘤患者血液中被检测到,并且肿瘤越发展到晚期、肿瘤恶性程度越高,ctDNA特有突变的频率就越高。

 

Grail机构参与的大量ctDNA相关实验表明,尽管与CTCs检测xiangbi具有一定优势,但是ctDNA 的检出率高度依赖于肿瘤发展阶段、肿瘤类型及检测手段。ctDNA 含量在早期或局限性肿瘤中含量较低,且 ctDNA 水平也因肿瘤类型而异。

 

近期Grail与纪念斯隆凯特琳癌症中心(MSKCC)联合进行的临床项目结果显示,无症状个体的循环核酸(cfDNA)中只有约万分之一的比例为 ctDNA,其余可能会来自白细胞等其他组织细胞脱落的核酸,这意味着ctDNA检测讲非常依赖白细胞DNA超高深度测序等排精细辅助检测,这样的结果导致ctDNA进行癌症的疗效追踪及筛查能够获得高灵敏度却失于低准确度

 

目前中国药品监督管理局(NMPA)唯一批准的ctDNA检测相关产品是2018年通过的艾德生物的Super-ARMS®EGFR基因检测试剂盒,用于检测晚期非小细胞肺癌患者血液中EGFR基因突变状态,筛选适合EGFR靶向药物的患者。

 

  • 外泌体(Exosome)检测

 

外泌体(Exosome)是肿瘤诊断、肿瘤发展和肿瘤治疗的重要参与者,大小约30~100 nm,在血液、唾液、尿液等多种体液中均有分布。其内部包含多种蛋白质、脂质、信使RNA(mRNA)和微小RNA(microRNA)等,具有生物活性,能够被受体细胞吸收,实现细胞间的物质运输和信息传递。

 

外泌体在癌症的发生发展中发挥关键作用,包括免疫抑制、血管生成、细胞迁移和侵袭,更重要的是,携带肿瘤微环境的信息。外泌体可以被看作非侵入性早期癌症诊断和疗效评估的理想生物标志物

 

美国食品药品监督管理局(FDA)于2016年批准了基于外泌体的癌症诊断产品ExoDx™Lung(ALK)用于检测非小细胞肺癌(NSCLC)患者的EML4-ALK突变。该产品作为第一个进入美国市场的外泌体检测系统,采用生物传感器捕获外泌体靶标,实现计数及检测功能。

 

外泌体作为当前最火热的癌症标志物,在基因检测研究中主要依赖这五种生物传感器机制进行筛查及追踪:比色生物传感器(Colorimetric Biosensors)、荧光生物传感器(Fluorescent Biosensors)、表面等离子体共振生物传感器(Surface Plasmon Resonance Biosensors)、表面增强拉曼散射生物传感器(Surface-Enhanced Raman Scattering Biosensors)、电化学生物传感器(Electrochemical Biosensors)。

液体活检当前的困境和希望

 

关于液体活检的研究越来越多,临床研究机构及行业从业者逐渐意识到,目前的研究使用到的样本量仍不足以支撑进的标志物研究项目,相对于临床应用来说尚显不足。大量优质的肿瘤标志物在进一步扩大样本量时,通常会遇到灵敏度特异性下降问题。

 

因此,多数基于液体活检的相关检测系统残品研发及临床项目,在经过大量样本的临床验证之前,并通过FDA、NMPA等国家级机构审批前,医务工作者及癌症相关群体应该理性看待科学研究报道中的液体活检肿瘤标志物等相关信息。

 

尽管由于液体活检有着无创、快速的特点,它的应用前景非常广阔,但由于目前国际市场及中国液体活检市场相对混杂政府必须做更多监管,保证高标准和高质量的产品胜出,从而保护患者和医生的角度出发,让该技术真正成为癌症患者的福音。

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