PanSeer 檢測 ctDNA，讓腫瘤無處可逃

王煦

據統計，截至2018年，在全世界91個國家中，癌癥在造成70歲以下人口死亡的原因中排名前三[1]，成為了導致人類死亡的主要原因之一，人人談癌色變。由于癌癥的發生演變十分復雜，攻克癌癥的道路漫長且困難，但經過科學家的不斷努力探究，人類對癌癥的了解在一步一步加深，相應的技術也應運而生。最近一種名為PanSeer的檢測技術被證實，不僅能夠精確地檢測到已有癥狀的癌癥，而且還能提前1～4年檢測出未出現癥狀的癌變。究竟這項技術擁有什么神奇的力量，讓我們來一探究竟。

癌癥預防，重在“三早”

早在1981年，世界衛生組織就宣布：1/3的癌癥可以預防;1/3的癌癥如果可以早期診斷，則可以治愈;1/3的癌癥可以通過治療減輕痛苦，延長生命。與此同時，根據這項統計結果，世界衛生組織提出了癌癥的三級預防策略：初級預防，即在腫瘤產生前，遠離可導致癌癥的危險因素和病因，比如提倡戒煙戒酒;二級預防，即在腫瘤產生的初期做到盡早發現、盡早治療，比如定期體檢;三級預防，即對已患有腫瘤的病人進行合理的治療和康復，提高其生存率與生活質量。其中，初級預防和二級預防對于減少癌癥的發病率以及死亡率具有重大意義，可歸結為早預防、早發現、早治療。而在這“三早”方針中，如何在早期無癥狀的情況下發現腫瘤比較困難。

目前，大多數確診癌癥的患者都是在出現了相關癥狀后，比如疼痛、吞咽困難、呼吸困難等，才到醫院，在醫生的指導下進行相關檢查。對于癌癥的診斷，臨床上通常采用組織活檢技術，以手術或者內鏡的方式進入病變區域，獲取一部分可疑的病變組織進行病理檢測。但這種方式往往讓大多數患者難以接受，因為這種方式具有侵入性和一定的風險，同時也給患者造成痛苦和經濟上的負擔。因此，尋找癌癥檢測的新技術成為了熱點，而循環腫瘤DNA（circulating tumor DNA， 即ctDNA）的發現無疑帶來了曙光。

癌細胞的小尾巴——循環腫瘤DNA

癌細胞作為一種變異的細胞，和體內普通的細胞一樣，也具有自身獨特的遺傳信息——DNA。早在1948年，法國科學家Mandel首次發現并描述了人類血液中存在游離的無細胞核酸片段（cell-free DNA，即cfDNA）。1977年前后，有科學家首次發現并報告了腫瘤患者血清中cfDNA的水平增高并遠高于正常人群。隨后，有研究人員在腫瘤患者血液中發現了與結直腸癌、胰腺癌以及肺癌相關的突變DNA，而且在患者血液中發現的突變DNA與在患者腫瘤組織中發現的突變DNA相同，這證實血液中突變的DNA片段來源于腫瘤。這種突變在血液中的DNA片段是腫瘤高度特異性的生物學標志，研究人員將其命名為循環腫瘤DNA，即ctDNA。

ctDNA來源于腫瘤細胞的壞死、凋亡、直接分泌以及外泌體的釋放，在循環系統中游蕩，就像腫瘤的小尾巴。因此，可以利用患者的血液或其他體液（如尿液、唾液等）來對ctDNA進行檢測，一旦證實了ctDNA的存在，再加上相關的分析，就可以順著小尾巴把腫瘤給揪出來。此外，由于ctDNA的半衰期較短，通過對其含量、突變情況進行監測，可以實時了解腫瘤的狀態，有利于癌癥的早期診斷、疾病監測以及個體化治 療。

目前，檢測ctDNA的技術有很多，比如Sanger法、實時熒光定量PCR、二代測序等，但在現有技術下，臨床檢測ctDNA具有一定難度[2]。一方面，ctDNA的含量通常只占整個總循環游離DNA的0.01%，而且目前的檢測技術在數量檢測方面存在敏感度不夠等局限。另一方面，由于腫瘤的演進，血液中的ctDNA可能會存在大量突變，若將這些大量突變都一一進行檢測，工作量和花費都不小;但如果專門對ctDNA進行特定的突變篩查，則可能會導致漏診。

中美科學家合力研究出的PanSeer檢測技術針對上述問題進行了改善，讓早期偵測癌癥成為可能。

PanSeer檢測——將腫瘤殺死在搖籃中

PanSeer技術是一項基于血液的檢測技術。通過大樣本、長時間隨訪得到的研究結果表明，PanSeer在患者無癥狀的情況下，能夠提前4年診斷出可能發生的5種常見癌癥，它們分別是：肺癌、胃癌、食管癌、結直腸癌以及肝癌。根據中國癌癥中心在2019年發布的《2015年中國癌癥報告》，以上5種常見癌癥全部位于惡性腫瘤發病的前10位，也位于惡性腫瘤引發死亡的前10位。

與目前大多直接檢測血液中的ctDNA方法不同，PanSeer檢測的是血液中ctDNA的甲基化。DNA甲基化是指在DNA甲基化轉移酶的作用下，將甲基選擇性地添加到胞嘧啶上形成5-胞嘧啶的過程，這個過程可以理解為給DNA帶上一頂帽子，這頂帽子可以通過調控基因表達等方式，在生物胚胎發育過程中發揮重大作用。已有研究證實，DNA異常甲基化與細胞癌變，腫瘤的發生、發展都有著密切的聯系，因此，DNA總體甲基化水平和特定基因甲基化程度的改變可作為腫瘤診斷的指標。此外，相比于ctDNA的多突變性，ctDNA甲基化在癌細胞中具有高度的保守性和穩定性，是一個可靠的檢測指標。

為了解決癌癥早期血液中ctDNA含量少以及在檢測過程中ctDNA降解問題，PanSeer檢測技術將Singlera基因文庫與Semi-targeted聚合酶鏈式反應相結合。其中，Semi-targeted聚合酶鏈式反應僅需要單一連接和單一引物就可以完成DNA的擴增，相比于傳統聚合酶鏈式反應的多次連接以及雙引物，這種Semi-targeted聚合酶鏈式反應會更加敏感，能夠實現對于早期無癥狀癌癥患者血液中微量ctDNA的檢測。除了在檢測敏感度上進行了改進，PanSeer還設計了595個甲基化的檢測位點，這樣大范圍的篩查讓腫瘤無處可逃[3]。

對于癌癥患者來說，早期發現是非常重要的。據統計，在早期無論是通過手術還是放化療等方式去除腫瘤后，患者的生存率都能大大提高。PanSeer技術的出現讓癌癥早期發現成為可能，為癌癥患者帶來福音。目前有關PanSeer技術的研究還在繼續，未來仍需要更大規模、更長時間的研究來對這項技術的可行性進行驗證，期待在不久的將來這項技術能夠投入臨床，造福廣大癌癥患者。

參考文獻

[1] 巢昱清， 朱小立， 陳桂芳. 腫瘤的液體活檢研究進展[J].自然雜志， 2020，42（2）：108-115.

[2] 高明正， 張瑾， 潘云， 李艷. 循環腫瘤DNA研究進展及其臨床應用現狀[J].實用醫藥雜志， 2019（7）：664-668.

[3] CHEN X， GOLE J， GORE A， He Q， JIN L. Non-invasive early detection of cancer four years before conventional diagnosis using a blood test[J]. Nature Communications， 2020，11（1）：3475.