ctDNA在腫瘤液體活檢中的研究進(jìn)展及臨床應(yīng)用

肖穎 霍忠超

摘要：液體活檢是一種基于血液中循環(huán)腫瘤DNA （ctDNA）、循環(huán)腫瘤細(xì)胞（CTC）及外泌體等物質(zhì)的腫瘤基因狀態(tài)的微創(chuàng)檢測。盡管微創(chuàng)性和實(shí)時(shí)檢測性是液體活檢的有力特征，但是血漿中少量的ctDNA仍然是檢測的難題。但近年來數(shù)字PCR和下一代測序技術(shù)的發(fā)展提高了液體活檢的準(zhǔn)確性。盡管許多液體活檢技術(shù)正在積極研究中，但相對較少的檢測技術(shù)已被證明可以作為腫瘤液體活檢的診斷替代物，以及作為預(yù)測生物標(biāo)記物來指導(dǎo)臨床治療。由于液體活檢具有微創(chuàng)性、樣本獲取簡單、重復(fù)性高、可實(shí)時(shí)檢測性的優(yōu)勢，未來將成為腫瘤檢測的主要手段。

關(guān)鍵詞：循環(huán)腫瘤DNA;ctDNA;液體活檢;腫瘤;癌癥

【中圖分類號】R4???????????? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A???????????? 【文章編號】2107-2306（2021）15--01

1.背景

在過去的幾年中，一種被稱為“液體活檢”的新診斷概念已經(jīng)引起了人們的極大關(guān)注[1，2]。液體活檢是一種有前景的微創(chuàng)基因檢測，用于檢查血液中循環(huán)腫瘤細(xì)胞（CTC）、循環(huán)腫瘤DNA（ctDNA）及外泌體等，它們幾乎從所有體液如血液、尿液、胸水、腹水中可以獲得。 液體活組織檢查收集身體中非固體生物組織的樣本例如血液，用于不同的分析。其他幾種體液也可用于特定的液體活檢應(yīng)用，例如用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的腦脊液（CSF），用于頭頸腫瘤的唾液，用于胸部和轉(zhuǎn)移性癌癥的胸水，用于腹部和轉(zhuǎn)移性癌癥的腹水，糞便用于胃腸道癌癥和尿液用于泌尿道癌。循環(huán)腫瘤細(xì)胞（CTC）和循環(huán)腫瘤DNA（ctDNA）是液體活檢的基石。在這篇綜述中，介紹了ctDNA在腫瘤液體活檢中的研究進(jìn)展及其在臨床中的應(yīng)用。

2.液體活檢中ctDNA優(yōu)勢

血液中ctDNA的遺傳學(xué)分析是液體活檢的主要目標(biāo)，除了ctDNA，主要還有CTC。然而，CTC的數(shù)量被認(rèn)為非常低（109個(gè)細(xì)胞中約只有1個(gè)），表明細(xì)胞分離和基因表達(dá)分析很困難。最近的研究報(bào)道，CTC的檢測準(zhǔn)確度及靈敏度遠(yuǎn)低于ctDNA。KRAS突變檢測的研究表明，通過ctDNA和CTC分析檢測癌癥的敏感性分別為96%和52%。在轉(zhuǎn)移性癌癥患者中，ctDNA檢測的靈敏度為87.2%。此外，對ctDNA和CTC陽性的癌癥患者的分析顯示，每5 mL血液樣本中ctDNA突變DNA片段比CTC多50倍。因此ctDNA是液體活檢的最佳目標(biāo)。

血液中ctDNA片段比CTC豐富，可以從原發(fā)性腫瘤、CTC、微轉(zhuǎn)移或明顯轉(zhuǎn)移灶中分離出來。治療后ctDNA的存在可高度預(yù)測癌癥的復(fù)發(fā)，并且由于循環(huán)DNA的高轉(zhuǎn)換率以及能夠快速評估腫瘤突變的基因組學(xué)變化、識(shí)別表觀遺傳學(xué)變化和外觀的能力，因此有助于監(jiān)測正在進(jìn)行的腫瘤變化。

3.ctDNA液體活檢的臨床應(yīng)用

3.1 分子靶向藥物的選擇

分子靶向藥物的選擇基于靶基因的分型。一個(gè)具有代表性的例子是：篩選表皮生長因子受體（EGFR）突變基因以確定靶向藥物的選擇。根據(jù)Mok等人的研究，液體活檢檢測EGFR突變的主要驅(qū)動(dòng)力是奧希替尼（osimertinib，第三代EGFR-TKI），Osimertinib用于治療EGFR-TKI治療后的T790M陽性非小細(xì)胞肺癌。因此該方法需要在復(fù)檢中進(jìn)行T790M突變試驗(yàn)，由于再次活檢是有創(chuàng)的，所以可用無創(chuàng)性的液體活檢替代它。

3.2 殘留癌復(fù)發(fā)預(yù)測的檢測

手術(shù)后通過液體活檢長期監(jiān)測ctDNA有助于早期發(fā)現(xiàn)殘留癌的復(fù)發(fā)。在一項(xiàng)對55名乳腺癌患者進(jìn)行的研究中，手術(shù)后ctDNA陽性組的復(fù)發(fā)率比ctDNA陰性組高4倍。Spindler等報(bào)道：ctDNA比其他現(xiàn)有的標(biāo)記物或圖像分析方法提前11個(gè)月檢測到腫瘤復(fù)發(fā)。Diehl等提出ctDNA在術(shù)后環(huán)境中比廣泛使用的腫瘤標(biāo)志物CEA更有助于預(yù)測復(fù)發(fā)。從理論上講，通過ctDNA早期發(fā)現(xiàn)殘留癌有助于根除腫瘤或復(fù)發(fā)。相信不久的將來，ctDNA方法將在復(fù)發(fā)監(jiān)測中廣泛運(yùn)用。

3.3 在癌癥治療和監(jiān)測中的作用

接受手術(shù)和治療的癌癥患者其腫瘤細(xì)胞的進(jìn)化和復(fù)發(fā)是很常見的。在癌癥患者中發(fā)現(xiàn)的一個(gè)現(xiàn)象是，在治療期間DNA的數(shù)量減少，在手術(shù)切除實(shí)體瘤后無法檢測到。在大多數(shù)癌癥復(fù)發(fā)的病例中，ctDNA的檢測量增加，并提供了早期預(yù)警，這在肺癌和乳腺癌的發(fā)病率中也得到了類似的觀察。在一項(xiàng)研究中，使用ctDNA、CA15-3和影像學(xué)對轉(zhuǎn)移性乳腺癌的治療中腫瘤進(jìn)展進(jìn)行了比較分析。雖然后兩種方法是監(jiān)測乳腺癌治療的臨床金標(biāo)準(zhǔn)，但ctDNA水平與腫瘤負(fù)荷動(dòng)態(tài)相關(guān)，在大約40-50%的婦女中，ctDNA的評估對早期治療有意義。在肺癌患者，治療效率的監(jiān)測通過ctDNA anti-EGFR突變的分析以及成像（PET）之間建立ctDNA相關(guān)性水平和變化，從而顯示其癌癥復(fù)發(fā)的早期識(shí)別能力。因此，ctDNA的評估可作為實(shí)時(shí)監(jiān)測治療反應(yīng)的生物標(biāo)志物，且患者癌癥的復(fù)發(fā)可因早期發(fā)現(xiàn)而實(shí)現(xiàn)快速醫(yī)療干預(yù)。

3.4癌癥的早期診斷

使用ctDNA檢測的早期癌癥檢測代表了一個(gè)具有重大臨床意義的新興領(lǐng)域。 由于突變ctDNA僅以低濃度存在于早期疾病患者中，因此需要用高度敏感的測定方法進(jìn)行評估。在幾項(xiàng)研究中已經(jīng)建立了腫瘤分期與可檢測的ctDNA水平之間的相關(guān)性，其中在82%-100%的IV期腫瘤患者和47%的I期腫瘤患者中檢測到ctDNA 。液體活檢的對象之一是無癥狀個(gè)體的早期癌癥診斷。母體血液中胎兒ctDNA的成功檢測以及非整倍體產(chǎn)前基因分型的成功，為該技術(shù)用于早期癌癥檢測奠定了基礎(chǔ)。

4.結(jié)論

腫瘤使其細(xì)胞和核酸脫落進(jìn)入血液，精確醫(yī)學(xué)的最新進(jìn)展為研究人員提供了獨(dú)特的機(jī)會(huì)，可以通過簡單的血液樣本盡早發(fā)現(xiàn)癌癥并監(jiān)測治療效果。從液體活檢中獲得的結(jié)果類似于在組織活檢過程中檢索到的信息，其顯著優(yōu)勢是創(chuàng)傷性更小且提供信息的速度更快。隨著科學(xué)家和臨床醫(yī)生的致力開發(fā)、完善和建立液體活檢的更多臨床應(yīng)用及研究一直在繼續(xù)擴(kuò)大，液體活檢有望為臨床醫(yī)生提供機(jī)會(huì)，使他們能夠在患者出現(xiàn)癥狀之前發(fā)現(xiàn)癌癥，并在治療期間和之后更準(zhǔn)確地定制癌癥治療方法。最近在世界范圍內(nèi)進(jìn)行了許多液體活檢研究，因?yàn)樗且环N有力的微創(chuàng)腫瘤基因分型技術(shù)，可以彌補(bǔ)侵入性組織活檢缺陷，相信不久的將來液體活檢將廣泛應(yīng)用于腫瘤臨床中。

參考文獻(xiàn)：

[1].Diaz LA Jr， Bardelli A. Liquid biopsies： genotyping circulating tumor DNAs[J].Clin Oncol. 2014;32（6）：579–586.

[2].Alix-Panabieres C， Pantel K. Clinical applications of circulating tumor cells and circulating tumor DNA as liquid biopsys[J]. Cancer Discov. 2016;6（5）：479–91.

[3]. Rolfo C，Castiglia M， Hong D，et a1.Liquid biopsies in lung cancer：the new ambrosia of researchers[J].Biochimica et Biophysica Acta.2014，18（46）：539-546.

[4].Corcoran RB， Chabner BA. Application of cell-free DNA analysis to Cancer treatment[J]. N Engl J Med. 2018;379（18）：1754–65.

[5].Ye QW， Ling SB， Zheng SS， et al. Liquid biopsy in hepatocellular carcinoma： circulating tumor cells and circulating tumor DNA[J].Molecular Cancer.2019，18（1）：114.

[6].Heitzer E， Auer M， Ulz P， et al. Circulating tumor cells and DNA as liquid biopsies[J]. Genome Med.2013， 5：73.

[7].Freidin MB， Freydina DV， Leung M， et al. Circulating tumor DNA outperforms circulating tumor cells for KRAS mutation detection in thoracic malignancies[J].Clin Chem. 2015，61：1299–1304 .

[8].Bettegowda C， Sausen M， Leary RJ， et al. Detection of circulating tumor DNA in early- and late-stage human malignancies[J].Sci Transl Med. 2014，6， （224）：224ra24.

[9].Smania Mary A. Liquid biopsy for cancer screening， diagnosis， and treatment[J]. J Am Assoc Nurse Pract.2020，32（1）：5-7.

[10].Rossi G，Ignatiadis M. Promises and pitfalls of using liquid biopsy for precision medicine[J].Cancer Research. 2019，79（11）：2798-2804.

[11].Mok TS， Wu YL， Ahn MJ，et al. Papadimi- trakopoulou VA， AURA3 Investigators.Osimertinib or platinum- pemetrexed in EGFR T790M-positive lung cancer[N]. Engl J Med.2017，376： 629–640.

[12].Spindler KL， Pallisgaard N， Andersen RF， et al. Circulating free DNA as biomarker and source for mutation detection in metastatic colorectal cancer[J].PLOS ONE.2015， 10（4）， e0108247 .

[13]. Diehl F， Schmidt K， Choti MA， et al. Circulating mutant DNA to assess tumor dynamics. [J].Nature Medicine.2008，14：985-990.

[14]. Sun X， Xiao Z， Chen G， et al.A PET imaging approach for determining EGFR mutation status for improved lung cancer patient management[J]. Sci Transl Med. 2018， 10：1-13.

[15].Komatsubara KM， Sacher AG： Circulating tumor DNA as a liquid biopsy： current clinical applications and future directions[J].Oncology （Williston Park）. 2017， 31：618-627

[16].Palomaki GE， Kloza EM， Lambert-Messerlian GM， et al. DNA sequencing of maternal plasma to detect Down syndrome： an international clinical valida- tion study[J].Genet Med.2011，13：913–920.

[17].Gil MM， Akolekar R， Quezada MS， et al. Analysis of cell-free DNA in maternal blood in screening for aneu- ploidies： meta-analysis[J].Fetal Diagn Ther.2014， 35：156–173.

作者簡介：肖穎（1989-10），女，籍貫湖南，在讀研究生，主要研究腫瘤的放射治療及綜合治療。