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液體活檢,為精準醫療鋪平道路

當患者出現可疑的腫塊或症狀時,醫生做的第一件事可能是進行組織活檢 – 收集細胞進行仔細檢查。然而,這個過程多半是侵入性的、危險的、疼痛的。於是,研究人員開始尋找替代或補充的方案。液體活檢(liquid biopsy)應運而生,主要是利用血液等體液來檢測分子標誌物。

血液及其他體液中含有癌症來源的成分,可以實現疾病的分子鑒定,有助於早期診斷、準確預後、個性化治療以及疾病監測。來源於腫瘤的物質包括循環腫瘤細胞(CTC)、循環腫瘤DNA(ctDNA),以及RNA、蛋白標記物和細胞外囊泡(如外泌體)。

當腫瘤細胞死亡時,它會將DNA分子釋放到血液中。血液中的這些核酸經過純化後可利用PCR、新一代測序(NGS)或芯片技術來分析。在過去的幾年中,一些研究表明,液體活檢可以檢測到關鍵的癌症突變,恰恰是傳統腫瘤活檢中檢測到的那些。

液體活檢甚至優於標準的組織活檢,因為腫瘤的各個部分和所有轉移灶都可能被采樣。最近的數據表明,在大多數情況下,循環腫瘤DNA的分析忠實地反映了在所有已知的癌症轉移灶中發現的突變,甚至優於這種方法(比如檢測到的突變比組織活檢更多),表明對循環腫瘤DNA進行測序可提供一份更完整的全身癌症的分子圖譜。此外,獲得患者血液也完全不成問題,因為這個過程的風險極小並且成本很低。

每次隻要少量的血液(通常為幾毫升),就可以通過連續的液體活檢來監測癌症治療效果,或篩查癌症的複發情況。對於癌症的極早期檢測,這種方法的靈敏度可能很有優勢,例如監測手術後的癌症複發,或開展群體的大規模篩查。如果液體活檢可以在預防性篩查項目中改善腫瘤的早期檢測,這將有助於提高患者的生存率,特別是那些早期檢測手段有限的腫瘤類型。

從另一方麵來看,液體活檢的幾項最新研究表明,這種方法的成功率與腫瘤重量以及活檢時患者的腫瘤分期有關。在腫瘤重量輕的情況下,由於瀕死的腫瘤細胞數量有限,釋放到血液中的DNA有限,故這種方法的成功率不高。此外,它在不同類型的腫瘤中的表現也不盡相同,與膠質母細胞瘤相比,結腸癌等腫瘤釋放出的DNA更多。因此,液體活檢的成功率主要依賴於腫瘤類型、分期和重量。

分析遊離DNA的技術和方法大致可分為靶向和非靶向方法。靶向方法檢測已知的特定遺傳突變,而非靶向方法不需要先驗知識,能夠發現新的疾病標誌物。因此,非靶向方法不僅適用於癌症的早期檢測,也適用於腫瘤治療後的連續分析。

不過,通過液體活檢獲得的遊離DNA數量有限,這影響靶向和非靶向方法的使用。在通過全外顯子組測序或全基因組測序分析遊離DNA的情況下,這個因素更關鍵。例如,全外顯子組測序的標準建庫過程大約需要100 ng的遊離DNA。

靶向測序方法也需要一定量的遊離DNA來製備文庫。比如說,在利用QIAseq panel製備Illumina測序文庫時,通常需要10-40 ng遊離DNA。當然,獲得足夠量的遊離DNA,目前仍然具有挑戰性,也是需要克服的主要障礙。

第二個問題是腫瘤細胞來源的其他DNA的汙染。存在於血漿、腦脊液、尿液、腹水等體液中的遊離DNA可以大致分為三類。首先是較小的片段(160-170 bp及其倍數),它們源於細胞內基因組DNA的凋亡降解。然後是較大的片段,主要來源於壞死細胞的死亡。最後是從外泌體中脫落的DNA,以及其他一些不太了解的過程。

來源於凋亡的DNA片段也可以在健康人群中檢測到,並且會由於鍛煉或感冒而自然地增加。然而,較大的DNA片段通常不會出現在健康人群中,因此在腫瘤學領域似乎是更具診斷意義的種類。例如,隨著腫瘤分期的進展,較大DNA片段的比例明顯增加。

在液體活檢領域,其他一些大有希望的臨床應用是通過分析母親的血液(這也是人們所熟知的無創產前診斷,NIPT)來診斷胎兒染色體異常(特別是染色體三體);以及對移植患者中的移植物排斥進行診斷和監測。人們可以在患者血液中檢測供體組織的DNA,若太多則意味著它被免疫係統攻擊。

美國臨床腫瘤學會(ASCO)和美國病理學家協會(CAP)最近指出,目前還需要新的研究和技術來充分展示液體活檢的臨床有效性以及臨床應用,才有望將液體活檢應用於未來的精準醫療。然而,一旦克服了這些局限性,液體活檢就有可能對腫瘤的早期診斷產生深遠的影響。

根據最新的預測,液體活檢市場規模到2022年將達到20.5億美元,複合年增長率為23.4%,其中試劑盒和消耗品將成為增長最快的部分。(文章來自生物通 薄荷)


2018年11月26日 16:00
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