液态活检在肿瘤研究的现状和趋势分析
组织活检的局限性
- 很多肿瘤患者无法进行手术
- 穿刺受检者严重的不合适
- 穿刺自身的临床风险
- 某些肿瘤解剖位置不便进行穿刺
- 肿瘤的异质性
阿拉伯医生Albucasis (936-1013)及其发明的外科手术器械 Folia Histochem Cytobiol. 2009年47卷2期191-7页
液态活检(liquid biopsy)
- 循环肿瘤细胞(Circulating tumor cell,CTCs)
- 游离肿瘤DNA( Circulating tumor DNA,ctDNA或者 Circulating Free DNA,cfDNA)
CTC
CTC—转移过程中必经阶段
CTC的生物学功能
Circulating Tumor Cell Clusters Are Oligoclonal Precursors of Breast Cancer Metastasis
Cell. 2014 28;158(5):1110-22
Single-cell RNA sequencing identifies extracellular matrix gene expression by pancreatic circulating tumor cells
CTC确认标准:
- DAPI染色阳性;
- 组织来源相关CK染色阳性;
- CD45染色阴性;
- 肿瘤相关抗原染色阳性 (MUC1,HER2,PSA et al.)
- 其它辅助方法:FISH , H&E,PCR , EPISPOT
ctDNA
Nat Rev Clin.Oncol. 2013;10(8):472–84
ctDNA性质
ctDNA的检测对痕量核酸检测技术提出全新的挑战!!
含量低(<1.0%总cfDNA)
片段短(180-200bp)
半衰期短(~2小时)
ctDNA检测方法
J Clin Oncol 2014 Feb 20;32(6):579-86
数字PCR的特点:
Annals of Oncology, 2014, 25(10):1959-65
目标序列捕获测序—基于探针捕获
An ultrasensitive method for quantitating circulating tumor DNA with broad patient coverage
Nat Med. 2014, 20(5): 548–554
ctDNA应用—肿瘤实时监测
N Engl J Med 2013; 368:1199-1209
ctDNA应用—肿瘤进化(耐药)
Non-invasive analysis of acquired resistance to cancer therapy by sequencing of plasma DNA
Nature. 2013;497(7447):108-12
ctDNA应用—早期诊断
Sci Transl Med 6, 224ra24 (2014)
在使用高灵敏度检测ctDNA突变方法的前提下,ctDNA的早期肿瘤中的检出率要高于CTC。
ctDNA应用—肿瘤基因分型
Clinical validation of the detection of KRAS and BRAF mutations from circulating tumor DNA
Nature med. 2014; 20(4):430-435.
ctDNA应用—微小残留病
Detection of cancer DNA in plasma of patients with early-stage breast cancer.
Clin Cancer Res. 2014;20(10):2643-50
Minimal residual disease in breast cancer: in blood veritas.
Clin Cancer Res. 2014;20(10):2505-7
ctDNA应用的挑战
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高灵敏度的定点检测(SV检测灵敏度1/500000,SNV检测灵敏度1/200000)无法发现肿瘤演化过程中出现的新突变。
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高通量的NGS方法的灵敏度,由于远低于定点检测,因此目前仍局限于晚期肿瘤临床应用中。
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ctDNA来源的复杂性,使得其在不同疾病间,不同肿瘤患者个体间差异性较大,这种产生机制上的不确定性,使得我们对ctDNA数据的注释应更加谨慎。
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ctDNA的变化,可能不能实时反映发生在肿瘤细胞中一些不依赖于基因组变异的信号通路的变化,例如转录调控,蛋白翻译后调控,或者表现遗传学调控等。