液态活检在肿瘤研究的现状和趋势分析 _学术百科_浙江维旭生物科技有限公司

学术百科

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

J Clin Oncol. 2009;27(20):3303-3311
J Clin Oncol. 2008;26(19):3213-21
Clin Cancer Res. 2008 ;14(19):6302-9
 

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

Tumorigenicity and genetic profiling of circulating tumor cells in small-cell lung cancer       Nat Med. 2014 ;20(8):897-903

Single-cell RNA sequencing identifies extracellular matrix gene expression by pancreatic circulating tumor cells
Cell Rep. 2014 Sep 25;8(6):1905-18
 
CTC检测方法

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:

极高的敏感性;
只能针对确定的SNP位点;
可同时检测位点的通量较低。
 
 
目标序列捕获测序-基于PCR
Plasma circulating tumor DNA as an alternative to metastatic biopsies for mutational analysis in breast cancer

                                             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

  • 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。
  • 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。
  • 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。
  • 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。
结论:
 
 
CTC和ctDNA两种方法目前获得监管当局批准的主要临床用途都是在晚期病人的治疗和预后方面,早期诊断目前还不是主流应用范围,主要原因是晚期病人的ctDNA和CTC的含量都比较高,检测的方法容易获得临床验证。其中ctDNA的检测经常还可以结合相应的靶向药物的疗效预测。但对于早期肿瘤来说,首先存在ctDNA含量低于提取下限的问题,其次存在肿瘤类型和驱动基因都不明确的问题,最后还存在成本极高的问题。