近期,東南大學附屬中大醫院醫學檢驗科主任吳國球教授課題組在期刊Molecular Cancer(《分子腫瘤雜志》)(IF:41.444)發表Review,重點闡述了液體活檢技術中的標志物,主要包括循環腫瘤細胞(circulating tumor cells,CTCs)、循環游離DNA(circulating free DNA,cfDNA)、循環腫瘤DNA(circulating tumor DNA,ctDNA)、非編碼RNAs(non-coding RNAs,ncRNAs)、外泌體和蛋白質等在腫瘤中(以胃癌為例)的臨床應用,探討了液體活檢技術目前所面臨的局限性和未來發展趨勢,為液體活檢技術早日應用于臨床提供參考。
該文章第一作者為東南大學醫學院馬碩博士和周美玲博士,通訊作者為東南大學附屬中大醫院醫學檢驗科主任吳國球教授。
目前腫瘤篩查的方法主要包括內窺鏡檢查和血清學腫瘤標志物檢測,治療的手段主要依靠手術切除或化療。但傳統檢查和治療方式對患者的侵入性較大且敏感性和準確性不高,需要尋找一種微創的方法來反映腫瘤早期篩查、預后監測、治療療效和耐藥性情況。與傳統組織活檢相比,非侵入性的液體活檢技術所需樣本少、可多次取材,且能夠實時反映腫瘤異質性的變化,將為腫瘤的個體化診療提供有力證據。因此,液體活檢技術在腫瘤的臨床應用中受到了廣泛關注。
液體活檢是一種通過檢測分析生物液體樣本(如血液、唾液、胸水、腹水、糞便、尿液和腦脊液)中的CTCs、cfDNA、ctDNA、ncRNAs、外泌體和蛋白質等對不同腫瘤或疾病進行診斷和篩查的非侵入性技術。基于這些組分的液體活檢可以實時監測患者分子水平的改變,獲得反映腫瘤存在的定性及負荷的定量信息,以及反映腫瘤異質性的基因組、轉錄組、蛋白質組等定質信息,為腫瘤早期診斷和篩查、靶向藥物使用、預后分析及早期復發監測提供有力依據,因而具有廣闊的臨床應用前景。
【1】循環腫瘤細胞(circulating tumor cells,CTCs)
1869年,Thomas Ashworth發現了一種從原發性或轉移性腫瘤部位脫落到血液中的腫瘤細胞,CTCs。如今,我們可通過新技術檢測CTCs的類型及數量進而判斷腫瘤的進展。
富集CTCs的技術包含:物理和生物富集。檢測和分析CTCs的技術包括:傳統的聚合酶鏈反應(polymerase chain reaction,PCR)和檢測細胞蛋白質的方法,包括免疫熒光(immunofluorescence,IF)、免疫組化(immunohistochemistry,IHC)、熒光輔助原位雜交(fluorescence-assisted in situ hybridization,FISH)等。最新的方法可利用高通量的光纖陣列掃描技術和上皮免疫斑點篩選CTCs和檢測CTCs分泌的蛋白質。
【2】循環游離DNA(circulating free DNA,cfDNA)
1948年,Mandel等人在血液中首次發現了DNA片段的存在,并提出了cfDNA的概念,一小部分來源于腫瘤細胞的cfDNA被稱為ctDNA。在后續的研究中,人們發現腫瘤負荷、腫瘤狀態、DNA消除、降解機制、炎癥反應或組織損傷等狀態均可影響ctDNA的數量和性質,這也使得其能實時反映體內腫瘤發生和發展情況。
與CTCs類似,cfDNA/ctDNA在體內的含量低,且半衰期很短,所以需要敏感性和特異性強的檢測方法,主要可分為基于PCR的方法和基于下一代高通量測序(Next-generation sequencing,NGS)的方法。
【3】非編碼RNAs(non-coding RNAs,ncRNAs)
NcRNAs雖然不能進行翻譯,但其可充當眾多基因或蛋白的“調控師”。由于這些ncRNAs的獨特結構和性質,使得他們在血液中表達相對穩定,這為他們充當包括GC在內的眾多腫瘤液體活檢的重要生物標志物和治療靶點提供了可能。
由于ncRNAs與cfDNAs同屬于核酸產物,所以兩者的檢測方式類似。目前檢測ncRNAs的方法主要有基于PCR反應的RT-qPCR、dPCR和ddPCR、基因芯片和基于NGS的RNA測序。
【4】外泌體
外泌體是一種直徑約為30-150nm的脂質雙層細胞外囊泡,幾乎所有的體液(血液、尿液、腦脊液和唾液等)中均有外泌體的存在。
常用的外泌體分離和富集的方法一般基于外泌體的密度、大小、表面成分和沉淀等特征。傳統的外泌體檢測方法為Western Blot或酶聯免疫吸附試驗。外泌體新技術的檢測,包括掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、原子力顯微鏡、動態光散射、納米粒子追蹤分析、比色法、熒光檢測、表面等離子體共振、磁性檢測、電化學檢測、CRISPR/CAS系統輔助檢測等。
相信隨著對各種腫瘤的發生進展機制的了解以及檢測技術的發展,液體活檢技術在腫瘤中發揮的作用會被逐漸揭示,其將在腫瘤診斷和預后的臨床應用方面發揮巨大價值。