真正读懂液体活检·你离精准医疗再近一步
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作者：JC简川
在我们这个追求精准医疗的时代，液体活检(liquid biopsy)已然成为肿瘤与检验领域的重要分支。
自2018年10月4日，肿瘤液体活检明星公司Guardant Health（GH）登陆纳斯达克，以19美元的价格发行股票1250万股，募资2.375亿美元的时候。液体活检技术就已经在投资市场中占据着炙手可热的地位。
随着这几年的冷静发展，液体活检在肿瘤临床诊断治疗领域的应用日益广泛，是实现对肿瘤“个体化精准医疗”的重要手段。
液体活检与传统肿瘤检测手段（比如肿瘤标志物、组织活检等）相比，液体活检检测灵敏度高、采样简单、无侵入性，并可在不同时间点重复进行以实现疾病的动态评估，作为一种新兴的检测技术，在临床诊疗中具有多种优势，备受大家关注，同时也被寄予厚望。
今天就由我带领大家认识它——液体活检
当患者出现可疑的肿块或症状时，医生做的第一件事可能是进行组织活检，即收集细胞进行仔细检查。然而，这个过程多半是侵入性的、危险的、疼痛的。于是，研究人员开始寻找替代或补充的方案。液体活检应运而生，主要是利用血液等体液来检测分子标志物。
液体活检指通过对血液样品等非固体生物组织的采集，检测生物标志物，对全身进行肿瘤分析。以实现疾病的分子鉴定，有助于早期诊断、准确预后、个性化治疗以及疾病监测。目前，液体活检的生物标志物主要包括循环肿瘤细胞（CTC）、循环肿瘤DNA（ctDNA）、细胞外囊泡（EVs，主要是外泌体）、循环无细胞RNA（cfRNA）、miRNA（和cfRNA共同构成了循环肿瘤RNA，ctRNA）。
当肿瘤细胞死亡时，它会将DNA分子释放到血液中。血液中的这些核酸经过纯化后可利用PCR、新一代测序（NGS）或芯片技术来分析。液体活检可以检测到关键的癌症突变，恰恰是传统肿瘤活检中检测到的那些。
但迄今为止，液体活检领域主要集中在 ctDNA 和 CTC 的捕获和分析上。
(1) 采样简单、成本低廉：传统活检样本需要在麻醉手术条件下直视采集或者依靠影像学定位穿刺采集，而液体活检只需要简单采集体液，对患者相对安全、不良反应小、经济负担轻；
(2) 灵敏度高：研究表明，液体活检的诊断往往早于影像学检测，以ctDNA技术为代表，液体活检提供了早于传统活检的检测手段，为“早诊断、早治疗”的医疗导向开辟新的路径；
(3) 结果更具代表性：异质性是肿瘤的特点，传统手术活检往往是单点取材，所以无法获取疾病的全面信息，而液体活检由于是检测肿瘤不同部位脱落/释放的分子，会包含更具代表性的信息，因而对疾病的评估更加准确；
(4)实现疾病动态评估：由于采用非侵入的采样方式，可以对疾病在诊疗过程中进行实时检测，获取疾病精准信息，为临床医生治疗方案的调整、预后判断提供客观证据。另外，与血液肿瘤标志物检测等传统肿瘤检测方法相比，以ctDNA基因检测为代表的液体活检也具有灵敏度高、特异性强等优势。
当前液体活检领域主要存在如下几个方面的不足。
①液体活检目前存在的最大问题是结果解读，很多测序发现的基因突变本身就缺乏功能注释，无法进行临床解读。因为液体活检缺乏大数据量的人群调查，缺乏某一类病种不同疾病分期和指标变化的研究，缺少机制研究，缺乏与现有的血清学标志物、影像学检查及病理结果的一致性评价研究。
②从技术层面角度来讲，用于液体活检的实验室新技术主要包括免疫捕获、二代测序、微流控等。这一部分技术本身存在一定局限性，在应用到液体活检的具体项目时，应针对灵敏度、靶标的特异性、稳定性、检测误差等进行改进。
③完善液体活检急需的下游技术，如单细胞测序技术及培养鉴定等技术的发展来推进其在临床的应用，如何实现高通量和自动化也是需要完善的技术。
④从经济角度层面来讲，由于专利技术保护、抗体、深度测序和分析等导致了液体活检技术的高价格，也限制了液体活检在临床上的开展，期待未来随着成本降低、试剂耗材国产化等逐步解决这个经济问题。
液体活检技术的使用，从实验室管理角度，必须严格执行医学实验室所必须遵循的建设要求和质量管理体系，还需要执行对液体活检所提出的新要求，主要包括以下几个方面。
①样本前处理：由于体液中ctDNA等被检分子含量低，导致操作流程精细、流程复杂、人工操作多，获得合格被检分子的难度大增。因此，体液标本选择时应综合考虑肿瘤来源、肿瘤部位、播散途径以及不同体液标本的特征，以期提高检验效率。
②上机分析：同样，由于初始样品含量低的原因，上机分析时容易出现假阴性或由于检测环境污染而造成假阳性。因而在进行液体活检的实验室，要严格执行空气 流向、清洁排污等环境标准，上机分析中严格设立标 准对照品，根据检测特点设立检测设备的灵敏度、特异性、阳性预期值、检测下限以及抗干扰能力等指标，并增加日常自检频率。
③下机数据分析与结果解读：不同于常规临床检验项目，液体活检的下机数据由于其复杂性及个体化差异，分析往往需要人工参与完成，甚至对重点数据进行手工验证。而对结果的临 床解读工作又需要考虑患者基础状态、疾病类型与分期、治疗方案、肿瘤转移情况，因此开展液体活检项目的实验室根据需求配备具有临床检验、临床肿瘤学、 遗传学、分子生物学、及生物信息分析学科背景的多类跨学科的人员。报告签发需由经培训合格的实验室医师和临床医生共同完成。
①检测患者ctDNA是否含有已知的、单个靶向治疗敏感或耐药型突变时，建议使用ARMS方法。
②检测患者ctDNA已知的部分或全部临床药物治疗靶点谱或耐药指示靶点谱，或发现患者基因未知突变、探索临床价值与相关机制时建议使用NGS方法。
③临床常规检测CTC，建议各实验室选择适合自身条件的检测技术，在充分评估其检测性能后，应用于日常工作。
液体活检的应用范围：
①推荐液体活检应用于无法获取组织标本的患者。
②ctDNA检测可应用于指导肺癌EGFR靶向药物选择与伴随诊断，ctDNA可能用于疗效监测、早期辅助诊断及肿瘤进展与不良预后早期预警，但现阶段仅限于科研探索。
③CTC检测可用于转移性结直肠癌、乳腺癌与前列腺癌的进展/不良预后早期预警，但其指导用药、疗效监测、靶向药物伴随诊断及早期辅助诊断作用现阶段仅限于科研探索。
参考文献：
1.中华医学会检验医学分会,国家卫生健康委员会临床检验中心.液体活检在临床肿瘤诊疗应用和医学检验实践 中的专家共识[J].中华检验医学杂志, 2018, 41(10): 724-733.
2.THE GOLD STANDARD: The first and cellsearchctc.com/. Updated September 13, 2019. Accessed October 31, 2019.
3.GRAIL announces significant progress with multi-cancer early detection test including FDA breakthrough device designation [press release]. Menlo Park, CA: Grail, Inc; May 13, 2019.
4.Jahr S, Hentze H, Englisch S, et al. DNA fragments in the blood plasma of cancer patients: quantitations and evidence for their origin from apoptotic and necrotic cells. Cancer Res. 2001;61(4):1659-1665.
5.Mandel P, Metais P. Comptes rendus des seances de la Societe de biologie et de ses filiales. 1948;142(3-4):241-243.
6.LAM gets FDA breakthrough designation for liver cancer liquid biopsy. ClinicalOMICs website.
7.Goodman AM, Kato S, Bazhenova L, et al. Tumor mutational burden as an independent predictor of response to immunotherapy in diverse cancers. Mol Cancer Ther. 2017:6(11):2598-2608.
8.Bidard FC, Peeters DJ, Fehm T, et al. Clinical validity of circulating tumour cells in patients with metastatic breast cancer: a pooled analysis of individual patient data. Lancet Oncol. 2014;15(4):406-414.
9.Ashworth TR. A case of cancer in which cells similar to those in the tumours were seen in the blood after death. Med J Aus. 1869;14:146-147.
10.Gorgannezhad L, Umer M, Islam MN, Nguyen N-T, Shiddiky MJA. Circulating tumor DNA and liquid biopsy: opportunities, challenges, and recent advances in detection technologies. Lab Chip. 2018;18(8):1174-1196.
11.Oxnard GR, Klein EA, Seiden M, et al. Simultaneous multi-cancer detection and tissue of origin (TOO) localization using targeted bisulfite sequencing of plasma cell-free DNA (cfDNA). J Global Oncol. 2019;5(suppl):44-44.
12.de Bono JS, Scher HI, Montgomery RB, et al. Circulating tumor cells predict survival benefit from treatment in metastatic castration-resistant prostate cancer. Clin Cancer Res. 2008;14(19):6302-6309.
13.Wan N, Weinberg D, Liu T-Y, et al. Machine learning enables detection of early-stage colorectal cancer by whole-genome sequencing of plasma cell-free DNA. BMC Cancer. 2019;19(1):832.
14.Gai W, Sun K. Epigenetic Biomarkers in cell-free DNA and applications in liquid biopsy. Genes (Basel). 2019;10(1):32.