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液体活检用于癌症检测和监测的潜力不断增长

2023年11月14日

来源：癌症研究UPDATE

以下内容原文发布于AACR官方博客《Cancer Research Catalyst》, 中文内容仅做参考，请点击文末“阅读原文”，阅览原文内容。

短短十年间，利用血液和其他体液中循环的肿瘤衍生分子检出癌症并监测其进程的想法已成为现实。

循环生物标志物在疾病监测和指导治疗决策方面的作用已得到广泛认可。目前美国食品和药物管理局批准的液体活检方法可用于肺癌、乳腺癌、前列腺癌、结直肠癌、卵巢癌和其他种类实体癌的患者，确定其是否有资格接受某些靶向治疗、判定治疗应答和监测疾病进展。

已获批的液体活检方法基于对以下两种生物标志物的检测和分析：循环肿瘤细胞（circulating tumor cell，CTC），脱落自原发肿瘤，并随血液流向机体远端；循环肿瘤DNA（circulating tumor DNA，ctDNA），由肿瘤细胞或死亡阶段的CTC释放到血液中，成为血液中正常存在的游离DNA（cell-free DNA，cfDNA）的一部分。

在本文中，我们将回顾液体活检领域的一些最新研究。

用于早期检测癌症的液体活检实验

对于“在症状出现前检出癌症”这一目标而言，液体活检尚有大量潜力等待发掘，但该领域的研究已十分活跃，并且正如先前文章所述，一些临床试验已经取得了令人振奋的结果。

基于液体活检的多癌种早期检测（multi-cancer early detection，MCED）使用单一血液样本对多种癌症类型开展早期检测。目前已有几种MCED检测方法处于研发阶段，分别利用不同技术以识别癌症相关的异常cfDNA特征，例如异常DNA甲基化。研究表明，异常DNA甲基化模式是癌细胞的特征之一。最近的一项研究比较了多种早期检测方法，并认为甲基化检测方法最具前景。

在2023年AACR年会上，研究人员展示了一项MCED检测相关的研究，该研究使用了一种新平台分析DNA甲基化。既往的大多数检验方法都需要在测序前对DNA进行化学处理，而该平台无需化学或酶处理即可捕获甲基化的cfDNA分子。

该研究报告人、来自范德比尔特大学医学中心及范德比尔特-英格拉姆癌症中心（Vanderbilt-Ingram Cancer Center）的Ben Ho Park博士（MD, PhD）表示，这一新平台在具备成本效益的同时，也能保障cfDNA的质量。

作者进行了一项回顾性研究，评估该平台在约4000人的队列中检测12种癌症类型的能力，受试者包括新确诊、未经治疗的癌症患者以及年龄和性别匹配的对照组。约50%的癌症病例属于早期阶段。

研究表明，该检测方法可准确区分癌症和非癌症，识别的癌症种类包括I期和II期癌症，以及脱落cfDNA数量一般较少、较难通过MCED检出的几种癌症，如膀胱癌、乳腺癌、肾癌、前列腺癌和子宫内膜癌。

通过研究cfdna片段的大小发现癌症

cfDNA存在于不同大小的片段中。这些片段在基因组中的大小和模式称为“片段组”（fragmentome），对其的分析可帮助检测癌症。研究人员最近开发了一种基于机器学习的方法，称为DNA片段早期截获评估（DNA evaluation of fragments for early interception，DELFI），并成功应用其检测不同阶段和亚型的肺癌，灵敏度较高。

该模型根据片段特征为每位患者生成了一个分数，称为DELFI分数。作者发现，无论是在高风险组还是在平均风险组，癌症患者（包括早期HCC）的DELFI得分都明显高于未患癌者。DELFI方法检测癌症的灵敏度较高，优于甲胎蛋白生物标志物。

发表于Cancer Discovery的一项研究中，作者使用DELFI方法进行了肝癌的检测。该研究分析了75名肝细胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）患者和426名未患癌受试者（其中133人患有肝硬化和病毒性肝炎等增加HCC风险的疾病）的cfDNA样本。

作者认为，片段组分析可作为一种成本效益较高的检测方法，用于改进肝癌筛查和对高危人群的主动监测。

利用细胞外囊泡作为液体活检分析物来源

除CTC和ctDNA外，研究人员还在探索液体活检所需循环生物标志物和分析物的其它来源。

细胞外囊泡（Extracellular vesicle，EV）是由膜包裹的颗粒物，可被大多数类型的细胞释放，携带不同类型的分子，包括蛋白质、脂质和核酸。EV最初被认为是清除细胞废物的一种方式，但事实上它在细胞间通信中发挥着关键作用，是细胞间交换信息和物质的微小“邮包”。鉴于肿瘤会释放EV至血液中，研究人员正在评估是否可将此类EV的分子装载物（cargo）作为肿瘤衍生物的来源。

与CTC和ctDNA相比，EV用于液体活检具备一些优势。与CTC相比，EV在血液循环中的含量更高，而且由于其结构特征，即使在恶劣的肿瘤微环境条件下也能保持稳定。此外，它们所装载的分子还能反映来源细胞的生理状态。

一些研究表明，EV（evDNA）中存在的完整DNA分子可用于检测癌症突变。例如，一项研究评估了evDNA在结肠癌诊断和监测方面的应用。结果显示，相比使用cfDNA的检测，使用evDNA得到的KRAS突变检测率更高。

目前研究人员正在评估几种EV来源的microRNA，尝试将其作为癌症诊断和预后的生物标志物。此外，研究人员还在尝试对EV来源长RNA（EV-derived long RNA，evlRNA）进行测序，这些RNA中包括信使RNA（messenger RNA ，mRNA）、环状RNA和长非编码RNA。

一项研究比较了早期肺腺癌患者术前提取的evlRNA和来自对照组受试者的evlRNA。研究人员重点分析了癌症组和对照组之间存在表达差异的蛋白编码mRNA，并通过23个基因的集（panel）建立了一个机器学习模型。该基因集能以较高的灵敏度、特异性和准确性区分肺腺癌样本与对照样本，表明它可能对早期肺腺癌有诊断价值，并且通过将evlRNA测序与低剂量计算机断层扫描相结合，还能降低肺癌筛查中的假阳性率。

将EV应用于液体活检面临的一个重大挑战是其复杂的分离过程。研究人员正在研究分离EV的新方法，以区分肿瘤来源的EV和来自正常细胞的EV，并对其内容物进行分析。

非肿瘤生物标记物

血小板除了具有凝血功能外，还在癌症过程中发挥着促进癌症转移的积极作用。在此过程中，它们会吸收肿瘤细胞释放的核酸和蛋白质。此外，虽然血小板没有细胞核，但它们含有mRNA，也能合成蛋白质。研究人员正尝试将此类肿瘤诱导血小板（tumor-educated platelet，TEP）作为液体活检的生物资源之一。

目前已有一个研究小组开发了名为“thromboSeq”的RNA测序方法，用于分析TEP的mRNA含量以诊断癌症。在一项后续研究中，他们发现ThromboSeq可检出多达18种癌症类型。使用该方法检测到了三分之二的I-IV期癌症患者和一半的I-III期肿瘤患者的癌症信号。这种方法还能在80%以上的患者中正确判定五种不同类型肿瘤的原发部位（转移性肿瘤患者的准确率更高）。在这项研究中，TEP RNA测序所表现出的性能与其他液体活检方法不相上下，据作者称，TEP RNA分析可以作为其他癌症检测生物标记物的补充。

提高液体活检的灵敏度

液体活检应用于临床面临的一个问题是，血液中的cfDNA含量非常低。2023年AACR年会上报告的一项研究表明，在采血前使用先导剂（priming agent）可提高cfDNA的回收率。该制剂由工程化单克隆抗体组成，可在血液循环中持续存在并与cfDNA结合，防止其被迅速从血液中清除。肿瘤小鼠的实验表明，上述先导剂方案使ctDNA的回收率提高了19倍，有效提高了癌症检测的灵敏度，表明先导剂是有效提升液体活检灵敏度、扩大其应用范围的可行方案。

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责任编辑：肿瘤资讯-Bree
排版编辑：肿瘤资讯-Astrid

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