ctDNA:实现肿瘤精准医疗的新途径

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  现代医学研究表明,恶性肿瘤是一种遗传性疾病:一方面家族遗传性肿瘤的发生发展源于肿瘤易感基因存在生殖系变异;另一方面,所有恶性肿瘤的发生、发展、转移与众多肿瘤驱动基因的致病变异具有直接关系。数十年来,科研人员一直都在寻找能够很好地反映肿瘤情况的生物标志物,现有的侵入性穿刺活检(invasive biopsy)不仅对人体伤害大,只能检测较晚期的肿瘤,导致治疗滞后,治愈率一直上不去,而且一次性的肿瘤组织活检无法对肿瘤进行实时监控,准确掌握肿瘤发生发展的动态过程。通过对肿瘤相关基因进行高效检测,进而达到肿瘤精准预防、精准筛查、精准诊断、精准治疗以及疗效的精准监控是现代肿瘤临床诊疗工作的迫切需求。
  近年来,科学家发现凋亡或坏死的肿瘤细胞会将胞内小片段DNA释放入血液循环系统,这些DNA即循环肿瘤DNA(circulating tumor DNA,ctDNA)。ctDNA是一种具备广泛应用前景、高敏感性、高特异性的肿瘤生物样本来源。利用ctDNA进行肿瘤相关生物学检测的技术,即为液体活检(liquid biopsy)。
  到目前为止,已有多种技术手段可用于ctDNA检测。高特异性及高敏感性的检测方法如BEAMing Safe-SeqS、TamSeq及数字PCR(ddPCR)等均可用于检测单核苷酸变异(single nucleaotide variation,SNV),而全基因组测序(whole genome sequencing,WGS)则用于肿瘤基因组拷贝数变异(copy number variation,CNV)的检测。总体而言,目前利用ctDNA进行肿瘤基因检测大致有两种策略:一种是靶向测序(target sequencing),即将多个(几十、上百或几百个肿瘤驱动基因)包括在一起组成一个基因组合(panel),通过测序发现存在于这些确定基因的驱动变异(driver mutation)并用于疾病的诊断、靶向药物的选择和耐药监测等目的;另一种为非靶向测序,如通过比较基因组杂交技术(comparative genome hybridization, CGH)、WGS或全外显子组测序(whole exome sequencing,WES)等方法进行肿瘤全基因组基因变异的全面检测以期发现肿瘤基因的驱动变异。利用ctDNA进行液体活检在肿瘤临床诊疗过程中具有极其重要的意义,但仍存在一些亟待克服的挑战。其中,最大的技术挑战是要从大量的血浆游离DNA(cell-free DNA,cfDNA)中识别含量极低的ctDNA,并设计合适的panel以实现高灵敏度、高特异性的肿瘤相关基因驱动变异的检测。
  近期,Johns Hopkins的研究人员利用ddPCR技术对640例不同肿瘤患者的ctDNA进行肿瘤基因变异的深入分析,用以评估利用ctDNA进行肿瘤基因检测中的性能。结果表明:应用ddPCR技术在局部性肿瘤中(结直肠癌、胃食管癌、胰腺癌和乳腺癌)ctDNA突变的检出率为48%-73%,但该检出率仍不能满足早期癌症的检测要求。因此,许多团队正在探索灵敏性更高的基于ctDNA的突变检测技术。例如Maximilian Diehn团队开发了通过深度测序进行癌症个体化分析的技术(CAPP-seq)检测ctDNA中基因突变。研究者对不同阶段的非小细胞肺癌(NSCLC)进行CAPP-Seq验证,所有II-IV期的NSCLC患者突变检测灵敏度为100%,I期的NSCLC患者突变检测灵敏度为50%,甚至当ctDNA中基因突变频率降低至~0.02%时仍具有96%特异性。另外,在Reinert及其同事进行的术后监测研究中,利用ddPCR检测6个复发及5个未复发结直肠癌患者的151个血浆样本,发现相较于普通随访,ctDNA可提早数月检测到肿瘤复发。
  目前,利用ctDNA开展液体活检尚处于临床应用的初期或前期,但对于不易、或已丧失获取活体组织机会的肿瘤患者而言,液体活检或许可以作为替代方法对此类患者进行肿瘤基因诊断,从而得到更好的临床治疗和照顾。此外,液体活检将给肿瘤高危人群进行筛查提供宝贵的机会,并可减少现有检查方法的副作用(如乳房X射线辐射)及费用成本。展望未来, ctDNA“液体活检”将对临床肿瘤的日常诊疗工作产生革命性的影响。
 
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责任编辑: 夢奕新
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