液體活檢開啟癌癥早期診斷大門
日期：2016-04-26 09:26:04
肺部活檢是一個侵入性的痛苦過程，對一位80歲的老太太來說尤其如此。但是通過穿刺性檢查，腫瘤學家Geoffrey Oxnard給患者開出了一種相對應的靶向藥物。經過治療，患者的腫瘤似乎消失了。
然而，一段時間后，這位80歲的老人又帶著病痛再次來到Oxnard的診所。醫療診斷表明，癌癥又回來了，而如果要了解癌癥的耐藥性，就需要再做一次肺部穿刺。
但這一次，在美國馬薩諸塞州波士頓達納法博癌癥中心工作的Oxnard給患者提供了一個新選擇：“我們檢查一下您的血液吧。”他僅僅采集了一些血液樣本，進行了“血液活檢”。在不到一天的時間里，他就發現了產生微量突變的腫瘤DNA，正是這種突變導致腫瘤產生耐藥性。幸運的是，有一種靶向治療這種突變的藥物正在進行臨床研究。Oxnard設法讓病人參加了這項研究，使她的病情再次得到緩解。
科學家發現，部分腫瘤細胞甚至是整個細胞會脫離原始腫瘤細胞，進入血液，由此血液活檢應運而生。通過這種方法，能夠采集血液樣本分析腫瘤DNA的基因特征，從而避免固體腫瘤穿刺活檢方法。
現在，基因組測序技術的快速發展已經讓這種方法可以被應用到臨床。其中主要有三個探索方向：分析循環的腫瘤DNA、在血液中檢測整個腫瘤細胞以及捕捉腫瘤釋放的胞外體小囊泡。科學家已經發現，血小板或許能夠提供癌癥線索。
科學家知道，血小板在出血后具有凝血作用，但卻不知道它們還具有超凡的“大食量”。所以當Tom Würdinger在荷蘭阿姆斯特丹自由大學醫學中心成立實驗室之后，他非常吃驚地觀測到血小板會吞噬含有腫瘤RNA的小分子。如果血小板能夠吸收腫瘤的轉錄物，它們就可能提供一種珍貴的診斷技術，Würdinger想到。
而且，血液活檢還更加快捷、方便，并能將患者的痛苦降到最低。此外，它們還能讓臨床醫生密切監測腫瘤如何對治療過程產生應答，從而預測癌癥復發幾率。長遠來看，醫生甚至還能在個人發現癥狀之前，利用血液活檢在患病初期發現潛伏的腫瘤細胞。
自由漂移的DNA
DNA碎片經常會流入血液。這種基因“廢棄物”在健康人體內也普遍存在，而且可能來自于身體的任何部位。中國香港中文大學化學病理學家盧煜明意識到，如果孕婦的血小板會釋放胎兒的DNA，那么腫瘤可能也會流出DNA。盧煜明由此率先開啟了無創DNA檢測的先河，通過非侵入性方法，對未出生嬰兒的染色體異常進行產前檢測，現在這種方法已經廣泛使用。在此過程中，這種檢測方法也產生了未曾料到的信息，一些準媽媽被檢測出患有癌癥。
隨后，更加精準的下一代測序方法的到來，則讓通過血液檢測自由流動的腫瘤DNA變得可行，因為這種測序技術能夠區別腫瘤基因組序列和常規DNA序列的差異。此外，數字聚合酶鏈反應（dPCR）也讓研究人員能夠診斷或量化具體的腫瘤DNA大小，即便其在血液中的整體含量僅有0.1%。
“這些是非常敏感的實驗。”紐約大學蘭貢醫學中心皮膚科醫生David Polsk說，“這是因為它們在實驗室中的作用如此之大，臨床醫生為它們感到激動。”
當前，盡管一些血液檢測正在悄然進入市場，但血液活檢仍主要局限于基礎研究以及臨床研究的背景中。加州圣迭戈醫療診斷公司Pathway Genomics因為直接向消費者推廣其血液檢測方法，而在2015年9月遭到美國食藥監局（FDA）的嚴厲批評。該監管機構稱，其推出的價值699美元的癌癥截擊診斷檢測方法，針對的是存在較高癌癥風險，但卻仍然健康的人群，而這種技術尚未得到批準向消費者開放，而且在臨床上尚未獲得足夠證據。該公司則回應稱，這是由醫生參與的臨床試驗，并未采用直接向消費者推廣的模式。
現在，盧煜明正在完成一項有2萬人參與的鼻咽癌檢測項目，這是中國南方地區一種常見的頭部和頸部癌癥。在2013年的一項研究中，盧煜明的團隊對1300個健康人進行了檢測，發現其中3人處于早期癌癥階段。盧煜明很快將報告其研究成果。“我們能夠在癌癥發病早期發現其行跡，這是一個了不起的進展。”他說。因為95%的患者在這一發病階段接受治療后都能存活下來。他補充說，現在檢測出的病人已經得到了盡快的治療，他們現在生活得很健康。
發現復發萌芽
跟蹤患者的循環DNA還改變了早期診斷癌癥轉移的可能性，這種病情往往需要反復侵入性穿刺活檢。過去幾年，科學家一直在研究循環DNA，以此發現女性經過治療后假定已無癌癥的病例的潛在復發跡象。“這是早期診斷癌癥轉移或復發所邁出的重要一步。”密歇根大學衛生系腫瘤專家Muneesh Tewari說。
在2015年的一項研究中，對20名乳腺癌患者的血檢揭示了癌癥復發的跡象，這比常規臨床檢測手段診斷時間提前了3年。相關的生物標記是循環DNA中的染色體重組。這些重組似乎會在癌癥發展早期出現，科學家可以利用它們設計進行dPCR測試的引物。
“我們認為，循環腫瘤DNA應該是一種分辨乳腺癌復發的良好生物標記，而這在此前并未得到展示。當我們觀察到這一現象時感到非常激動。”瑞典蘭德大學帶領這項研究的專家Lao Saal說。“如果能夠提前3年發現癌癥轉移或復發，人們會覺得這樣可能會在臨床治療上帶來完全不同的結果。”
另一項有55名乳腺癌患者參與的研究提前8個月發現了復發癥狀，該研究也利用dPCR對突變進行了檢測。“有20%的女性乳腺癌患者最終會因此死亡。”發表該成果的英國倫敦癌癥研究中心的Nicholas Turner說，“我們迫切需要對當前的診斷方式難以發揮作用的20%的女性進行更多了解。”
血液檢測在臨床治療方面正在找到自己的立足點，當前對預定義基因變化進行搜索可能給患者的生命帶來哪些影響尚不清楚，Tewari說。腫瘤耐藥可能來自于今天的檢測手段尚未能覆蓋的變異，因為需要探索下一代測序方式，監測所有可行的癌癥變異，Turner說。
分離的細胞
事實上，自由飄移腫瘤DNA發現的時間并不長，科學家在1869年首次報告稱在血液中發現腫瘤細胞。文獻中記錄了40多種設備可用于分離腫瘤細胞。長期以來，科學家一直在探索這個概念，即血液中的腫瘤數量可能用于評估患者癌癥的攻擊性。
然而，臨床試驗結果卻令人沮喪。例如，2014年，美國國家癌癥研究所西南腫瘤研究團隊發表的一項研究指出，通過捕獲和計量乳腺癌復發者血液中的腫瘤細胞，很可能找到一些人可能存在的更加具有攻擊性的癌癥分支。然而，盡管對這些女性進行了另一輪的化學療法，卻沒能改善她們的結果。從這項研究中，人們總結認為，將計量腫瘤細胞作為預測方法沒有使用價值，斯坦福大學臨床腫瘤學家Stefanie Jeffrey說。但她補充說，這一結論過于倉促，很可能是其余的治療沒有發揮作用。然而，美國臨床腫瘤學會卻并不建議通過計量腫瘤細胞幫助指導治療。
與單純計量細胞不同，一種更好的方法是測量腫瘤細胞的DNA或是RNA，從而提供了解導致患者癌癥基因變異的更多信息。因為分離技術的發展，研究人員可以從患者那里得到更多活細胞，這足以讓他們培養這些細胞或將其移植到小鼠體內，研究其功能特征。
第三種血液活檢方式指向胞外體。它們是由所有活細胞留下的小囊泡，其中包括與腫瘤母細胞相似的囊泡，它們含有DNA、RNA和蛋白質。當前，這些胞外體很大程度上仍未得到了解，但是基于胞外體的癌癥測試已經實現了商業化。
每種檢測方式都開啟了了解生物學及疾病過程的不同窗口，Tewari說。現在，更加精細的技術仍待進一步發展，但是臨床醫生對于今天血液活檢能夠發揮的作用仍然非常興奮。“它們在幫助患者獲得正確的療法方面發揮著強大的作用。”Oxnard說。
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