標準程序（tissuebiopsy）根本不足以判斷癌癥的預后情況。而且活檢得到的是靜態(tài)信息，無(wú)法準確反映癌癥的演化。在這種情況下，ctDNA就成為了科學(xué)家們的新希望，它能為人們揭示更多的癌癥信息，甚至跟蹤癌癥的發(fā)展。

如果能夠得到充分利用，血液循環(huán)中的腫瘤DNA將為癌癥治療帶來(lái)一場(chǎng)變革。

2012年，英國癌癥研究所的CharlesSwanton在對腎臟腫瘤進(jìn)行DNA測序時(shí)發(fā)現，單個(gè)腫瘤中存在著(zhù)驚人的遺傳學(xué)多樣性，只有三分之一的突變是整體共有的。此外，癌轉移形成的二級腫瘤也與原發(fā)瘤大相徑庭。

ctDNA是什么

癌細胞在破裂和死亡時(shí)，會(huì )釋放出循環(huán)腫瘤DNA（ctDNA）等內容物，這種ctDNA是飄浮在血液中的基因組片段。細胞殘骸一般由清道夫細胞（如巨噬細胞）清除，然而腫瘤很大細胞增殖又很快，導致清道夫細胞應付不過(guò)來(lái)。

對血液中的腫瘤DNA進(jìn)行檢測和測序，可以幫助人們通過(guò)取血得到更全面的癌癥信息，告訴醫生治療是否已經(jīng)起作用，腫瘤有沒(méi)有演化出抗性。

當然這一技術(shù)的應用也面臨著(zhù)一些問(wèn)題。舉例來(lái)說(shuō)，不同人的ctDNA水平差異較大，而且ctDNA并不那么容易檢測，特別是在腫瘤的早期階段。另外，人們還需要在更大型的研究中進(jìn)行驗證，看ctDNA是否給出了足夠準確的信息。

如果能夠克服上述障礙，醫生們將能根據ctDNA進(jìn)行更好的治療，隨著(zhù)癌癥的演化調整治療策略，JohnsHopkins大學(xué)的VictorVelculescu說(shuō)。“這種技術(shù)可以幫助人們最終實(shí)現個(gè)性化醫療，為癌癥領(lǐng)域帶來(lái)一場(chǎng)新的變革。”

ctDNA發(fā)展簡(jiǎn)史

1948年科學(xué)家們首次發(fā)現人體血液中存在著(zhù)循環(huán)DNA，癌癥患者的循環(huán)DNA則發(fā)現于1977年。在那之后又過(guò)了17年，人們才發(fā)現這些DNA含有癌癥的標志性突變，說(shuō)明它們來(lái)自于腫瘤。

最開(kāi)始，循環(huán)DNA的實(shí)際應用并不在癌癥領(lǐng)域。鑒于腫瘤DNA會(huì )流入血液，香港中文大學(xué)的盧煜明（DennisLo）教授推測胎兒DNA應該也能進(jìn)入血液。1997年他向人們成功展示，孕婦血液中攜帶著(zhù)男性胎兒的Y染色體。這一發(fā)現允許醫生們在懷孕初期通過(guò)無(wú)創(chuàng )方式檢測胎兒的性別，甚至篩查唐氏綜合癥等發(fā)育疾病。這是產(chǎn)前診斷領(lǐng)域的一次革命。

“癌癥研究后來(lái)才跟上進(jìn)度，”英國癌癥研究所NitzanRosenfeld說(shuō)。這是因為腫瘤DNA比胎兒DNA更難檢測，而且早期的測序技術(shù)還不夠準確可靠。

近十年來(lái)隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，DNA檢測技術(shù)已經(jīng)足夠靈敏。舉例來(lái)說(shuō)，BEAMing擴增法可將循環(huán)DNA連在磁珠上，然后進(jìn)行分離和計數。即使健康細胞DNA與ctDNA的比值達到10,000：1，BEAMing擴增法也可以有效檢測出ctDNA來(lái)。

BEAMing擴增法是JohnsHopkins大學(xué)的BertVogelstein和KennethKinzler開(kāi)發(fā)的。2007年，他們用這一技術(shù)對18名腸癌患者的ctDNA進(jìn)行了跟蹤。手術(shù)后這些患者的ctDNA水平下降了99%，其中許多患者的ctDNA并沒(méi)有完全消失。研究顯示，手術(shù)后仍檢測得到ctDNA的患者，基本上都出現了癌癥復發(fā)。但手術(shù)后沒(méi)有檢測到ctDNA的患者，腸癌并沒(méi)有復發(fā)。

這說(shuō)明ctDNA能夠展現患者對手術(shù)的應答情況，告知醫生他們是否需要進(jìn)行化療。研究者們很快也在其他癌癥類(lèi)型中得到了類(lèi)似的結果。Rosenfel等人發(fā)現，ctDNA能夠提供晚期卵巢癌和乳腺癌的準確信息。而Diaz等人在至少75%的晚期腫瘤患者中檢測了ctDNA，涉及了多種器官，比如胰腺、膀胱、皮膚、胃、食道、肝臟和頭頸。（腦癌除外，因為血腦屏障使腫瘤DNA無(wú)法進(jìn)入血液。）

ctDNA有何優(yōu)勢

循環(huán)DNA將比人們幾十年來(lái)鑒定的蛋白指標更加好用，因為ctDNA檢測很少有假陽(yáng)性。此外，ctDNA半衰期只有不到兩小時(shí)，而絕大多數蛋白指標能在血液中存在幾個(gè)星期，可見(jiàn)ctDNA能更清晰的反映腫瘤的當前信息。有研究表明，在檢測乳腺癌和腸癌時(shí)，ctDNA比蛋白質(zhì)指標更靈敏，還可以跟蹤腫瘤的消失、擴散和復發(fā)。

血液中的循環(huán)腫瘤細胞也是癌癥研究的一大熱點(diǎn)。不過(guò)，ctDNA比循環(huán)腫瘤細胞還要靈敏，數量也更多，更適合成為癌癥的生物學(xué)指標。

ctDNA的最大優(yōu)勢在于，能夠對腫瘤的演化和適應性改變進(jìn)行監控。這樣的研究可以回答許多困擾科學(xué)家多年的問(wèn)題，比如，為何那么多靶向性治療都以失敗告終，癌癥是怎樣發(fā)展出抗性的等等。

EGFR在細胞生長(cháng)和分裂中起到了重要的作用，在癌細胞中特別活躍。Gefitinib和panitumumab是阻斷EGFR的抗癌藥物，這些藥物起初都能有效治療患者。但幾個(gè)月后，癌癥就會(huì )通過(guò)其他基因突變（例如KRAS）對它們產(chǎn)生抗性。

要監控患者的癌癥發(fā)展，醫生們目前得進(jìn)行多次活檢，以決定下一步的治療策略。然而癌癥晚期患者通常有好幾個(gè)需要檢測的腫瘤，單個(gè)腫瘤中也可能存在不同的抵抗機制。更重要的是，活檢有一定的風(fēng)險性，難以用于肺部等脆弱的器官。相比之下，血檢就容易多了。

2012年，Diaz研究團隊對接受EGFR抑制劑治療的患者進(jìn)行ctDNA分析。他們發(fā)現了42種與癌癥抗性有關(guān)的KRAS突變，利用這些突變可以比傳統方法早五個(gè)月發(fā)現腫瘤的變化。Rosenfeld團隊則收集了六名晚期乳腺癌、肺癌和卵巢癌患者的血樣，并且進(jìn)行了完整的外顯子組測序。他們由此揭示了癌癥抗性的發(fā)展路徑，例如癌細胞出現突變，阻止藥物與其目標結合。

如果醫生們能夠及時(shí)發(fā)現癌癥的抗性，就可以早點(diǎn)停用已經(jīng)不起作用的昂貴藥物。研究癌癥抗性背后的突變，還有助于開(kāi)發(fā)更有效的癌癥療法或者藥物組合。“我們的目標是將癌癥從一種致命疾病轉變?yōu)橐环N慢性病，”Velculescu說(shuō)。“當治療不起作用時(shí)，可以換用其他的治療途徑。”

科學(xué)家們逐漸發(fā)現，腫瘤有著(zhù)很高的異質(zhì)性，標準程序（tissuebiopsy）根本不足以判斷癌癥的預后情況。而且活檢得到的是靜態(tài)信息，無(wú)法準確反映癌癥的演化。在這種情況下，ctDNA就成為了科學(xué)家們的新希望，它能為人們揭示更多的癌癥信息，甚至跟蹤癌癥的發(fā)展。

如果能夠得到充分利用，血液循環(huán)中的腫瘤DNA將為癌癥治療帶來(lái)一場(chǎng)變革。

理想與現實(shí)

潛力巨大，但目前ctDNA還無(wú)法成為臨床上的主要診療手段。這是因為，最靈敏的ctDNA檢測（例如BEAMing）需要事先知道想要檢測的突變，但獲得這樣的信息又相當麻煩。外顯子組測序不需要預先知道任何信息，但檢測罕見(jiàn)突變的需求深度測序，這樣做的成本非常高。

斯坦福大學(xué)的MaximilianDiehn決定將上述兩種方法的優(yōu)點(diǎn)結合起來(lái)。他的研究團隊發(fā)現，基因組有一小部分（僅0.004%）在肺癌中反復突變。在獲得患者血樣之后，對這一部分進(jìn)行深度測序，能夠以低廉的成本檢測罕見(jiàn)突變。目前，該團隊正在嘗試將類(lèi)似技術(shù)用于其他類(lèi)型的癌癥，并在臨床試驗中加以驗證。

幾乎所有的活檢技術(shù)，都不能很好的檢測早期癌癥。ctDNA在一項研究中檢測出了所有II級以上的肺癌，但只檢測出了一半的I級腫瘤，這多半是因為晚期癌癥能釋放出更多的DNA。這個(gè)問(wèn)題無(wú)意會(huì )限制ctDNA在癌癥篩查中的應用。

在ctDNA走入臨床之前，還有一些其他的問(wèn)題有待解決。例如，ctDNA是否能真實(shí)反映癌癥的特征？轉移瘤是否和原發(fā)瘤釋放同樣多的DNA？Diaz指出，人們需要在患者死后快速對所有腫瘤取樣，將其與患者生前的ctDNA進(jìn)行比較。“這將是一項艱巨任務(wù)，”他說(shuō)。

ctDNA提供的信息是否真的能夠挽救患者生命或者提高他們的生活質(zhì)量呢？“光監控腫瘤是不夠的，”JohnsHopkins大學(xué)的腫瘤學(xué)家LuisDiaz說(shuō)。“實(shí)際應用才是我們面臨的真正挑戰。”

目前，癌癥的靶向性治療還遠遠跟不上科學(xué)家們的癌癥研究。如何將研究成果轉化為醫療進(jìn)步，這也是ctDNA研究中最現實(shí)的一個(gè)問(wèn)題。

ctDNA可能一時(shí)半會(huì )兒還無(wú)法決定癌癥的治療，不過(guò)它仍不失為一個(gè)寶貴的研究工具。越來(lái)越多的醫生正在把ctDNA采集列入自己的常規操作中。