頭頸部腫瘤包括頸部腫瘤、耳鼻喉科腫瘤以及口腔頜面部腫瘤三大部分,據世界衛生組織(WHO)評估近年我國頭頸部腫瘤的年發(fā)病率為每10萬(wàn)人中15.22人次(15.22/10萬(wàn)),占全身惡性腫瘤的4.45%。早期無(wú)明顯臨床癥狀,目前其治療方案是以手術(shù)治療為輔,放療化療為主。芝加哥大學(xué)醫學(xué)院的報道顯示即使行手術(shù)或局部放化療,其遠端轉移轉移率仍高達4-23%,且往往提示著(zhù)不良的預后【1,2】。由于臨床確診的頭頸部腫瘤主要為進(jìn)展期,從而失去了最佳治療的時(shí)機,而頭頸部腫瘤的臨床常見(jiàn)致殘、致死的主要原因為腫瘤的復發(fā)和轉移。外周血循環(huán)腫瘤細胞(circulatingtumorcells,CTCs)被認為與惡性腫瘤的復發(fā)、轉移密切相關(guān),因其對腫瘤的早期診斷、臨床分期、復發(fā)轉移和耐藥監測、預后判斷、開(kāi)發(fā)新的治療靶點(diǎn)具有重要價(jià)值。美晶醫療與臨床合作代表就目前CTCs檢測技術(shù)在腫瘤輔助診療和預后的意義進(jìn)行歸納總結,以期為今后腫瘤的復發(fā)轉移和耐藥監測、預后判斷,治療策略的及時(shí)調整,開(kāi)發(fā)新的治療靶點(diǎn)提供新的思路和重要依據。
頭頸部腫瘤包括頸部腫瘤、耳鼻喉科腫瘤以及口腔頜面部腫瘤三大部分。比較常見(jiàn)的是:甲狀腺腫瘤,喉癌、副鼻竇癌及各種口腔癌(如舌癌、牙齦癌、頰癌等,見(jiàn)圖1)。
圖1:頭頸部淋巴結與組織示意圖(源自中國醫學(xué)科學(xué)院腫瘤醫院頭頸部腫瘤放射治療圖譜)
因此,頭頸部腫瘤的原發(fā)部位與病理類(lèi)型居全身腫瘤之首。同時(shí),頭頸部重要器官比較集中,解剖關(guān)系復雜,治療方法各異。
據WHO評估,我國近年頭頸部腫瘤的年發(fā)病率為每10萬(wàn)人中15.22人次(15.22/10萬(wàn)),占全身惡性腫瘤的4.45%。按部位,頭頸腫瘤的發(fā)病依次為喉(32.1%)、甲狀腺(19.6%)、口腔(16.1%)、鼻咽(14.9%)、鼻腔副鼻竇(6.6%)、大涎腺(4.2%)、口腔(3.3%)、眼(1.52%)、下咽(1.5%)。在性別上,除甲狀腺腫瘤女性(14.2%)明顯多于男性(5.40%)外(見(jiàn)圖2),其余以男性居多。
頭頸部腫瘤病灶部位和頻率統計
其病因尚未查清,有人認為與
遺傳因素有關(guān);長(cháng)期接觸有害的化學(xué)氣體及吸煙,亦為誘發(fā)因素之一。
什么是循環(huán)腫瘤細胞
循環(huán)腫瘤細胞(circulatingtumorcells,CTCs)是指從原發(fā)性實(shí)體瘤或轉移灶釋放,突破血管從而進(jìn)入外周循環(huán)血的腫瘤細胞。
由于CTCs的稀有性,抗原異質(zhì)性而難以富集/捕獲,研究者早期主要致力于CTCs的富集與捕獲。
目前CTCs已成為多種類(lèi)型癌癥,如乳腺癌,肺癌,前列腺癌和結腸直腸癌對于良、惡性腫瘤的鑒別有一定的提示價(jià)值。
美晶醫療與寧波市第二醫院放化療科,李惠利東部醫院及寧波七院胃腸外科的臨床合作中對不能手術(shù)或不愿手術(shù)的局部進(jìn)展期胃癌患者進(jìn)行同步放化療,并觀(guān)察療效和不良反應,取得了較好的效果,發(fā)現CTCs在胃癌的預后評估及個(gè)體化治療,療效監控等方面具有重要的臨床意義。但CTC在頭頸部腫瘤中的研究相對較少。
本文主要從CTCs的特性、檢測手段及其在頭頸部腫瘤中的應用進(jìn)行概述。
1.循環(huán)腫瘤細胞的特性與檢測手段
自1869年Ashworth首次報道外周血循環(huán)腫瘤細胞(circulatingtumorcell,CTCs)的發(fā)現以來(lái),關(guān)于CTCs的出現是”腫瘤轉移擴散“還是僅為原發(fā)病灶脫離的”單純腫瘤細胞“的問(wèn)題已經(jīng)討論了近半個(gè)世紀之久。
在過(guò)去的10數年,伴隨著(zhù)分子病理學(xué),免疫細胞組化等高敏技術(shù)的誕生,又重新燃起了CTCs臨床意義的研究熱潮。1996年Abati【3】等提出盡管外周血中僅有非常少的一部分CTC能存活下來(lái)并形成轉移灶,但是CTC的存在就可能為轉移額發(fā)生提供了基礎,且近年的許多研究證實(shí)CTC的出現與患者的預后呈正向相關(guān),美國德州大學(xué)MDAdeson病院的Christfani等數個(gè)研究團隊證明,乳腺癌,結直腸癌患者CTC輔助臨床診斷可以作為一個(gè)獨立的預后指標。
腫瘤細胞從原發(fā)灶生長(cháng)至發(fā)生轉移與其他惡性腫瘤往往經(jīng)歷原發(fā)灶的原位生長(cháng)(原位癌)、突破基底膜成為浸潤癌、腫瘤細胞突破血管內皮細胞從而進(jìn)入血液循環(huán)、隨血液在全身播散的腫瘤細胞滯留于遠處器官的毛細血管、在轉移灶的定植和生長(cháng)等惡性行為。
在這一過(guò)程中,CTCs被認為與惡性腫瘤的復發(fā)、轉移密切相關(guān),因其對腫瘤的早期診斷、臨床分期、復發(fā)轉移和耐藥監測、預后判斷、開(kāi)發(fā)新的治療靶點(diǎn)具有重要價(jià)值。
2012年德國海德堡大學(xué)普外科臟器與移植專(zhuān)業(yè)的Steiner團隊在LangenbecksArchSurg上發(fā)表的研究指出【4】,每克原發(fā)腫瘤灶或轉移灶每天約有106個(gè)CTC脫落進(jìn)入外周血循環(huán),而90%的CTC因為人體的免疫調節系統和自身凋亡而失去活力,且CTC在外周血細胞中陽(yáng)性率較低,與正常血細胞的比值約千萬(wàn)分之一到億分之一之間。
目前CTCs檢測技術(shù)主要分為物理學(xué)模式(如以細胞大小差異和過(guò)濾為基礎的方法等),正向/負向篩選模式或借助微流控芯片(CTC-Chip)。
作為中國自主研發(fā)的自動(dòng)化循環(huán)腫瘤細胞檢測系統,美晶醫療CellRichTM循環(huán)腫瘤細胞檢測系統采用免疫納米磁顆粒并結合先進(jìn)的微流體芯片設計專(zhuān)利技術(shù)對微量細胞進(jìn)行捕獲和分析,是一種先進(jìn)的循環(huán)腫瘤細胞檢測與分析平臺。該平臺具備正負向細胞篩選模式:在正向篩選模式中,通過(guò)將循環(huán)腫瘤細胞上的特異抗原與納米磁顆粒上的特異性抗體相結合,借助微流控專(zhuān)利技術(shù)使得含有腫瘤細胞的生物樣本通過(guò)梯度磁場(chǎng),從而將循環(huán)腫瘤細胞從血液或其他背景液中篩選出來(lái)。
在負向篩選模式中,通過(guò)對生物體液樣本進(jìn)行紅細胞裂解處理,配合使用與白細胞、紅細胞或血小板等特異性結合的免疫微珠等技術(shù)手段將循環(huán)腫瘤細胞之外的細胞進(jìn)行去除,從而消除背景干擾對循環(huán)腫瘤細胞進(jìn)行檢測的技術(shù)手段。而此檢測技術(shù)開(kāi)發(fā)完成后,將與現有循環(huán)腫瘤細胞檢測系統形成良好的互補和完善。更多細節詳見(jiàn)美晶醫療轉化醫學(xué)網(wǎng)4月刊的基于微芯片的自動(dòng)化循環(huán)腫瘤細胞檢測系統?CellRichTM新型液體活檢平臺。
其臨床檢測模式以iFISH(原位熒光雜交),免疫熒光及PCR法應用較多,常見(jiàn)的有細胞角蛋白CK19;CK20;癌胚抗原(CEA);Suivivin;Stanniocaclcin2;MicroRNA-21;各類(lèi)人類(lèi)染色體組(如CEP7,CEP8)等。目前,其在臨床應用中最大的限制就是,缺乏特別明確的特異性標志物,以上問(wèn)題導致當前CTC的研究停滯在原始階段,對CTC的單細胞特性、分子標記物的種類(lèi)及性質(zhì)的理解均不充分,距離臨床腫瘤病癥診療的轉化應用仍然有距離。
2.循環(huán)腫瘤細胞在頭頸部腫瘤中的應用
頭頸部腫瘤與其它腫瘤(如乳腺癌,前列腺癌或結直腸癌)相比,過(guò)去一直認為其預后主要取決于局部復發(fā)和區域性的淋巴轉移,其遠處轉移的發(fā)生率僅在1%左右,因此關(guān)于CTC的臨床研究相對較少。
然而伴隨著(zhù)ICC(免疫熒光檢測),iFISH,PCR等高敏感,高特異性檢測技術(shù)的發(fā)現與應用,又重新激起了對CTC臨床意義的研究興趣。近年許多研究證明CTC的出現不僅與患者的預后相關(guān),還與腫瘤的組織學(xué)分級,腫瘤大小和淋巴結轉移情況包括有無(wú)遠處轉移相關(guān)聯(lián)。
Wollenbergtm,Funke,Pajonk【6】等團隊發(fā)表的多篇回顧性文獻對于頭頸部腫瘤遠處轉移的共識是:1)20世紀90年代,Berget等采用傳統的酶免檢測(例如堿性磷酸酶(AP);C26或EMA單抗的免疫熒光檢測(IF);生物素-鏈酶親和素架橋的辣根過(guò)氧化物酶(AB-PCX)模式;生物素-鏈酶親和素架橋的堿性磷酸酶(AB-AP)模式等)幾乎很難檢測到目標的CTCs(表1:酶免檢測在CTCs中的應用(引用自:FunkeIandSchrautW.JClinOncol.1998Feb;16(2):557-66.);2)伴隨著(zhù)分子病理學(xué),免疫細胞組化等高敏技術(shù)的誕生,外周血模擬試驗中質(zhì)控細胞的捕獲率已可達到95%及以上(圖3:質(zhì)控細胞捕獲效率);3)頭頸部腫瘤是一種全身性疾病,患者的遠處轉移往往發(fā)生在腫瘤分級的中后期,而且預示著(zhù)不良的預后。
因此認為遠處轉移的早期診斷對頭頸部腫瘤的預后至關(guān)重要,且遠處轉利的高發(fā)生率與更短的生存期(OS)明顯相關(guān)(圖4:CTCs與預后的關(guān)聯(lián):引用自:PLoSOne.2014Aug8)
近期寧波第七人民醫院副院長(cháng)兼外三科主任郝敬鐸醫師近日在寧波市惠民計劃的贊助下,運用美晶醫療的CellRichTM新型液體活檢平臺對轉移性腫瘤(入組數十例結直腸癌,前列腺癌,乳腺癌及頭頸部腫瘤)患者實(shí)施CTCs檢測時(shí)發(fā)現,在早期腫瘤患者中,利用影像學(xué)還未發(fā)現病灶時(shí)已經(jīng)可以在外周血中檢測到CTCs。
研究表明,在疾病的早期,外周血循環(huán)腫瘤細胞對于良、惡性腫瘤的鑒別有一定的提示價(jià)值,也有助于轉移風(fēng)險的預測和判斷;在疾病進(jìn)展和治療過(guò)程中,外周血循環(huán)腫瘤細胞能為動(dòng)態(tài)檢測病情、耐藥性等臨床診療的關(guān)鍵因素提供重要信息,有助于醫師開(kāi)展個(gè)性化的腫瘤治療。
3.循環(huán)腫瘤細胞在頭頸部鱗狀細胞癌中的應用
頭頸部鱗狀細胞癌(headandnecksquamouscellcarcinoma:SCCHN)是頭頸部最常見(jiàn)的惡性腫瘤,約占頭頸惡性腫瘤的90%,占全身惡性腫瘤的10%。
WHO統計,全球每年新增病例約65萬(wàn)例,治療方式從單一手術(shù)轉變?yōu)槭中g(shù),放化療,分子靶向治療等多學(xué)科聯(lián)合模式,任然有50-60%的患者出現原位復發(fā),區域淋巴結轉移,約有20%的患者發(fā)現遠處轉移,其5年生存率在50%左右,且近幾十年來(lái)沒(méi)有顯著(zhù)提高。因此CTCs做為可評估HNSCC的早期檢測及預后的檢測指標,而備受關(guān)注【7,8】。
2010年美國俄亥俄州國立兒童醫院頭頸部腫瘤外科Jatana團隊【9】對48例HNSCC術(shù)后患者的血液樣本進(jìn)行CTCs計數分析,隨訪(fǎng)19個(gè)月后發(fā)現沒(méi)有檢測出CTCs的患者無(wú)病生存率明顯高于檢測出CTCs的患者,兩組之間差異有統計學(xué)意義(P=0.01)。
CTCs與患者年齡、性別、腫瘤位置(口腔、口咽、喉咽、喉)、腫瘤分期、是否加輔助治療均無(wú)相關(guān)性,認為CTCs可以做為HNSCC預后不良的獨立危險因素。
其后意大利巴倫西亞大學(xué)腫瘤醫學(xué)科的Grisanti研究組在2014年發(fā)現,當CTCs數量》2個(gè)時(shí),HNSCC患者的預后比CTCs數量為0-1個(gè)的患者更差,患者的疾病無(wú)進(jìn)展生存率與總生存率也更差。經(jīng)過(guò)治療后8%的CTCs陽(yáng)性患者得到了控制(見(jiàn)圖5:化療前后CTCs數量變化與預后關(guān)聯(lián))。該實(shí)驗結果刊登在2014年注明期刊PosOne【10】。
圖5:化療前后CTCs數量變化與預后關(guān)聯(lián)(引用自PLoSOne.2014Aug8;9(8))
入組的1位頭頸部鱗狀細胞癌患者,化療前基線(xiàn)CTCs數量是3個(gè)CTCs,連續4個(gè)療程的化療后,CTCs數量上升到9個(gè),同期實(shí)施的PET-CT所見(jiàn)顯示,在左腋下與
脊髓部陰影明顯增加,預示腫瘤進(jìn)展未得到控制。調整化療方案僅一個(gè)療程,CTCs數量從9個(gè)下降到5個(gè),充分說(shuō)明了CTCs即可以作為判斷HNSCC預后的指標,又可以預測治療效果。(圖6)
圖6:CTCs的數量變化與影像學(xué)所見(jiàn)的聯(lián)合診斷,為修正患者治療方案提供參考意見(jiàn)(引用自PLoSOne.2014Aug8;9(8):e103918)
Bozec等【11】利用Cellsearch系統對49例Ⅲ/Ⅳ期HNSCC患者進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現,治療前CTCs的檢出率為16%(8/49),NO患者的檢出率5%(1/19),N1-2C檢出率為23%(7/30),但腫瘤分級之間差異無(wú)統計學(xué)意義(P=0.012)。治療(單純手術(shù)或術(shù)后聯(lián)合放化療)6個(gè)月后,13例出現復發(fā)或轉移,在這13例患者中有2例治療前檢出了CTCs,統計結果提示治療前與治療后復發(fā)、轉移和CTCs的檢出沒(méi)有關(guān)系,同時(shí)研究還發(fā)現CTCs不但與患者的性別、是否有煙酒嗜好、腫瘤位置、腫瘤大小等無(wú)關(guān),還與腫瘤的分化程度、腫瘤的分期均無(wú)關(guān)。但是CTCs數量的多少與患者預后及PFS,OS相關(guān)。
4.結語(yǔ)
綜上所述,基于外周血CTC檢測的對于頭頸部腫瘤臨床輔助診斷具有重要的臨床意義,其應用前景廣闊,已成為當前腫瘤臨床診療的研究熱點(diǎn)。
CTC的富集模式主要有負向,正向,膜過(guò)濾與尺寸分離等模式,檢測診斷的主要方法是ICC,iFISH和PCR等。
目前CTCs檢測的敏感性與特異性對于在其臨床應用推廣是主要考慮因素,因此進(jìn)一步提高CTCs檢測的敏感性,集成正負向等多種富集技術(shù)和高特異性生物標志物檢測是下一代液體活檢技術(shù)的主要特征。
通過(guò)連續觀(guān)察CTcs數量的變化情況和下游分析,為監測腫瘤動(dòng)態(tài),早期發(fā)現/診斷腫瘤的復發(fā)轉移,評估治療效果或調整治療方案,為個(gè)體化治療提供全面,實(shí)時(shí)的信息和新的診療思路。
寧波美晶醫療的CTC技術(shù)平臺的現狀及展望
國外的CTC檢測公司大部分都有自己獨立研發(fā)的檢測平臺或儀器,例如:Cynveniu公司的ClearID微流體平臺,FluxionBiosciences公司的基于微流體技術(shù)以及免疫磁珠的IsoFlux系統;寧波美晶醫療技術(shù)有限公司擁有一支經(jīng)驗豐富、創(chuàng )新能力強的研發(fā)、生產(chǎn)管理和市場(chǎng)推廣的人才隊伍。公司主要開(kāi)發(fā)“精準醫療”產(chǎn)品并提供相關(guān)服務(wù)。具體產(chǎn)品包括::
醫療器械方面
自主研發(fā)的“CellRich?”循環(huán)腫瘤細胞(CirculatingTumorCells,CTC)檢測系統及配套試劑,用于檢測血液中的循環(huán)腫瘤細胞,進(jìn)行診斷和監控癌癥病情發(fā)展。該系統已有8項發(fā)明專(zhuān)利獲得授權,20多項實(shí)用新型和軟件著(zhù)作權授權。項目填補了國內在CTC檢測儀器方面的空白,獲得了2014年“國家重點(diǎn)新產(chǎn)品”稱(chēng)號。作為同類(lèi)別中的首創(chuàng )產(chǎn)品,美晶醫療也牽頭制定了相關(guān)醫療器械分類(lèi)標準(分類(lèi)編碼6841)。目前“CellRich?”系統已經(jīng)在包括美國達特茅斯醫學(xué)院及上海胸科醫院在內的國內外多家知
名醫院投入使用。
檢驗服務(wù)方面
滿(mǎn)足“精準醫療”對基因檢測的需求,設立了美晶醫學(xué)檢驗所,已獲得衛生部頒發(fā)的醫療機構執業(yè)許可證書(shū)和臨床PCR實(shí)驗室資質(zhì)。目前美晶醫學(xué)檢驗所已開(kāi)展臨床細胞分子遺傳學(xué)等檢驗服務(wù),包括個(gè)性化用藥基因檢測,循環(huán)腫瘤細胞檢測,疾病風(fēng)險基因檢測等多項業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)范圍覆蓋華東,華南地區,已在上海,杭州等地設立了區域營(yíng)銷(xiāo)中心。
液體活檢與醫學(xué)影像學(xué)診斷互補融合對于腫瘤精準診療具有重要臨床意義,隨著(zhù)液體活檢技術(shù)的不斷成熟,快速精確篩選和分析血液中完整的循環(huán)腫瘤細胞,由腫瘤細胞釋放出的外泌體,和循環(huán)腫瘤DNA(ctDNA)等生物標記物,并與下游基因診斷相結合,將有力推動(dòng)先進(jìn)的分子診斷技術(shù)在個(gè)性化醫療中的應用。