肺活檢是一種侵入性且讓人不適的檢測，尤其是對80歲的老人來(lái)講。但是丹娜法伯癌癥研究院的肺腫瘤專(zhuān)家GeoffreyOxnard用這種方法分析了老人的腫瘤情況，針對性用藥治療后病人的腫瘤似乎消失了。

　　然而一段時(shí)間后，老人又飽含痛苦的回到了Oxnard的診所。檢測結果顯示癌癥復發(fā)了，如果要追蹤復發(fā)的遺傳原因需要進(jìn)行另一次侵入性肺活檢。

　　但是，Oxnard為老人提供了另一種選擇：“我們只檢測你的血液吧。”這種被稱(chēng)為液體活檢的檢測在一天內就在血液中發(fā)現了微量腫瘤DNA，揭示了對治療產(chǎn)生抗性的突變。幸運的是，針對該突變的藥物已經(jīng)進(jìn)入了臨床試驗階段。有基因圖譜在手，Oxnard將他的病人登記到研究中，老人的病情再次進(jìn)入緩解期。

　　研究發(fā)現，腫瘤細胞碎片，甚至整個(gè)腫瘤細胞會(huì )從原發(fā)腫瘤上脫落，進(jìn)入循環(huán)血液，正是這個(gè)發(fā)現才導致了液體活檢的產(chǎn)生。利用液體活檢，研究者可以對血液樣本中的腫瘤DNA進(jìn)行分析，確定癌癥的遺傳特點(diǎn)，而不需要提取固體腫瘤組織?；驕y序技術(shù)的快速發(fā)展使液體活檢概念的臨床轉化成為了現實(shí)。目前液體活檢采用的三種主要方法是：分析循環(huán)腫瘤DNA、在血流中檢測完整的腫瘤細胞、捕獲腫瘤釋放的被稱(chēng)作外泌體的小囊泡?？茖W(xué)家還發(fā)現血小板也可以提供關(guān)于癌癥的線(xiàn)索。

　　液體活檢的優(yōu)點(diǎn)是速度快、方便、痛苦少，而且可以幫助臨床醫生密切監測腫瘤對治療的響應情況，預測腫瘤復發(fā)。從長(cháng)遠角度看，臨床醫生甚至可以在病人未出現任何癥狀的最早期階段利用液體活檢發(fā)現腫瘤。血流中循環(huán)DNA的基因信息可以提供機體內癌癥基因的大致情況，甚至指出癌癥的起源。

　　投資者們對此非常興奮，資金正在涌入專(zhuān)注于液體活檢的初創(chuàng )公司。例如，Illumina公司在1月份推出一家分公司Grail，將研發(fā)應用于多種癌癥早期檢測的基于血漿的基因篩查方法。

　　但是在液體活檢能夠取代臨床手術(shù)活檢之前，研究者還需要進(jìn)行大量的測試。監管部門(mén)仍然擔心液體活檢的靈敏度和精確度，例如，Oxnard的病人在進(jìn)入臨床試驗前，被要求進(jìn)行另一次傳統的組織活檢來(lái)確認液體活檢的結果。

　　然而研究人員表示，液體活檢毫無(wú)疑問(wèn)終將替代手術(shù)活檢，這只是時(shí)間和形式的問(wèn)題。首先需要解決的問(wèn)題是降低檢測費用，增加靈敏度。

　　游離DNA片段

　　少量DNA持續不斷的進(jìn)入血流中。即使健康人體內也會(huì )存在這種遺傳漂浮物，它可能來(lái)自機體各個(gè)地方。香港中文大學(xué)化學(xué)病理學(xué)家DennisLo意識到，如果孕婦胎盤(pán)會(huì )釋放胎兒的DNA，那么腫瘤同樣也會(huì )釋放DNA。Lo開(kāi)創(chuàng )了無(wú)創(chuàng )產(chǎn)前篩查，可檢測胎兒染色體異常情況，目前該檢測已被廣泛應用。但是這些檢測同樣會(huì )得到一些意想不到的信息，一些準媽媽在檢測中發(fā)現自己患有癌癥。

　　隨著(zhù)更加精準的下一代測序技術(shù)的出現，液體活檢已經(jīng)可以檢測游離腫瘤DNA，因為它可以將游離腫瘤DNA與正常DNA區分開(kāi)。除此之外，數字PCR（dPCR）還可以幫助研究人員檢測或者定量腫瘤DNA的特定片段，即使其含量只占血液中DNA總量的0.1%。

　　紐約大學(xué)蘭貢醫學(xué)中心皮膚科醫生DavidPolsky的研究顯示，微滴式數字PCR技術(shù)可以通過(guò)追蹤循環(huán)DNA，監控治療后轉移的黑色素瘤。他說(shuō)，“這些檢測的靈敏度很高，因為這些檢測在實(shí)驗室的研究結果太令人印象深刻了，臨床醫生對其非常感興趣。”

　　數字PCR，尤其是微滴式數字PCR非常容易操作，而且便宜，促使多種液體活檢可能被廣泛應用。但是數字PCR的一個(gè)缺點(diǎn)是，臨床醫生必須知道他們要檢測的異常DNA序列是什么。因此，測序可能更適用于一些臨床適應征，因為測序可以幫助臨床醫生在不知道引發(fā)癌癥的基因改變是什么的情況下尋找突變。

　　目前，盡管一些血液檢測已經(jīng)進(jìn)入商品市場(chǎng)，液體活檢仍主要局限于基礎研究和臨床研究中。醫療診斷公司PathwayGenomics因為直接向消費者出售血液檢測產(chǎn)品，在2015年9月受到美國食品和藥物管理局（FDA）的指責。Pathway公司這款售價(jià)699美元的CancerInterceptDetect篩查檢測，針對那些極有可能患上癌癥的健康人群，FDA說(shuō)，這項檢測并沒(méi)有獲批可以直接面向消費者出售，而且還沒(méi)有得到充分的臨床驗證。公司反駁說(shuō)這項檢測有醫生參與，而且并不是一種直接面向消費者的模式。

　　Lo目前已經(jīng)完成了一項2萬(wàn)人的鼻咽癌篩查，鼻咽癌是一種罕見(jiàn)的頭頸部癌，但是這種病在中國南方男性中非常常見(jiàn)。2013年的一項研究中，Lo的小組篩查了1300個(gè)健康人，發(fā)現其中3人處于癌癥早期（stage1）。Lo不久將展示這項研究的全部結果。他說(shuō)，“我們可以檢測處于癌癥早期（stage1）的病人，這是一件非常了不起的事。”因為在癌癥早期接受治療的病人中95%都可以治愈。他還補充道，這三個(gè)人及時(shí)接受了治療，目前仍然健康。

　　鼻咽癌非常容易被檢測到。鼻咽癌是由EB病毒引起的，該病毒感染機體后留下特異性的基因組足跡，一種簡(jiǎn)單的、每次檢測費用約為25美元的數字PCR就可以檢測到。但是其他大多數類(lèi)型的癌癥是一種未知的突變模式。Lo說(shuō)，雖然在大規模癌癥基因組測序計劃的幫助下，科學(xué)家們已經(jīng)找到了大量的腫瘤標記物，但是還有更多的腫瘤標志物需要我們去發(fā)現。

　　為了追蹤DNA片段的來(lái)源，科學(xué)家們已經(jīng)開(kāi)始考慮從DNA片段大小著(zhù)手。游離在血流中的DNA片段中，來(lái)自正常細胞的一般長(cháng)度為100~200bp，而且會(huì )圍繞在組蛋白上。組蛋白包裹著(zhù)DNA以不同的方式進(jìn)入到不同細胞的細胞核中，因此DNA的長(cháng)度可能指示釋放該DNA的器官。在多種類(lèi)型的癌癥中，腫瘤DNA（就像胎兒DNA）比血液中正常的DNA片段要短，而濃度高、非常短的片段一般與腫瘤轉移有關(guān)（癌癥向全身遷移）。組織特異性轉錄因子和其他標志物的存在還可以揭示腫瘤的起源。Lo說(shuō)，根據這些基因信息，臨床醫生可以合理推測在機體哪個(gè)部位檢測腫瘤。

　　發(fā)現癌癥復發(fā)

　　追蹤病人的循環(huán)DNA同樣帶來(lái)了另一種全新的可能性，我們可以在非常早期的階段檢測癌癥轉移情況，而不需要再進(jìn)行反復的侵入性檢測。過(guò)去的幾年中，科學(xué)家們一直在那些接受治療并推測已擺脫癌癥的女性中研究循環(huán)DNA，尋找癌癥復發(fā)的跡象。密歇根大學(xué)健康系統的腫瘤學(xué)家和研究員MuneeshTewari說(shuō)，這是早期發(fā)現癌癥復發(fā)轉移的重要一步。

　　2015年的一項研究中，20個(gè)乳腺癌患者的血液檢測結果揭示了癌癥轉移的跡象，而用標準的臨床工具診斷這種轉移現象可能3年后才能檢測到。檢測到的生物標志物是循環(huán)DNA中發(fā)生的染色體重排。這些重排通常發(fā)生在癌癥的早期，科學(xué)家們可以利用這些變異設計引物進(jìn)行數字PCR檢測。

　　瑞典隆德大學(xué)的LaoSaal領(lǐng)導了這項研究，他說(shuō)，“我們認為循環(huán)腫瘤DNA是檢測乳腺癌復發(fā)的非常好的生物標志物，但它之前并沒(méi)有真正被證實(shí)。當我們發(fā)現這個(gè)結果時(shí)，非常興奮。試想你可以提前三年檢測到這種情況，我們認為這也許會(huì )導致不同的臨床結果。”

　　另外一項55名乳腺癌患者參與的研究中，在癥狀出現前8個(gè)月就檢測到了癌癥復發(fā)的情況，同樣也是利用數字PCR檢測突變。倫敦癌癥研究所NicholasTurner的小組發(fā)表了這項研究結果，他說(shuō)，“20%患有乳腺癌的女性會(huì )因為癌癥死去。我們需要更好地識別這20%未被當前的治療方法治愈的患者。”

　　Saal和Turner都將來(lái)自病人原發(fā)腫瘤的DNA和治療后采集的循環(huán)DNA進(jìn)行了比較。Saal創(chuàng )立了SAGADiagnostics公司，希望與癌癥專(zhuān)家合作在臨床上驗證其檢測。Saal也在努力提高數字PCR識別其他點(diǎn)突變的靈敏度，以用于診斷和監測疾病。Turner的小組開(kāi)始了一項臨床試驗，評估其檢測能否預測人們對一類(lèi)新的免疫治療藥物“免疫檢查點(diǎn)抑制劑”的反應，該藥物可以啟動(dòng)人體的免疫系統。

　　Tewari說(shuō)，盡管液體檢測已經(jīng)開(kāi)始在一些診所中站穩腳跟，但是還不清楚尋找那些已知的基因變異對病人的生命會(huì )有什么影響。Turner說(shuō)，腫瘤的耐藥性可能是由那些如今還未發(fā)現的突變引起的，所以我們需要利用下一代測序技術(shù)監測所有可能的腫瘤突變。

　　完整的腫瘤細胞

　　雖然游離DNA最近才發(fā)現，但是科學(xué)家們早在1869年就在血液中發(fā)現了腫瘤細胞。文獻中描述了40多種分離腫瘤細胞的儀器。但目前只有Veridex公司的CellSearch系統獲得了FDA的批準。長(cháng)期以來(lái)，科學(xué)家們堅持認為血液中腫瘤細胞的數量可被用于評估病人癌癥的侵襲性。

　　然而臨床結果并不理想。例如，2014年美國國家癌癥研究所西南腫瘤協(xié)作組發(fā)表的一項研究顯示，通過(guò)捕獲和計數轉移性乳腺癌病人血液中的腫瘤細胞，有可能識別部分患上更惡性癌癥的患者。雖然這些女性接受了另一輪化療，但并沒(méi)有改善她們的轉歸。斯坦福大學(xué)的臨床腫瘤學(xué)家StefanieJeffrey說(shuō)，由此可見(jiàn)，腫瘤細胞計數在預測方面沒(méi)有實(shí)用價(jià)值。她補充道，但是現在下結論也太快了，不如說(shuō)這種方法只是一個(gè)沒(méi)有起到效果的額外治療手段。美國臨床腫瘤學(xué)會(huì )（AmericanSocietyofClinicalOncology）并不建議通過(guò)細胞計數來(lái)幫助醫生指導治療。

　　相對于僅計算腫瘤細胞數量，更好的選擇是對這些細胞的DNA或RNA進(jìn)行測序，以提供更深入的導致病人癌癥發(fā)生的基因變異信息。隨著(zhù)分離技術(shù)的改進(jìn)，我們可以從病人體內獲取更多活細胞，數量多到足夠研究人員培養這些細胞或者移植到小鼠體內進(jìn)行功能研究。研究得到的每一個(gè)信息都可用于指導病人治療。德國漢堡-埃彭多夫大學(xué)醫學(xué)中心腫瘤生物學(xué)研究所所長(cháng)KlausPantel預見(jiàn)這項技術(shù)在預測腫瘤對靶向治療的響應方面具有潛力。例如，研究人員可能在細胞表面發(fā)現PD-L1，一種幫助腫瘤逃避免疫系統的蛋白，可以作為免疫治療藥物的靶點(diǎn)。

　　外泌體檢測

　　第三種液體活檢方法是外泌體檢測。外泌體是指包括腫瘤在內的所有活細胞分泌的微型囊泡，像母細胞一樣，它們含有DNA、RNA和蛋白質(zhì)。關(guān)于它們許多仍然是未知的，但是基于外泌體的癌癥檢測已經(jīng)商業(yè)化推出了。今年1月，ExosomeDiagnostics公司研發(fā)出一種血液檢測，通過(guò)分析腫瘤外泌體RNA檢測肺癌，通過(guò)了美國CLIA認證在實(shí)驗室使用。外泌體可以從病人血液中獲取，也可從其他體液中獲取，例如尿液，這比起血液更方便也更簡(jiǎn)單。然而，與分離游離DNA或者腫瘤細胞相比，分離腫瘤外泌體仍然極具挑戰性，因為它們大小不一，而且還要與正常細胞來(lái)源的外泌體區分開(kāi)。因此這項技術(shù)還需要一段時(shí)間才能足夠成熟地應用于其他類(lèi)型癌癥檢測。

　　Tewari說(shuō)，每種類(lèi)型的檢測都為生物學(xué)和病程提供了不同的研究窗口。這些技術(shù)還需要不斷改進(jìn)，但是臨床醫生對液體活檢如今的能力仍然感興趣。Oxnard說(shuō)，“它們在幫助病人獲得正確的治療方面起到了非常重要的作用。”