CTC和ctDNA对乳腺癌预后的判断孰优孰劣？

007

那么，如何评估乳腺癌治疗的效果呢？

转移性乳腺癌的监控需要通过对肿瘤发展情况的检查来反映治疗的效果，因此用于观察肿瘤发展情况的生物标记的改进就显得重要[1]。

研究发现几乎所有癌症都会携带体细胞DNA突变，与遗传突变会出现在身体的每个细胞不同的是，体细胞突变只在肿瘤细胞中出现，因此可以成为能够被检测和追踪的特异生物标记[2]。

我们很容易从肿瘤组织中获取肿瘤细胞的DNA，但是却会给身体带来损伤。于是科学家花了很长一段时间来寻找非入侵性的肿瘤生物标记来检测肿瘤的发展情况。

在血液中，同时也存在着多种核酸分子，DNA、mRNA、miRNA、病毒DNA，核小体等等。

cfDNA（cell-free DNA,血浆游离DNA）是血浆中游离存在的DNA，它们有的来自于正常细胞，有的来自于异常细胞（如肿瘤细胞），还有部分来自于我们外部（如病毒DNA）。对于孕妇来说，外周血中还存在着胎儿的游离DNA.

CTC(Circulating tumor cell,循环肿瘤细胞)是指从实体瘤中脱离出来并进入外周血液循环的肿瘤细胞。　

ctDNA（circulating tumor DNA，循环肿瘤DNA）是由肿瘤细胞释放到血液循环系统中的DNA。

早在1947年，比DNA双螺旋结构发现还早6年的时候，Mandel和Metais就发现血浆中存在游离的核酸分子；1977年，Leon等人发现，肿瘤患者的血浆游离DNA水平要明显高于健康人群；可是，又过了17年，人们才发现这种携带了突变信息的循环DNA是肿瘤的标志。cfDNA中携带肿瘤特有突变的那一小部分DNA，确确实实是由肿瘤细胞释放出来的，ctDNA的研究终于与肿瘤关联起来。

为什么肿瘤细胞会将DNA释放到血液中呢？科学家给出了三种主要的解释：1、来自于坏死的肿瘤细胞；2、来自于凋亡的肿瘤细胞；3、来自于肿瘤细胞分泌的外排体。但是还有一些问题尚未明确，如循环肿瘤细胞是否也释放了部分ctDNA，这三种来源对于ctDNA的贡献比例是怎样的等等。

但是有一点是比较明确的：cfDNA并不是一整条或者随机的进入血液的，它们有自己的载体——核小体。核小体以单个、双联或者三联的形式进入血液，并逐步分解——有研究显示cfDNA的半衰期只有2个小时。缠绕在每个组蛋白上面DNA约166bp，因此大部分的cfDNA长度都在166bp左右，癌症患者的DNA片段分布图也证明了这一点[3]。

超过90%的健康个体每毫升血浆中的cfDNA量不超过25ng，而患者的cfDNA水平是健康人的数倍。因此我们可以通过抽血检测ctDNA和CTC的数量以及突变情况来反映治疗的效果。

CTC和ctDNA对预后的判断孰优孰劣？

1 以能否检测到突变为评判标准，ctDNA的灵敏度高于CTC

研究者对接受了系统治疗的30位患转移性乳腺癌的女性进行肿瘤的放射自显影图像和ctDNA、肿瘤抗原CA 15-3以及CTC的测定试验的比较。

他们利用目标或者全基因组测序来识别体细胞基因组的变异，并且设计个性化的试验来衡量在一系列收集的血浆样本中ctDNA的数量。同时也对CA 15-3的水平和CTC的数量进行测定。

结果显示：30位发生了体细胞基因组变异的患者有29位（97%）检测到了ctDNA，27位患者中有21位（78%）检测到了CA 15-3，30位患者中有26位（87%）检测到了CTC。

与CA 15-3和CTC相比，ctDNA水平显现出较大的波动范围，与肿瘤的发展情况的变化表现出更高的相关性。

上述实验表明，ctDNA是一种信息量较大的、稳定且特异性高的和灵敏度较高的转移性乳腺癌生物标记[4]。

2 以检测到的数量为评判标准，CTC的准确性优于ctDNA

研究发现，在转移性三阴性乳腺癌的血浆中，以TP53基因突变的情况为指标，结果显示：在84%的肿瘤样品中检测到了TP53基因的突变，在81%的血浆中检测到了TP53基因突变。

CTC的数量和预后症状密切相关，而ctDNA的数量则与预后症状的关联不大。提示ctDNA在识别可以作为药物作用靶点的突变上的作用大于作为预后生物标记的作用[5]。

另有研究表明，对cfDNA与ECMC、CTC的检测准确性比较发现：cfDNA具有较高的假阳性率和较高的突变率。这也验证了ctDNA在识别可以作为药物作用靶点的突变上的作用大于作为预后生物标记的作用。

  根据William M Strauss等的研究，在正常捐献者的样本中，通过比较从cfDNA和ECMC(正常细胞中的上皮细胞粘附分子)中检出的SNV数量，发现从cfDNA检出的SNV假阳性率是从ECMC中检出的7倍；而在45个临床捐献者中，从cfDNA中检出的SNV数量是从CTC-DNA中检出的5倍。

  在这45个临床诊断呈阳性的患者中：

1）   在cfDNA和CTC-DNA中检出的SNV差异较大；

2）   CF样本中检出的SNV具有较高的假阳性率；

3）   在采样时期只有CF样本具有非常高的突变率；

4）   在CTC DNA 样本中观察到的可操作突变并没有在CF DNA 样本中观察到。

    以上结果显示在基于序列的检测中，cfDNA相比新鲜提取的细胞产生的噪音较大，这些噪音体现在检测灵敏度范围内，cfDNA具有较高的假阳性率和较高的突变率[6]。

参考资料

[1] Dawson SJ, Tsui DW, Murtaza M, Biggs H, Rueda OM, Chin SF,Dunning MJ, Gale D, Forshew T, Mahler-Araujo B et al: Analysis of circulatingtumor DNA to monitor metastatic breast cancer. The New England journal ofmedicine 2013, 368(13):1199-1209.

[2] https://www.genome.gov/27556716

[3] http://www.antpedia.com/news/83/n-1126683.html

[4] Dawson SJ, Tsui DW, Murtaza M, Biggs H, Rueda OM, Chin SF,Dunning MJ, Gale D, Forshew T, Mahler-Araujo B et al: Analysis of circulatingtumor DNA to monitor metastatic breast cancer. The New England journal ofmedicine 2013, 368(13):1199-1209.

[5] Madic, J., et al., Circulating tumor DNA and circulatingtumor cells in metastatic triple negative breast cancer patients. Int J Cancer,2015. 136(9): p. 2158-65.

[6] Molecular platforms for mutation analysis from whole bloodderived clinical samples by NextGen sequencing

来源：海普洛斯Haplox