液态活检的两个基本点：cfDNA和CTC

检验之星

液态活检的“当家花旦”：cfDNA和CTC

液态活检（liquid biopsy）已经成为临床肿瘤学的一门“显学”，其学术意义和临床应用前景也越来越明朗。液态活检按照检测对象分类，主要可以分为核酸层面的ctDNA和细胞层面的循环肿瘤细胞（CTC）。

胰腺导管腺癌（pancreatic ductal adenocarcinoma, PDAC）是一种恶性肿瘤，患者被确诊时往往已处于晚期，甚至病灶已经转移。临床上可通过手术切除进行治疗的病人约为15~20%，早期PDAC患者的五年生存率仅为5%左右。目前虽然五年生存率已经提高到27%，但80%的病人仍然面临着治疗后的复发。

目前临床上广泛采用的PDAC肿瘤标志物是CA19–9，其检测灵敏度是79%，特异性是82%。但CA19-9还不是最理想的检测标志物，例如在急性胰腺炎等状况下CA19-9也会升高。本研究中，西班牙科学家以临床上确诊的PDAC病人为研究对象，对其外周血中的总cfDNA、肿瘤特异的ctDNA和CTC分别进行了分析，并将结果与患者总生存期（overall survival, OS）之间的相关性进行了分析。

共有45名PDAC患者参与了此次研究，入组时间为2009年10月至2014年5月。根据病人免疫组化的结果，将病人分为三个级别：可手术切除患者、未转移晚期患者、转移患者。31名病人进行了cfDNA和KRAS突变含量的检测；35名病人进行了CTC的检测。其中21名病人同时进行了cfDNA和CTC的分析，7名病人在检测前接受了gemcitabine治疗。

• 患者血浆中cfDNA的总含量
  
  
  31名患者血浆中纯化得到DNA，对RNaseP基因进行定量检测，以RNaseP的含量作为血浆中cfDNA总含量的指标（RNaseP的含量通过微滴式数字PCR分析得到）。在20ul血浆中RNaseP总含量的平均值为93个拷贝（范围：6~1,663）。分析显示病人血浆中cfDNA总含量随着肿瘤的发展而升高，但两者间并没有统计学意义上的相关性，和患者的总生存期也不存在相关性。具体结果见下图。
  
  
  
  
  
• 血浆中肿瘤特异性ctDNA（KRAS突变）的检测
  
  
  根据COSMIC数据库，本研究对血浆中PDAC相关的ctDNA以KRAS突变为检测对象，检测的突变位点分别是：G12D，G12R和G12V，检测直接采用了Bio-Rad公司的PrimePCR KRAS检测试剂盒。选择这三个位点作为检测对象的原因是G12D，G12R和G12V分别占到PDAC原发肿瘤突变的51 %, 29 %和12 %。
  
  
  实验前分别对三个位点检测试剂盒的特异性进行了测试。其中G12D和G12R试剂盒之间不存在非特异的检测结果，而G12V试剂盒会产生G12D非特异性的检出。所以本研究中，每个样品对应的突变阳性微滴在3个以上才被判定为阳性。
  
  
  对患者样品检测前，将含有G12D突变的胰腺癌细胞系SUIT-2以250ng，100ng，50ng 和25ng DNA的含量加入正常人1ml的血浆中，纯化后利用PrimePCR KRAS G12D ddPCR检测试剂盒进行检测。结果显示在模拟条件下，ddPCR的实测结果与理论值的correlation coefficient为0.99（p<0.01）。检测下限为0.5ng SUIT-2细胞系DNA（相当于37个G12D突变分子）。
  
  
  对31名患者血浆中KRAS突变位点的分析结果如下：其中8名患者的血浆中含有KRAS突变，检出率为26%。其中G12D突变的为6人，G12R和G12V的病人各1人。3名为可通过手术治疗，1名为未转移晚期，4名为转移患者。由于PDAC还有其他低频的KRAS突变位点，因此本研究中26%的检出率有可能被低估。3名可通过手术治疗的病人中检出KRAS突变意味着在还未发生病灶转移及释放CTC进入血液循环的情况下，就可检测到ctDNA。
  
  
  KRAS突变位点检测呈阳性患者血浆中cfDNA的含量显著高于阴性患者。KRAS检测阳性患者的总生存期显著短于阴性患者，前者为60天，后者为772天（p = 0.001）。分析结果见下图。
  
  
  
  
  
• PDAC原发病灶中KRAS突变位点的检测
  
  
  上述31名患者中的12名取得了原发灶的组织块，提取DNA后进行了毛细管电泳测序。测序结果表明：5名血浆中KRAS检测呈阳性的病人，其中3名在原发灶组织中也检测到了相同的突变，另外2名组织块的测序结果显示为阴性。
  
  
  上述血浆检测和原发灶测序结果的比较意义有二：首先，由于胰腺癌病灶一般通过超声内腔镜下细针抽吸活检术（endoscopic ultrasound-guided fine-needle aspiration，EUS-FNA）获得，因此并非每个病人都能获得原发病灶组织，所以血液的ctDNA检测能作为一种无创检测的方式了解肿瘤（相关阅读请直接回复数字“006”）；其次，即使获得了病灶组织，不可避免其中会混有来自诸如基质组织等的大量正常细胞，由于毛细管测序的灵敏度限制往往会造成漏检。
  
  
• PDAC患者中的CTC分析
  
  
  对35名PDAC患者CTC的分析结果如下：其中7名患者检测到CTC，检出率为20%。其中1名为可通过手术治疗，6名为转移患者。前者仅检测到1个CTC，后者分别检测到1~13个CTC。
  
  
  CTC检测呈阳性患者的总生存期显著短于阴性患者，前者为88天，后者为393天（p = 0.0108）。分析结果见下图。
  
  
  
  
  
  相比于其他实体瘤，PDAC患者中CTC的检出率是较低的。例如结直肠癌病人中，同样采用强生公司CellSearch系统，CTC的检出率为36%。另一方面，测得的CTC个数PDAC也少于其他肿瘤。如本研究中PDAC患者中测得的CTC数为1~13个，相比于前列腺癌和乳腺癌，约57%和25%的病人能够检测出至少5个CTC。
  
  
  在PDAC患者中CTC低检出率的另一个原因是CellSearch系统的检测方法。CellSearch系统是根据EpCAM和CK来识别CTC的，最近一项小鼠模型的研究表明PDAC肿瘤细胞中仅有27%表达EpCAM，约有40%的细胞表达间质分子标志物Zeb1。这说明对处于上皮-间质转化（epithelial to mesenchymal transition, EMT）的CTC而言，由于其低表达水平的EpCAM和CK，也许需要其他的CTC检测方式。
  
  
  
• ctDNA与CTC分析结果的一致性
  
  
  21名同时有ctDNA和CTC检测数据的患者，其中5名CTC检测为阳性的患者中4名检测到了KRAS突变的ctDNA，其中1名ctDNA检测为阳性的患者CTC结果呈阴性。总体上，ctDNA和CTC分析具有一致性。
  
  
• 化疗对ctDNA检测的影响
  
  
  1.  7名病人在检测前接受了gemcitabine治疗，其中仅一名患者的ctDNA检测呈KRAS突变阳性，其余均为阴性。
  
  
  2.  4例原发灶组织通过测序检测为KRAS突变阳性，其中仅1例的血浆中ctDNA检测也呈阳性，其余3例血浆检测为阴性，这3例患者在血液检测前都接受了gemcitabine治疗。
  
  
• 总结
  
  
  1.  对于PDAC，ctDNA是肿瘤早期检测和预后评估的有效分子标志物。
  
  
  2.  cfDNA总含量有望成为肿瘤分期的参考指标，但需更大规模的群体研究。
  
  
  3.  CellSearch系统对PDAC患者CTC的检出率较低，对病灶转移的晚期患者更有效，这种情况下对临床治疗的帮助不大。
  
  
  4.  对于PDAC患者的CTC检测，需要依赖于更多的细胞标志物。
  
  

来源：数字PCR的可能性  作者：陈寅清