液体活检与组织活检的区别是什么？

营养师

液体活检与组织活检的区别是什么？
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同花顺

液体活检（liquid biopsy）和组织活检（tissue biopsy）都是目前癌症诊断的方法，它们之间的区别主要体现在样本来源、采样方式、适用范围等方面。


液体活检通常采集血液、尿液、唾液等体液样本中的循环肿瘤细胞（CTC）、循环肿瘤DNA（ctDNA）、细胞外囊泡（EVs）等，通过分析这些样本中的生物标志物来获取肿瘤信息。而组织活检通过切除或穿刺采集患者体内的肿瘤组织，然后在实验室中进行组织学、免疫组化、基因检测等分析，以确定肿瘤的类型、分级和分子特征等信息。


在采样方式上，液体活检采集液体活检样本是相对非侵入性的，可以通过抽取少量的血液或其他体液来获取样本。而组织活检需要通过手术或穿刺等侵入性操作来获取肿瘤组织样本。


常规的组织活检主要用于确诊肿瘤、确定肿瘤类型和分级、分析分子特征等。而液体活检适用于监测肿瘤治疗效果、筛查患者是否存在复发或转移、帮助选择靶向治疗药物等应用场景。


近年来，随着液体活检技术的发展，液体活检具有的操作简便、非侵入性、能够实时监测肿瘤动态变化等优点逐渐在临床应用出凸显出来，成为无法进行组织活检的一种补充诊断方式。在临床实践中，液体活检和组织活检通常会结合使用，以更全面地了解患者的肿瘤情况，实施更为精准的治疗。

长长的路

在过去十年的时间里，癌细胞脱落的循环肿瘤 DNA (ctDNA)非侵入式检测和表征对于疾病监测和指导治疗决策的实用性已得到充分证实。美国FDA已批准液体活检检测用于确定某些靶向治疗的资格，评估对治疗的反应，并监测肺癌、乳腺癌、前列腺、结直肠、卵巢和其他实体癌症患者的疾病进展。
近来，ctDNA也更多被开发用于泛癌早期筛查MECD测试以及在微小残留病MRD监测等。
尽管取得了这些进展，敏感性仍然是一个根本挑战。
典型的抽血携带超低水平的 ctDNA（1 厘米肺部肿瘤的 15 mL 血液中的肿瘤基因组含量低至 1.7 个拷贝），这从根本上限制了 ctDNA 检测在许多疾病中的灵敏度和临床实用性。比如，ctDNA筛查只能检测到 20-40% 的 I 期肿瘤，而手术后MRD测试的敏感性仅为 25-50%。
提高灵敏度的主要障碍是血浆中 ctDNA 水平较低。本质上，无论体外检测平台的灵敏度如何，如果从患者抽取的血液中不存在ctDNA 分子，那么将必然导致阴性检测结果。
血液中cfDNA（和ctDNA）的量是由其释放及其降解和清除的这一过程所决定的。肝脏巨噬细胞的摄取、循环核酸酶的降解和肾脏排泄是清除cfDNA 的自然机制。
如果暂时减弱体内 cfDNA 清除率会不会增加循环中 ctDNA 的水平，并增加从抽血中回收的量呢？
为了验证这个问题，Broad研究所和MIT的研究人员开发了两种静脉内注射剂，结果可以延缓体内cfDNA 的破坏，在进行液体活检时可以从血液中提取更多的cfDNA，从而提高了检测的灵敏度。






研究人员将其称为静脉启动剂priming agents，包含两种不同的成分，一种是作用于负责 cfDNA 清除的细胞的纳米颗粒，另一种是保护 cfDNA 的 DNA 结合单克隆抗体 (mAb)。不管是纳米颗粒还是单克隆抗体，都已经是用于人体的成熟药物形式。
第一种启动剂由含有 1,2-二硬脂酰基-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺 (DSPE) 的脂质体组成。研究团队筛选了不同的脂质配方，特意选择了包含FDA批准配方中的脂质。这些脂质纳米粒子通过与载有 cfDNA 的单核小体竞争摄取，分散这些免疫细胞的注意力，减缓单核吞噬细胞系统 (MPS) 细胞对 cfDNA 的摄取。尽管纳米颗粒介导的 MPS 摄取饱和已在治疗上进行了不少探索以减少纳米药物的积累，但这似乎是第一次将其用于诊断应用。




在巨噬细胞系和小鼠中的测试表明，基于 DSPE 的脂质体以剂量依赖性方式有效减弱单核小体的摄取，而不损害正常的吞噬作用。与用 PBS 处理的对照小鼠相比，在脂质体处理的小鼠中回收了显着更多的 cfDNA，因此也回收了更多的ctDNA。同样，使用脂质体对小鼠肿瘤进展没有影响。
第二种单克隆抗体启动剂由由小鼠 IgG2a 抗体组成，其 Fc 效应器功能经过改造，以限制潜在的免疫反应并使其在血液中持续更长时间。该抗体同时结合双链和单链 DNA，在连续抽血一小时的过程中显着延迟注射到小鼠体内的双链 DNA (dsDNA) 的清除。




然而，由于MPS 最初的快速清除，抗体启动的小鼠中持久性 dsDNA 的比例较低。接种该抗体的小鼠一小时后血液中保留了 1.9% 的 dsDNA，而未接种该抗体的小鼠为 0.04%。虽然研究人员可以通过设计其 Fc 结构域，以产生不会与 MPS 细胞上的 Fc 受体相互作用的抗体来减弱这种清除，但这也表明了同时递送两种启动剂的可能性。
这个团队在去年初的bioRxiv上分别发表了两种启动剂的研究结果，在今天发表的Science文章中，两种启动剂（脂质体和DNA结合mAbs）被同时使用。




在临床前模型中，启动剂延长了 cfDNA 的半衰期，增强了 ctDNA 的回收率，并改善了 ctDNA 的肿瘤分子分析和 ctDNA 测试的灵敏度。在抽血前1到2小时，这两种制剂使cfDNA和ctDNA分子的恢复率提高了10倍。这将低肿瘤负荷小鼠液体活检检测癌症的灵敏度从 10% 以下提高到 75% 以上。动物体内的ctDNA 水平在一天内恢复到基线。




这些药物能够在几个小时内达到峰值活性，然后迅速清除，这意味着患者可以去医生办公室，接受这样的药物，然后抽血进行测试，所有这些都在短时间内完成，至少可以在一次就诊中完成。
这种启动剂策略代表了新的平台技术，虽然这种方法能够改善肿瘤基因组的恢复，并可能大大提高ctDNA诊断检测的敏感性，但在配方测试和耐受性方面，这些策略将如何转化为人类仍有待确定，既要确认启动剂所富集的cfDNA 图谱仍然提供全面完整的信息，同时又要避免启动剂本身引起的任何安全和毒性问题。
就像CT中常用的碘造影剂、磁共振中常用的钆造影剂已经大大提高了临床成像的灵敏度，这两种启动剂也将大大提高液体活检的灵敏度，在疾病早期诊断出癌症、检测出肿瘤突变用于指导治疗，以及更灵敏地检测出癌症复发的迹象。
这种 cfDNA 启动方法可以集成到众多工作流程中，原则上不仅可以用来增强液体活检的癌症检测能力，还可以增强神经退行性疾病、代谢紊乱、传染病和产前基因检测以及其他液体活检可适用的疾病的检测能力，解决了基本上所有液体活检测试上游的障碍。
这一工作的相关专利“METHODS AND COMPOSITIONS FOR INCREASING THE CONCENTRATION OF CELL FREE DNA” WO/2022/159910已经被提交，这两种启动剂都已被覆盖。研究团队成立了一家名为Amplifyer Bio的公司，计划进一步开发测试这项技术，准备将其商业化。




如果后续工作取得成功，那么潜在的临床应用将非常有趣。


参考：
Doi: 10.1126/science.adf2341
Doi: 10.1126/science.adn1886
https://doi.org/10.1101/2023.01.13.523947
https://doi.org/10.1101/2023.01.13.524003

长长的路

液体活检通过脑脊液、唾液、胸水、血液、腹水、尿液等对疾病进行诊断。目前，基于血液的液态活检是最主要的研究方向，主要检测血液中游离的循环肿瘤DNA（ctDNA）、循环肿瘤细胞（CTC）和外泌体（Exosome）。
液体活检技术主要包括数字PCR（dPCR）、实时定量PCR（qPCR）和二代测序（NGS）三种。其中，dPCR通常用于单位点检测；qPCR用于单基因多位点检测；NGS则可同时检测大量基因的不同突变类型。

继续前进

因为我一直在液体活检技术研发的一线，所以说一下我的观点，差别有很多，但是最主要的区别在这两个地方：
1，无创：液体活检不需要手术或者穿刺取材，减少患者的痛苦。血液，唾液，尿液，汗液都可以作为液体活检的来源，因为无需手术，所以都可以认为是无创的，而且可以反复取材。其它的比如脑脊液和胸水取材虽然有一定的创伤，但是相较于组织穿刺来讲，创伤也是较为小的。
2，克服异质性：肿瘤的异质性是十分强的，不同人的肿瘤，同一个人的不同部位的肿瘤，同一个部位的不同亚克隆组织，同一个亚克隆的不同细胞，其中的遗传信息都可以是不尽相同的。传统的方法，只是取其中的一块组织做检测，难免会有偏好性。比如穿刺，穿得不好的话，可能就穿到一个小的亚克隆，甚至是癌旁，液体活检因为是取自全身性循环的分子，所以理论上它的“全面性”会好很多，比较容易避免异质性带来的偏差。

队长是我

液态活检对样本的要求低，用外周血就可以完成，但是由于游离肿瘤细胞游荡在血液里，未必能捕捉到，所以检出率同样低，组织诊断就要靠谱很多，但是组织诊断需要通过手术或者活检取材，对被检人会造成一定程度的创伤。