灵敏度70%，特异性99%的液体活检新技术出炉

空白派

作者：许柯
液体活检是一种相较于传统组织活检而言的新型的活检方式，是以血液、胸水等非固态生物组织为标本进行取样和分析的体外诊断技术。液体活检中的“液体”以血液为主，也包括粪便、尿液、唾液以及其他体液样品。通过捕获进入体液中的其它细胞或DNA，建立基因表达谱，用于辅助诊断、预测癌症、靶向突变用药等方面。液体活检的检测对象主要有外泌体（Exsome）、循环肿瘤细胞（circulating tumor cell，CTC）、循环肿瘤DNA（circulating tumor DNA，ctDNA）。
CTC和ctDNA检测
CTC和ctDNA检测是液体活检中发展最迅速的两个领域，也是目前在市面上我们能接触到的液体活检方式。
CTC是游离于血液循环系统中的肿瘤细胞，来源于原发肿瘤组织，是肿瘤细胞转移的重要方式，是复发和激发癌症致死机制的重要因素。CTC作为肿瘤细胞，不仅包含肿瘤的DNA信息，同时还包含基因组、蛋白质组等信息，是研究肿瘤组织信息的丰富来源。CTC检测侧重于细胞病理诊断，适用于化疗效果监测和肿瘤复发检测。
ctDNA是肿瘤细胞释放到血液循环系统中的DNA片段，含有肿瘤基因组所特有的基因突变。ctDNA检测侧重肿瘤基因层面，其主要反映的是肿瘤的基因突变信息，更适用于靶向药物治疗。


这里通过形象的比喻，让患者能更直观的理解二者的差别。循环肿瘤细胞（CTC）检测和二代测序（ctDNA检测）两种检测方法就像是捕鱼游戏。CTC是游戏中的鲨鱼，很少出现，也很难捕到，但捕到了就能有很好的得分；ctDNA就像一群群游来游去的小鱼群，随便就能捞到一些，但分值很低，但鱼群中包含得分更高的金色的小鱼（有突变的DNA片段）想要捕起这些金色的小鱼虽然有一定的难度，但毕竟比捕捞大鲨鱼要容易一些。无论是CTC还是ctDNA，都存在假阴性率，也就是说捞到鱼了，说明肯定有鱼（有突变），没有捞到鱼，并不代表水里没有鱼，而是你这一网没有打捞到（没有基因突变），这就是血液做检材存在假阴性率的原因所在。
液体活检新技术
对于液体活检的准确性一直存在争议，虽然各种研究一直在不断提高液体活检技术的特异性，但在实际检测中假阴性的情况还是普遍存在，所以很多病友在采用血液或胸水等进行ctDNA检测获得阴性结果时，考虑到ctDNA的假阴性率，还是要再去尝试一下靶向药。

对于液体活检的准确性一直存在争议，虽然各种研究一直在不断提高液体活检技术的特异性，但在实际检测中假阴性的情况还是普遍存在，所以很多病友在采用血液或胸水等进行ctDNA检测获得阴性结果时，考虑到ctDNA的假阴性率，还是要再去尝试一下靶向药。


《科学》杂志发布了一项研究，美国约翰斯·霍普金斯大学研发了一种名为CancerSEEK的液体活检技术。这项技术的问世，可能会成为液体活检发展的重要突破。
CancerSEEK进行单一血液检测，通过同时评估8种早期癌症ctDNA基因突变和蛋白水平，来发现肿瘤的存在。CancerSEEK将相对较小的一组癌症基因重复测序到极端深度以寻找罕见的等位基因，并将模板池分成多个部分以增强信号检测，足以为许多不同类型的癌症提供信息。借用上面的比喻就是，CancerSEEK将鱼塘划分为多个区域，撒下多个渔网同步进行打捞，同时将渔网的网格缩的足够的小，并进行多次打捞。这样对鱼群（尤其是金色小鱼）的捕捞效率和成功率都将极大的提高，更有可能直接确定出金色小鱼所在位置（确定癌症起源组织）。
该研究对1005名非转移性、临床检测到的特定器官癌症患者进行了CancerSEEK检测，包括卵巢癌、肝癌、胃癌、胰腺癌、食道癌、结直肠癌、肺癌和乳腺癌，其中Ⅰ期患者占20%，Ⅱ期患者49%，Ⅲ期患者31%。单次检测了血液中的16个基因和8个蛋白。同时，作为对照，研究小组还研究了850名没有癌症病史的健康者。
检测结果表示CancerSEEK检测阳性中位数为70%。对卵巢癌、肝癌、胃癌、胰腺癌和食管癌等5种癌症的敏感度在69％〜98％之间，卵巢癌为98%，乳腺癌为33%。对癌症的特异性超过99%，812例健康对照者中仅7例检测为假阳性。



CancerSEEK对不同癌种的灵敏度

CancerSEEK技术还采用了人工智能方法，利用ctDNA结合蛋白，精准地分析出63%的患者的原发肿瘤到底在哪个器官，83%的患者的原发肿瘤可能出现在哪两个器官，然后再辅助以其他临床检查即可确诊。



CancerSEEK技术分析原发肿瘤位置准确度

CancerSEEK检测对Ⅱ期患者的中位灵敏度为73%，对Ⅲ期患者为78%，对Ⅰ期患者为43%。Ⅰ期肿瘤中，这一检测对肝癌的敏感性最高，达100%，食管癌的敏感度最低，为20%。总体敏感度最高的是卵巢癌，为98%，乳腺癌最低，为33%。
试验结果表明，CancerSEEK技术的确可以有效检测并区分个别癌种如卵巢癌和肝癌。而对于乳腺癌、肺癌的检测CancerSEEK表现的较为无力。
虽然此次试验99%的特异性令人振奋。但要注意的是，该试验只使用了健康个体作为对照样本。然而在真正的癌症筛查环境中，一些患者由于患有炎症或其他疾病，可能导致假阳性结果的比例高于研究中的比例。CancerSEEK技术距离真正的临床使用还需要一些时间，需要更加大型的临床试验进一步证实CancerSEEK技术的特异性和敏感度。
但值得欣慰的是使用CancerSEEK技术来进行检测性价比较高，整个检测的费用大约在500美金，与目前筛检单一类型癌症的检测费用相当或更低。
液体活检与传统组织活检的比较
CancerSEEK的中位敏感性达到了70%，而传统的组织活检准确性在80%以上。液体活检的准确率在不断向组织活检靠近。
虽然液体活检在准确率上比不过组织活检，但在其他方面，液体活检的作用可以说是全面超越组织活检。
1. 无创，不需要手术或者穿刺取材，减少患者的痛苦，提升患者的生存质量。
2. 解决了精准医疗的痛点，可准确指导靶向药物的使用。
3. 可以多次取样，多次检测，从而实现动态监测，为临床提供更全面的参考。
4. 可对癌症进行早期的筛查，从而达到预防的目的。
5. 检测方便，花费时间短。
6. 检测范围广，可涉及大部分癌种，如肝癌、胃癌、肺癌、结肠癌、前列腺癌、乳腺癌、食道癌等。


然而目前液体活检还处于发展中的状态，检测中假阴性和假阳性的情况时有发生。组织活检仍是肿瘤诊断的金标准。但对于无法接受穿刺等手术取活体组织的患者可以考虑接受液体活检。
液体活检的发展方向
液体活检在早期癌症筛查、指导分子靶向药物用药、耐药检测、术后复发检测和治疗疗效评价上都将发挥巨大的作用。尤其是在癌症的早期筛选中，液体活检将填补这一行业的空缺。



液体活检在肺癌早期综合检测及预防案例

一些行业分析师预估，到2025年，液体活检的全球市场将增长到120亿美元。随着市场的扩大，资本的注入，将会有越来越多有关液体活检的研究和产品如雨后春笋般纷至沓来，液体活检必会迎来全面发展的时期。这也必然会造福无数的癌症患者，帮助更多癌症患者作出更全面更可靠的癌症诊断。
参考文献
[1] Heitzer et al., (2018). Current and future perspectives of liquid biopsies in genomics- driven oncology. Nature Reviews Genetics.
[2] Li B T , Janku F , Jung B , et al. Ultra-deep next-generation sequencing of plasma cell-free DNA in patients with advanced lung cancers: results from the Actionable Genome Consortium[J]. Annals of Oncology, 2019.
[3] Liquid Biopsy Market Research Report Global Forecast to 2022， MARKET RESEARCH FUTURE
[4] An ultrasensitive method for quantitating circulating tumor DNA with broad patient coverage. Nat Med. 2014 May；20(5)：548-54.
[5] Swarm Intelligence-Enhanced Detection of Non-Small-Cell Lung Cancer Using Tumor-Educated Platelets. Cancer Cell. 2017 Aug 14；32(2)：238-252.e9.
[6] Detection and localization of surgicallyresectable cancers with a multianalyte blood test.
[7] Global liquid biopsy market will reach USD 12,062 million by 2025: Zion Market Research [news relsease]. New York, NY; Zion Market Research. May 14, 2019.
https://u.wechat.com/MAZrrs51LYDUE1sHgLpj3og (二维码自动识别)
扫码添加与癌共舞小助手
帮您找到组织，入群交流

原文地址：https://zhuanlan.zhihu.com/p/154473744