標(biāo)準(zhǔn)程序（tissuebiopsy）根本不足以判斷癌癥的預(yù)后情況。而且活檢得到的是靜態(tài)信息，無法準(zhǔn)確反映癌癥的演化。在這種情況下，ctDNA就成為了科學(xué)家們的新希望，它能為人們揭示更多的癌癥信息，甚至跟蹤癌癥的發(fā)展。

如果能夠得到充分利用，血液循環(huán)中的腫瘤DNA將為癌癥治療帶來一場變革。

2012年，英國癌癥研究所的CharlesSwanton在對腎臟腫瘤進行DNA測序時發(fā)現(xiàn)，單個腫瘤中存在著驚人的遺傳學(xué)多樣性，只有三分之一的突變是整體共有的。此外，癌轉(zhuǎn)移形成的二級腫瘤也與原發(fā)瘤大相徑庭。

ctDNA是什么

癌細(xì)胞在破裂和死亡時，會釋放出循環(huán)腫瘤DNA（ctDNA）等內(nèi)容物，這種ctDNA是飄浮在血液中的基因組片段。細(xì)胞殘骸一般由清道夫細(xì)胞（如巨噬細(xì)胞）清除，然而腫瘤很大細(xì)胞增殖又很快，導(dǎo)致清道夫細(xì)胞應(yīng)付不過來。

對血液中的腫瘤DNA進行檢測和測序，可以幫助人們通過取血得到更全面的癌癥信息，告訴醫(yī)生治療是否已經(jīng)起作用，腫瘤有沒有演化出抗性。

當(dāng)然這一技術(shù)的應(yīng)用也面臨著一些問題。舉例來說，不同人的ctDNA水平差異較大，而且ctDNA并不那么容易檢測，特別是在腫瘤的早期階段。另外，人們還需要在更大型的研究中進行驗證，看ctDNA是否給出了足夠準(zhǔn)確的信息。

如果能夠克服上述障礙，醫(yī)生們將能根據(jù)ctDNA進行更好的治療，隨著癌癥的演化調(diào)整治療策略，JohnsHopkins大學(xué)的VictorVelculescu說。“這種技術(shù)可以幫助人們最終實現(xiàn)個性化醫(yī)療，為癌癥領(lǐng)域帶來一場新的變革。”

ctDNA發(fā)展簡史

1948年科學(xué)家們首次發(fā)現(xiàn)人體血液中存在著循環(huán)DNA，癌癥患者的循環(huán)DNA則發(fā)現(xiàn)于1977年。在那之后又過了17年，人們才發(fā)現(xiàn)這些DNA含有癌癥的標(biāo)志性突變，說明它們來自于腫瘤。

最開始，循環(huán)DNA的實際應(yīng)用并不在癌癥領(lǐng)域。鑒于腫瘤DNA會流入血液，香港中文大學(xué)的盧煜明（DennisLo）教授推測胎兒DNA應(yīng)該也能進入血液。1997年他向人們成功展示，孕婦血液中攜帶著男性胎兒的Y染色體。這一發(fā)現(xiàn)允許醫(yī)生們在懷孕初期通過無創(chuàng)方式檢測胎兒的性別，甚至篩查唐氏綜合癥等發(fā)育疾病。這是產(chǎn)前診斷領(lǐng)域的一次革命。

“癌癥研究后來才跟上進度，”英國癌癥研究所NitzanRosenfeld說。這是因為腫瘤DNA比胎兒DNA更難檢測，而且早期的測序技術(shù)還不夠準(zhǔn)確可靠。

近十年來隨著技術(shù)的進步，DNA檢測技術(shù)已經(jīng)足夠靈敏。舉例來說，BEAMing擴增法可將循環(huán)DNA連在磁珠上，然后進行分離和計數(shù)。即使健康細(xì)胞DNA與ctDNA的比值達(dá)到10,000：1，BEAMing擴增法也可以有效檢測出ctDNA來。

BEAMing擴增法是JohnsHopkins大學(xué)的BertVogelstein和KennethKinzler開發(fā)的。2007年，他們用這一技術(shù)對18名腸癌患者的ctDNA進行了跟蹤。手術(shù)后這些患者的ctDNA水平下降了99%，其中許多患者的ctDNA并沒有完全消失。研究顯示，手術(shù)后仍檢測得到ctDNA的患者，基本上都出現(xiàn)了癌癥復(fù)發(fā)。但手術(shù)后沒有檢測到ctDNA的患者，腸癌并沒有復(fù)發(fā)。

這說明ctDNA能夠展現(xiàn)患者對手術(shù)的應(yīng)答情況，告知醫(yī)生他們是否需要進行化療。研究者們很快也在其他癌癥類型中得到了類似的結(jié)果。Rosenfel等人發(fā)現(xiàn)，ctDNA能夠提供晚期卵巢癌和乳腺癌的準(zhǔn)確信息。而Diaz等人在至少75%的晚期腫瘤患者中檢測了ctDNA，涉及了多種器官，比如胰腺、膀胱、皮膚、胃、食道、肝臟和頭頸。（腦癌除外，因為血腦屏障使腫瘤DNA無法進入血液。）

ctDNA有何優(yōu)勢

循環(huán)DNA將比人們幾十年來鑒定的蛋白指標(biāo)更加好用，因為ctDNA檢測很少有假陽性。此外，ctDNA半衰期只有不到兩小時，而絕大多數(shù)蛋白指標(biāo)能在血液中存在幾個星期，可見ctDNA能更清晰的反映腫瘤的當(dāng)前信息。有研究表明，在檢測乳腺癌和腸癌時，ctDNA比蛋白質(zhì)指標(biāo)更靈敏，還可以跟蹤腫瘤的消失、擴散和復(fù)發(fā)。

血液中的循環(huán)腫瘤細(xì)胞也是癌癥研究的一大熱點。不過，ctDNA比循環(huán)腫瘤細(xì)胞還要靈敏，數(shù)量也更多，更適合成為癌癥的生物學(xué)指標(biāo)。

ctDNA的最大優(yōu)勢在于，能夠?qū)δ[瘤的演化和適應(yīng)性改變進行監(jiān)控。這樣的研究可以回答許多困擾科學(xué)家多年的問題，比如，為何那么多靶向性治療都以失敗告終，癌癥是怎樣發(fā)展出抗性的等等。

EGFR在細(xì)胞生長和分裂中起到了重要的作用，在癌細(xì)胞中特別活躍。Gefitinib和panitumumab是阻斷EGFR的抗癌藥物，這些藥物起初都能有效治療患者。但幾個月后，癌癥就會通過其他基因突變（例如KRAS）對它們產(chǎn)生抗性。

要監(jiān)控患者的癌癥發(fā)展，醫(yī)生們目前得進行多次活檢，以決定下一步的治療策略。然而癌癥晚期患者通常有好幾個需要檢測的腫瘤，單個腫瘤中也可能存在不同的抵抗機制。更重要的是，活檢有一定的風(fēng)險性，難以用于肺部等脆弱的器官。相比之下，血檢就容易多了。

2012年，Diaz研究團隊對接受EGFR抑制劑治療的患者進行ctDNA分析。他們發(fā)現(xiàn)了42種與癌癥抗性有關(guān)的KRAS突變，利用這些突變可以比傳統(tǒng)方法早五個月發(fā)現(xiàn)腫瘤的變化。Rosenfeld團隊則收集了六名晚期乳腺癌、肺癌和卵巢癌患者的血樣，并且進行了完整的外顯子組測序。他們由此揭示了癌癥抗性的發(fā)展路徑，例如癌細(xì)胞出現(xiàn)突變，阻止藥物與其目標(biāo)結(jié)合。

如果醫(yī)生們能夠及時發(fā)現(xiàn)癌癥的抗性，就可以早點停用已經(jīng)不起作用的昂貴藥物。研究癌癥抗性背后的突變，還有助于開發(fā)更有效的癌癥療法或者藥物組合。“我們的目標(biāo)是將癌癥從一種致命疾病轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N慢性病，”Velculescu說。“當(dāng)治療不起作用時，可以換用其他的治療途徑。”

科學(xué)家們逐漸發(fā)現(xiàn)，腫瘤有著很高的異質(zhì)性，標(biāo)準(zhǔn)程序（tissuebiopsy）根本不足以判斷癌癥的預(yù)后情況。而且活檢得到的是靜態(tài)信息，無法準(zhǔn)確反映癌癥的演化。在這種情況下，ctDNA就成為了科學(xué)家們的新希望，它能為人們揭示更多的癌癥信息，甚至跟蹤癌癥的發(fā)展。

如果能夠得到充分利用，血液循環(huán)中的腫瘤DNA將為癌癥治療帶來一場變革。

理想與現(xiàn)實

潛力巨大，但目前ctDNA還無法成為臨床上的主要診療手段。這是因為，最靈敏的ctDNA檢測（例如BEAMing）需要事先知道想要檢測的突變，但獲得這樣的信息又相當(dāng)麻煩。外顯子組測序不需要預(yù)先知道任何信息，但檢測罕見突變的需求深度測序，這樣做的成本非常高。

斯坦福大學(xué)的MaximilianDiehn決定將上述兩種方法的優(yōu)點結(jié)合起來。他的研究團隊發(fā)現(xiàn)，基因組有一小部分（僅0.004%）在肺癌中反復(fù)突變。在獲得患者血樣之后，對這一部分進行深度測序，能夠以低廉的成本檢測罕見突變。目前，該團隊正在嘗試將類似技術(shù)用于其他類型的癌癥，并在臨床試驗中加以驗證。

幾乎所有的活檢技術(shù)，都不能很好的檢測早期癌癥。ctDNA在一項研究中檢測出了所有II級以上的肺癌，但只檢測出了一半的I級腫瘤，這多半是因為晚期癌癥能釋放出更多的DNA。這個問題無意會限制ctDNA在癌癥篩查中的應(yīng)用。

在ctDNA走入臨床之前，還有一些其他的問題有待解決。例如，ctDNA是否能真實反映癌癥的特征？轉(zhuǎn)移瘤是否和原發(fā)瘤釋放同樣多的DNA？Diaz指出，人們需要在患者死后快速對所有腫瘤取樣，將其與患者生前的ctDNA進行比較。“這將是一項艱巨任務(wù)，”他說。

ctDNA提供的信息是否真的能夠挽救患者生命或者提高他們的生活質(zhì)量呢？“光監(jiān)控腫瘤是不夠的，”JohnsHopkins大學(xué)的腫瘤學(xué)家LuisDiaz說。“實際應(yīng)用才是我們面臨的真正挑戰(zhàn)。”

目前，癌癥的靶向性治療還遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上科學(xué)家們的癌癥研究。如何將研究成果轉(zhuǎn)化為醫(yī)療進步，這也是ctDNA研究中最現(xiàn)實的一個問題。

ctDNA可能一時半會兒還無法決定癌癥的治療，不過它仍不失為一個寶貴的研究工具。越來越多的醫(yī)生正在把ctDNA采集列入自己的常規(guī)操作中。