管中窥豹：肺癌液态活检的现状与挑战.pdf

专家论坛管中窥豹：肺癌液态活检的现状与挑战孙钦泓，尹荣基金项目：江苏省杰出青年基金项目（）作者单位：南京，南京医科大学附属肿瘤医院 江苏省肿瘤医院 江苏省肿瘤防治研究所 江苏省恶性肿瘤分子生物学及转化医学重点实验室 胸外科第一作者：孙钦泓，男，硕士研究生在读，研究方向：非小细胞肺癌液体活检的基因组与转录组学，：通信作者：尹荣，：通信作者简介：尹荣，博士，教授，主任医师，博士生及博士后导师，享受国务院政府特贴专家，获省杰青资助，省 二层次人才。现任江苏省肿瘤医院副院长、江苏省恶性肿瘤分子生物学及转化医学重点实验室副主任、江苏省恶性肿瘤标志物与防治重点实验室副主任，中国抗癌协会青年理事会秘书长、江苏省抗癌协会肿瘤早筛及流行病学专委会主任委员。研究方向：非小细胞肺癌的病因、恶性进展机制及临床转化，研究成果获江苏省科学技术一等奖、中华医学科技二等奖、华夏医学科技一等奖、江苏省医学青年科技奖等。主持国家自然科学基金面上项目 项。近 年以通讯作者在、等 杂志发表论文 余篇，总他引 次，获国家发明专利 项。【摘要】肺癌是中国最常见的恶性肿瘤之一，亟需新的诊断方法来检测肿瘤并监测治疗反应。液态活检作为一种非侵入性的肿瘤检测方法在肺癌的早筛诊断和治疗管理中展现出巨大的潜力。液态活检通过分析血液中的循环肿瘤细胞（）、细胞游离（）和循环肿瘤（），能够提供关于肿瘤的遗传信息，有利于肺癌早期诊断、病情监测以及疗效评估。相较于传统的组织活检，液态活检具有操作简便、风险低、可以反复进行以及能更全面反映肿瘤异质性等优点。该文回顾了液态活检在肺癌中的应用现状，探讨当前液态活检技术面临的挑战。旨在为肺癌的精准诊疗提供科学依据，推动液态活检技术在临床实践中的应用和发展。【关键词】肺癌；液态活检；循环肿瘤细胞；细胞游离；循环肿瘤：文章编号：（）：，（，）：，：【】，（），（），中国肿瘤外科杂志 年 月第 卷第 期 ，（），【】；肺癌作为中国最常见的恶性肿瘤，其早期诊断和及时治疗对提高患者生存率至关重要。传统的肺癌诊断方法，如组织活检，虽然准确性高，但由于其侵入性、患者承受的疼痛以及无法频繁进行等缺点，限制了其在肺癌早期诊断和疗效监测中的应用。虽然低剂量螺旋（，）被认为是肺癌早期诊断的标准方法，能显著提高肺癌患者的生存率，但是其存在假阳性率高、辐射暴露以及普及率低等缺点，使得肿瘤的及时发现颇具挑战。在这种背景下，出于精准医疗和个性化治疗策略的需求，一种非侵入性的肿瘤检测技术 液态活检，应运而生。液态活检作为一种在体液中检测、识别和量化 和细胞碎片的方法，凭借其独特的优势正逐渐成为肺癌诊断和治疗管理的重要辅助手段。液态活检技术通过分析患者血液中的循环肿瘤细胞（，）、细胞游离（，）和循环肿瘤（，）等生物标志物，能够无创地获取肿瘤的遗传信息和转录组信息。其不仅可用于肺癌的早期发现，还能监测疾病进展、指导治疗方案的选择及调整，并评估治疗效果，为无法通过手术或其他方式获取肿瘤组织样本的患者提供了一种可行的替代方案。本文通过回顾液态活检在肺癌中的应用现状和面临的挑战，旨在为肺癌的精准诊治提供科学依据，并展望其在未来医疗健康领域的发展潜力，期望进一步提高肺癌患者的生存率和生活质量。液态活检技术概述液态活检是一种非侵入性的医疗检测方法，通过分析体液样本如血液、尿液、脑脊液和胸腹水中循环的生物标志物，如、外泌体、微小、肿瘤诱导血小板、循环肿瘤血管内皮细胞、细胞外小囊泡等，来动态监测肿瘤的进展以及对治疗的响应。这其中，血液是最常见的检测体液，而、和 由于能够动态反应肿瘤的进展状况，成为了最常检测的、最重要的生物标志物，并且它们可以从同一份血样中分离出来。全血在进行离心之后，会分成上层的血浆层，中层的有核细胞层以及下层的红细胞层，源于中层的有核细胞部分，而 和 源于上层的血浆部分。一般使用标准的 管或含有 防腐剂的专用管收集血样。管成本较低且易于获取，但其样本需在 内处理以避免白细胞裂解导致的 污染，而含 防腐剂的管子里的样本可在室温下保存长达 。的概念最早于 年提出。是指从原发性或转移性病变脱落并进入外周血液的肿瘤细胞。这些肿瘤细胞在外周血液中可能发生凋亡或被吞噬，但少数肿瘤细胞可能逃避这一 过 程，并 经 历 上 皮间 质 转 化（，），从而获得更强的流动性、侵袭性和穿过血管壁的能力，导致远处转移。的检测为肺癌患者提供了肿瘤的形态学或遗传信息分析、促进患者分类和分层、有效监测患者反应、改善临床预后以及实现个性化治疗目标。研究发现，可用于早期诊断、预测转移、复发和进展风险，并实时监测和识别药物治疗效果。的高效分离方法不仅可用于早期小肿瘤的检测，也用于早期和晚期癌症患者的诊断。此外，突变的评估有助于实时调整和监控患者治疗，为未来肺癌治疗提供了强大的前景。目前，富集 的主要方法包括基于免疫特性的分离方法和基于物理和生物特性的分离方法。前 者 最 常 见 的 为 免 疫 磁 珠 分 选 法。的 检测系统作为国际广泛认可的 检测标准方法，通过抗 抗体与磁性纳中国肿瘤外科杂志 年 月第 卷第 期 ，米颗粒结合将血液样本中的 磁选分离。分离后的细胞通过 着色以标记核，并使用标记有荧光的抗体对细胞角蛋白（，）和 进行特异性染色，利用自动荧光显微技术进行识别和分析。根据、和 的表达情况，将 与白细胞区分开来。然而基于免疫的分离方法在应对 导致的细胞表面标记的改变时，会出现敏感度和特异性不足的问题，因此转向利用 的生物和物理特性是另一种有效的分离策略，利用 与血细胞之间的大小、相对密度和电特性差异来富集。比如利用孔径 的多孔膜的物理分离法（例如 系统）或通过密度梯度离心（如使用 溶液的 系统）等方法来分离核细胞，这些方法成本较低但可能伴随较高的白细胞污染率。此外，微流体技术如使用抗 涂层微柱的“芯片”和基于物理特性如大小或可压缩性进行 分离的涡流技术，为基于生物和物理特性的 分离提供了高敏感度和高纯度的解决方案，有效避免了由 引起的假阴性问题。这些方法突破了传统基于抗原的限制，提高了 检测的准确性和应用范围。和 指的是从血浆等体液中提取的细胞外 片段，其来源包括正常细胞和肿瘤细胞，长度 碱基对，与核小体相似；而 特指来源于肿瘤细胞的 片段，其数量受多种因素影响，如肿瘤位置、大小、转移、血管浸润和阶段，因此其比例差异很大，从 不等。目前，对于 和 有两种成熟的分析方法：基于聚合酶链式反应（，）的方法和基于下一代测序（，）的方法。前者包含实时（定量）（）检测和数字微流控 （，）检测。是一种广泛应用于 分析的方法，也允许对样本进行半定量分析。目前该方法的成本已普遍较低，且结果易于解释。市场上有多种经 和 批准的测试，用于检测肺癌中的 突变，包括激活性突变或导致抗药性的突变。因为只能检查单个基因或已知的遗传变异，其敏感度仅为（检测限），仅使用 进行检测存在假阴性结果的风险。而 在敏感性方面要优于（检测限 ）。在 中，样本油乳液被分割成数千个微滴，随后在微孔板的单个小隔间中进行。这种方法能够检测罕见突变事件，也能在单分子水平上进行定量。技术使用绑定到磁性珠子上的 模板（珠子、乳液、扩增和磁性），从而进一步改进了 技术。检测是一种用于 和 测序的高通量方法，能够检测单核苷酸多态性（，）、小型（插入和缺失）以及大型（插入、缺失、扩增、倒置和易位）遗传变异。该方法非常敏感（检测限 ），甚至能够检测小 片段中的未知遗传变异。由于用液态活检获得的 量可能过低，全基因组测序（，）和全外显子测序（，）尚未建立。目前常规癌症诊断检测中仅使用基于杂交捕获和基于扩增子（捕获）的 方法。基于杂交捕获的 能更准确地定量拷贝数，通过特定探针“捕获”目标 序列，虽然能减少扩增而造成的误差，但其特异性较低（约），易出现假阳性。而基于扩增子的 依靠初级 扩增热点基因区域，并利用分子条形码减少假阳性，适合 量少的样本，有效检测、插入缺失或已知基因融合。液态活检在肺癌中的应用：液态活检在肿瘤的早期诊断、预后评估以及疗效监测方面都具有很大潜力，在此我们对这些应用进行了简单阐述。癌症早筛早诊 可用于监测 甲基化，利用 甲基化具有高度组织特异性和表观遗传相较于基因组变化具有更高的一致性这两个特点，可以确定 的组织起源并用于癌症早筛监测。等的研究便是发现了肝脏和结肠特异性的 甲基化生物标志物，并使用这些检测方法将肝细胞癌和结直肠癌患者与健康受试者分开而达到癌症检测的目的。此外，笔者团队通过整合 片段组学特征与机器学习的方法，实现了早期对非小细胞肺癌的高灵敏度检测。片段组学通过低深度全基因组测序，基于 片段的长度、末端模式和碱基序列等多维特征进行分析，从而揭示肿瘤的遗传特性和生物学行为。研究团队利用机器学习模型对收集到的多维 特征进行分析和学习，以识别肺癌特有的片段组学模式。通过训练和验证，他中国肿瘤外科杂志 年 月第 卷第 期 ，们构建了一个集成了 种 特征和 种机器学习算法的大模型，有效地提高了早期肺癌检测的准确性和灵敏度，对早期肺癌以及直径 的肿瘤的检测灵敏度达到了。另一项关于 用于癌症早筛的研究发现，非小细胞肺癌（，）患者的血浆 水平显著高于慢性呼吸道炎症受试者和健康个体。同时，在区分 患者与健康个体时，水平的敏感性和特异性分别为和 。以上这些研究都表明，在肺癌的早期筛查中液态活检能够检测血液中极低浓度的 或，相较于传统的影像学检查和组织活检，液态活检可以更早地发现肺癌的存在，特别是在无症状或早期阶段肺癌患者中，从而大大提高早期诊断率。此外，另一项研究在早期肺癌患者血样中提取了 并进行了 测序分析，以识别与肺癌相关的基因突变。发现超过的患者携带 个常见突变基因（、和）。此外，通过液相色谱质谱（）分析，发现了 种差异代谢物，其中 种不同的代谢物在 阳性的早期肺癌诊断中具有潜在的临床价值，这表明 的 和代谢组学可能为肺癌的早期诊断提供新的肿瘤标志物。另外一项研究着眼于具有较高患肺癌风险的群体，即患有慢性阻塞性肺疾病的吸烟者，他们在每年进行一次的 扫描中并未发现任何结节，但是血液中却能检测到。最终发现，那些体内检测到 的患者，其肺部结节与肺腺癌有关。在这个特定人群中，基于 检测初步判断出的继发性肺癌的预测准确率几乎达到了。预后评估此外，在预后评估方面，液态活检也有其独特的优势和临床价值。另一项研究探讨了使用血液样本中的 作为肿瘤活检的替代品来确定 突变状态的可行性，并进一步将 中的 突变与预后联系起来。对 中存在 突变的患者的单变量分析显示，无论在肿瘤组织还是 中，突变都是较短总生存期（，）和无进展生存期（，）的标志。中带有 突变的患者的中位 为 个月，而没有该突变的患者的中位 为 个月。等开发的（，）方法能够在 分析中准确识别癌症特异性的遗传异常。这一方法在治愈性治疗后复发的肺癌患者中展现出高效能，的患者在第一次治疗后的血液样本检测呈阳性，有效预示 微 小 残 留 疾 病（，）。在 研究中，通过术前和术后的 分析，能在 的确认复发的患者中提前识别出肿瘤复发，并且平均比影像学确诊时间提前了 。这些研究结果证实，液态活检技术在评估肺癌预后方面，能比传统影像学方法更早提供准确信息。治疗管理 近年来，液态活检在肺癌的疗效监测方面的研究也越来越多。得益于 的较短的半衰期，可以实时的反映患者治疗过程中例如肿瘤突变负荷、新抗原等的指标。研究发现，突变状态的变化可以对接受 治疗的非小细胞肺癌患者的耐药性进行早期预测，为患者的治疗方案的选择提供依据。并且，由于 在超过 的转移性肺癌患者的 上与 共表达，因此使得 成为鉴定适合接受 治疗患者的有利工具。通常，治疗前 阳性（）的存在与大多数试验中的不良结果相关。人们认为 上 的表达介导了免疫逃逸，因为 阳性 的患者通常对纳武单抗的反应率较差。更重要的是，等在所有 治疗下产生抗药性的患者中发现了 阳性，支持了这一结论。局限性与待解决的问题尽管液态活检在肺癌领域具有巨大的应用潜力，但要让更多患者获益仍有许多亟待解决的问题。首先是检测的灵敏度以及特异度的问题，分析的灵敏度主要取决于肿瘤释放的 量，而这又取决于肿瘤类型以及检测时肿瘤所处的分期，因此晚期肺癌患者较早期患者更易从液态活检中获益。若想提高灵敏度，那么就会带来一定的假阳性结果，例如基于 的检测方法。并且对于早期的肺癌患者，血液中实际存在的 本身就极少，很难被检测到。其次是液态活检的费用问题以及临床普及率的问题，液态活检由于其新兴技术的属性，价格并不低廉。并且大多数医院本身不具备检测条件，往往需要抽取血液然后运输给公司进行测序，这种中国肿瘤外科杂志 年 月第 卷第 期 ，不便捷一定程度上也会造成患者依从性不足的问题。结论综上所述，液态活检作为一项新兴的非侵入性的肿瘤检测技术，在肺癌的早期诊断、预后评估以及治疗管理中展现出巨大的应用潜力和临床价值（表）。通过分析患者血液中的 和，能够提供有关肿瘤基因组以及转录组的重要信息，尤其在无法进行组织活检的情况下，液态活检成为了一种可行的替代方案，使得医生能够实时地为患者调整最佳的治疗策略。表 液体活检在不同应用领域的优势和挑战应用领域优势待解决的问题早期诊 断与 疾病 监测 非侵入性，适用于无法进 行 组 织 活 检 的患者 实时监测疾病进展，提前发现复发或治疗失败 提高早期诊断率，尤其适用于无症状或早期阶段肺癌患者 亟需提高敏感性和特异性 和 在早期癌症患者中的量可能过低，难以检测方案选 择与 疗效 评估 实时反映治疗效果，协助调整治疗方案有助于个性化治疗方案的选择，特别是免疫治疗 提供了免疫治疗的实时监测手段 预测治疗效果的准确性需要进一步提高 单一生物标志物可能不足以全面评估患者对免疫治疗的反应 展望未来，随着个性化医疗和精准医疗的不断发展，液态活检有望成为肺癌管理中不可或缺的工具之一。虽然目前仍然存在一些问题和挑战，但通过更加深入的研究和技术创新，液态活检将在精准医疗领域大放异彩，实现肺癌早期发现、精准治疗和疗效监测，为肺癌患者带来更加个性化、高效和安全的治疗方案，从而大大提高患者的生存率和生活质量。参考文献：，：，（）：，：，：，（）：，（）：，（）：，：，（）：，：，（）：，（）（），（）：，（）：，（）：，：，（）：，（）：，：，（）：，（）：，：，（），（）：，：，（）：，中国肿瘤外科杂志 年 月第 卷第 期 ，（）：，（），（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，：，（）：，（）：，：，（）：，：，：，（），（）：，（）：，（）：，：，（）：，（），（），（）：，（）：，：，（）：，：修回日期：本文编辑：钦嫣中国肿瘤外科杂志 年 月第 卷第 期 ，