抓住血液中的腫瘤“尾巴”：液體活檢開(kāi)啟癌癥早期診斷大門

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肺部活檢是一個(gè)侵入性的痛苦過(guò)程，對(duì)一位80歲的老太太來(lái)說(shuō)尤其如此。但是通過(guò)穿刺性檢查，腫瘤學(xué)家Geoffrey Oxnard給患者開(kāi)出了一種相對(duì)應(yīng)的靶向藥物。經(jīng)過(guò)治療，患者的腫瘤似乎消失了。

然而，一段時(shí)間后，這位80歲的老人又帶著病痛再次來(lái)到Oxnard的診所。醫(yī)療診斷表明，癌癥又回來(lái)了，而如果要了解癌癥的耐藥性，就需要再做一次肺部穿刺。

但這一次，在美國(guó)馬薩諸塞州波士頓達(dá)納法博癌癥中心工作的Oxnard給患者提供了一個(gè)新選擇：“我們檢查一下您的血液吧。”他僅僅采集了一些血液樣本，進(jìn)行了“血液活檢”。在不到一天的時(shí)間里，他就發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)生微量突變的腫瘤DNA，正是這種突變導(dǎo)致腫瘤產(chǎn)生耐藥性。幸運(yùn)的是，有一種靶向治療這種突變的藥物正在進(jìn)行臨床研究。Oxnard設(shè)法讓病人參加了這項(xiàng)研究，使她的病情再次得到緩解。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，部分腫瘤細(xì)胞甚至是整個(gè)細(xì)胞會(huì)脫離原始腫瘤細(xì)胞，進(jìn)入血液，由此血液活檢應(yīng)運(yùn)而生。通過(guò)這種方法，能夠采集血液樣本分析腫瘤DNA的基因特征，從而避免固體腫瘤穿刺活檢方法。

現(xiàn)在，基因組測(cè)序技術(shù)的快速發(fā)展已經(jīng)讓這種方法可以被應(yīng)用到臨床。其中主要有三個(gè)探索方向：分析循環(huán)的腫瘤DNA、在血液中檢測(cè)整個(gè)腫瘤細(xì)胞以及捕捉腫瘤釋放的胞外體小囊泡?？茖W(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，血小板或許能夠提供癌癥線索。

科學(xué)家知道，血小板在出血后具有凝血作用，但卻不知道它們還具有超凡的“大食量”。所以當(dāng)Tom Würdinger在荷蘭阿姆斯特丹自由大學(xué)醫(yī)學(xué)中心成立實(shí)驗(yàn)室之后，他非常吃驚地觀測(cè)到血小板會(huì)吞噬含有腫瘤RNA的小分子。如果血小板能夠吸收腫瘤的轉(zhuǎn)錄物，它們就可能提供一種珍貴的診斷技術(shù)，Würdinger想到。

而且，血液活檢還更加快捷、方便，并能將患者的痛苦降到最低。此外，它們還能讓臨床醫(yī)生密切監(jiān)測(cè)腫瘤如何對(duì)治療過(guò)程產(chǎn)生應(yīng)答，從而預(yù)測(cè)癌癥復(fù)發(fā)幾率。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，醫(yī)生甚至還能在個(gè)人發(fā)現(xiàn)癥狀之前，利用血液活檢在患病初期發(fā)現(xiàn)潛伏的腫瘤細(xì)胞。

自由漂移的DNA

DNA碎片經(jīng)常會(huì)流入血液。這種基因“廢棄物”在健康人體內(nèi)也普遍存在，而且可能來(lái)自于身體的任何部位。中國(guó)香港中文大學(xué)化學(xué)病理學(xué)家盧煜明意識(shí)到，如果孕婦的血小板會(huì)釋放胎兒的DNA，那么腫瘤可能也會(huì)流出DNA。盧煜明由此率先開(kāi)啟了無(wú)創(chuàng)DNA檢測(cè)的先河，通過(guò)非侵入性方法，對(duì)未出生嬰兒的染色體異常進(jìn)行產(chǎn)前檢測(cè)，現(xiàn)在這種方法已經(jīng)廣泛使用。在此過(guò)程中，這種檢測(cè)方法也產(chǎn)生了未曾料到的信息，一些準(zhǔn)媽媽被檢測(cè)出患有癌癥。

隨后，更加精準(zhǔn)的下一代測(cè)序方法的到來(lái)，則讓通過(guò)血液檢測(cè)自由流動(dòng)的腫瘤DNA變得可行，因?yàn)檫@種測(cè)序技術(shù)能夠區(qū)別腫瘤基因組序列和常規(guī)DNA序列的差異。此外，數(shù)字聚合酶鏈反應(yīng)（dPCR）也讓研究人員能夠診斷或量化具體的腫瘤DNA大小，即便其在血液中的整體含量?jī)H有0.1%。

“這些是非常敏感的實(shí)驗(yàn)。”紐約大學(xué)蘭貢醫(yī)學(xué)中心皮膚科醫(yī)生David Polsk說(shuō)，“這是因?yàn)樗鼈冊(cè)趯?shí)驗(yàn)室中的作用如此之大，臨床醫(yī)生為它們感到激動(dòng)。”

當(dāng)前，盡管一些血液檢測(cè)正在悄然進(jìn)入市場(chǎng)，但血液活檢仍主要局限于基礎(chǔ)研究以及臨床研究的背景中。加州圣迭戈醫(yī)療診斷公司Pathway Genomics因?yàn)橹苯酉蛳M(fèi)者推廣其血液檢測(cè)方法，而在2015年9月遭到美國(guó)食藥監(jiān)局（FDA）的嚴(yán)厲批評(píng)。該監(jiān)管機(jī)構(gòu)稱，其推出的價(jià)值699美元的癌癥截?fù)粼\斷檢測(cè)方法，針對(duì)的是存在較高癌癥風(fēng)險(xiǎn)，但卻仍然健康的人群，而這種技術(shù)尚未得到批準(zhǔn)向消費(fèi)者開(kāi)放，而且在臨床上尚未獲得足夠證據(jù)。該公司則回應(yīng)稱，這是由醫(yī)生參與的臨床試驗(yàn)，并未采用直接向消費(fèi)者推廣的模式。

現(xiàn)在，盧煜明正在完成一項(xiàng)有2萬(wàn)人參與的鼻咽癌檢測(cè)項(xiàng)目，這是中國(guó)南方地區(qū)一種常見(jiàn)的頭部和頸部癌癥。在2013年的一項(xiàng)研究中，盧煜明的團(tuán)隊(duì)對(duì)1300個(gè)健康人進(jìn)行了檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)其中3人處于早期癌癥階段。盧煜明很快將報(bào)告其研究成果。“我們能夠在癌癥發(fā)病早期發(fā)現(xiàn)其行跡，這是一個(gè)了不起的進(jìn)展。”他說(shuō)。因?yàn)?5%的患者在這一發(fā)病階段接受治療后都能存活下來(lái)。他補(bǔ)充說(shuō)，現(xiàn)在檢測(cè)出的病人已經(jīng)得到了盡快的治療，他們現(xiàn)在生活得很健康。

發(fā)現(xiàn)復(fù)發(fā)萌芽

跟蹤患者的循環(huán)DNA還改變了早期診斷癌癥轉(zhuǎn)移的可能性，這種病情往往需要反復(fù)侵入性穿刺活檢。過(guò)去幾年，科學(xué)家一直在研究循環(huán)DNA，以此發(fā)現(xiàn)女性經(jīng)過(guò)治療后假定已無(wú)癌癥的病例的潛在復(fù)發(fā)跡象。“這是早期診斷癌癥轉(zhuǎn)移或復(fù)發(fā)所邁出的重要一步。”密歇根大學(xué)衛(wèi)生系腫瘤專家Muneesh Tewari說(shuō)。

在2015年的一項(xiàng)研究中，對(duì)20名乳腺癌患者的血檢揭示了癌癥復(fù)發(fā)的跡象，這比常規(guī)臨床檢測(cè)手段診斷時(shí)間提前了3年。相關(guān)的生物標(biāo)記是循環(huán)DNA中的染色體重組。這些重組似乎會(huì)在癌癥發(fā)展早期出現(xiàn)，科學(xué)家可以利用它們?cè)O(shè)計(jì)進(jìn)行dPCR測(cè)試的引物。

“我們認(rèn)為，循環(huán)腫瘤DNA應(yīng)該是一種分辨乳腺癌復(fù)發(fā)的良好生物標(biāo)記，而這在此前并未得到展示。當(dāng)我們觀察到這一現(xiàn)象時(shí)感到非常激動(dòng)。”瑞典蘭德大學(xué)帶領(lǐng)這項(xiàng)研究的專家Lao Saal說(shuō)。“如果能夠提前3年發(fā)現(xiàn)癌癥轉(zhuǎn)移或復(fù)發(fā)，人們會(huì)覺(jué)得這樣可能會(huì)在臨床治療上帶來(lái)完全不同的結(jié)果。”

另一項(xiàng)有55名乳腺癌患者參與的研究提前8個(gè)月發(fā)現(xiàn)了復(fù)發(fā)癥狀，該研究也利用dPCR對(duì)突變進(jìn)行了檢測(cè)。“有20%的女性乳腺癌患者最終會(huì)因此死亡。”發(fā)表該成果的英國(guó)倫敦癌癥研究中心的Nicholas Turner說(shuō)，“我們迫切需要對(duì)當(dāng)前的診斷方式難以發(fā)揮作用的20%的女性進(jìn)行更多了解。”

血液檢測(cè)在臨床治療方面正在找到自己的立足點(diǎn)，當(dāng)前對(duì)預(yù)定義基因變化進(jìn)行搜索可能給患者的生命帶來(lái)哪些影響尚不清楚，Tewari說(shuō)。腫瘤耐藥可能來(lái)自于今天的檢測(cè)手段尚未能覆蓋的變異，因?yàn)樾枰剿飨乱淮鷾y(cè)序方式，監(jiān)測(cè)所有可行的癌癥變異，Turner說(shuō)。

分離的細(xì)胞

事實(shí)上，自由飄移腫瘤DNA發(fā)現(xiàn)的時(shí)間并不長(zhǎng)，科學(xué)家在1869年首次報(bào)告稱在血液中發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞。文獻(xiàn)中記錄了40多種設(shè)備可用于分離腫瘤細(xì)胞。長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)家一直在探索這個(gè)概念，即血液中的腫瘤數(shù)量可能用于評(píng)估患者癌癥的攻擊性。

然而，臨床試驗(yàn)結(jié)果卻令人沮喪。例如，2014年，美國(guó)國(guó)家癌癥研究所西南腫瘤研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表的一項(xiàng)研究指出，通過(guò)捕獲和計(jì)量乳腺癌復(fù)發(fā)者血液中的腫瘤細(xì)胞，很可能找到一些人可能存在的更加具有攻擊性的癌癥分支。然而，盡管對(duì)這些女性進(jìn)行了另一輪的化學(xué)療法，卻沒(méi)能改善她們的結(jié)果。從這項(xiàng)研究中，人們總結(jié)認(rèn)為，將計(jì)量腫瘤細(xì)胞作為預(yù)測(cè)方法沒(méi)有使用價(jià)值，斯坦福大學(xué)臨床腫瘤學(xué)家Stefanie Jeffrey說(shuō)。但她補(bǔ)充說(shuō)，這一結(jié)論過(guò)于倉(cāng)促，很可能是其余的治療沒(méi)有發(fā)揮作用。然而，美國(guó)臨床腫瘤學(xué)會(huì)卻并不建議通過(guò)計(jì)量腫瘤細(xì)胞幫助指導(dǎo)治療。

與單純計(jì)量細(xì)胞不同，一種更好的方法是測(cè)量腫瘤細(xì)胞的DNA或是RNA，從而提供了解導(dǎo)致患者癌癥基因變異的更多信息。因?yàn)榉蛛x技術(shù)的發(fā)展，研究人員可以從患者那里得到更多活細(xì)胞，這足以讓他們培養(yǎng)這些細(xì)胞或?qū)⑵湟浦驳叫∈篌w內(nèi)，研究其功能特征。

第三種血液活檢方式指向胞外體。它們是由所有活細(xì)胞留下的小囊泡，其中包括與腫瘤母細(xì)胞相似的囊泡，它們含有DNA、RNA和蛋白質(zhì)。當(dāng)前，這些胞外體很大程度上仍未得到了解，但是基于胞外體的癌癥測(cè)試已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化。

每種檢測(cè)方式都開(kāi)啟了了解生物學(xué)及疾病過(guò)程的不同窗口，Tewari說(shuō)?，F(xiàn)在，更加精細(xì)的技術(shù)仍待進(jìn)一步發(fā)展，但是臨床醫(yī)生對(duì)于今天血液活檢能夠發(fā)揮的作用仍然非常興奮。“它們?cè)趲椭颊攉@得正確的療法方面發(fā)揮著強(qiáng)大的作用。”Oxnard說(shuō)。