癌症早期发现的新手段：循环肿瘤DNA（ctDNA）监测

癌症是一种严重的疾病，在全球范围内发病率和死亡率都很高。癌症发生早期肿瘤较小、不复杂且无转移时，治疗更可能成功，因此早期发现是提高肿瘤治愈率，降低死亡率的重要途径。尽管近几十年来早期检测策略发展迅速，但由于原发性肿瘤初期的细微症状，它们仍然具有挑战性。

目前，肿瘤生物标志物、成像和特异性筛选试验广泛应用于各种癌症类型，然而，每种方法都有局限性。在某些情况下，危害甚至超过了好处。因此迫切需要开发准确的癌症早期检测测试。

循环肿瘤DNA（ctDNA）正在成为早期癌症检测最有前景的生物标志物之一，因为肿瘤在成像可见之前就将ctDNA分泌到血流中，或者检测到疾病迹象，或者两者兼而有之。ctDNA仅包含总的无细胞DNA（cfDNA）的一部分，因为cfDNA还包括从非肿瘤细胞脱落的DNA。ctDNA的检测和分析，或“液体活检”，已显示出与实体瘤分子病理学的良好相关性。例如，乳腺癌、结直肠癌、胰腺癌和胃食管癌晚期患者的ctDNA水平高于早期患者。

当前ctDNA分析有两种广泛的方法。一种方法是肿瘤导向的血浆DNA分析，即从每个患者肿瘤特异性突变的先验知识开始。这通常是通过首先评估活检或肿瘤标本，选择要探测的标记物（即，指示突变的存在），并评估血浆中的这些标记物来完成的（McDonald等人，2019年）。另一种方法是独立于肿瘤的分析，并假设没有原始肿瘤突变的先验知识。在某些情况下，这种分析是以癌症亚型中常见突变的先验知识为指导的，如胰腺癌的KRAS2、CDKN2A和TP53基因突变。为了对先前未诊断的癌症进行早期检测，需要采用第二种方法，并且需要使用相关恶性肿瘤中最频繁突变的基因的非常广泛的组合。

以ctDNA为靶点的新的早期检测策略可能被证明是有益的，特别是对于筛选选择有限的癌症。2018年有科学家开发了一种早期癌症检测测试，称为“癌症搜索”，其主要目标是针对难以筛查的癌症。他们使用61个扩增子小组分析了血样，以检测几种实体瘤亚型的常见突变，包括乳腺、结肠直肠、食道、肝脏、肺、卵巢、胰腺和胃，他们对这些肿瘤的特异性突变一无所知。另外一组八种常见蛋白质癌症生物标记物进一步提高了检出率：癌症抗原125（CA-125）、癌胚抗原（CEA）、癌症抗原19-9（CA 19-9）、肝细胞生长因子（HGF）、髓过氧化物酶（MPO）、骨桥蛋白（OPN）、催乳素（PRL）和金属蛋白酶组织抑制剂1（TIMP-1）。

他们的测试显示了99%的特异性，在812名健康对照中只有7名假阳性，敏感性从乳腺癌的33%到卵巢癌的98%不等。总体而言，作者确定了可用于82%以上评估癌症早期检测（I-Ⅲ期）的癌症特异性特征。该研究的一个主要发现是，在一些最难发现的癌症中，如卵巢癌、肝癌、胰腺癌、食管癌和胃癌，早期发现率为69%或更高，这些癌症目前没有指南推荐的筛查选项。

特别是高危人群，可以从使用ctDNA的早期癌症检测中受益。例如，已知种系突变导致癌症易感性的患者（例如，导致乳腺癌和卵巢癌易感性的BRCA1突变）可以使用靶向ctDNA分析来检测基因的第二次命中。cfDNA评估还可以识别种系突变（类似于更标准的外周白细胞分析），可用于评估个体患特定癌症的风险，以及他们对早期治疗方案的潜在药理学介导反应。

使用单一独立生物标志物预测临床结果的能力在临床医学中有着悠久的历史，许多生物标志物显示出巨大的前景，但最终未能证明其临床效用。有鉴于此，将ctDNA作为独立的、临床相关的早期癌症检测生物标志物的发展可能具有挑战性。然而，ctDNA的一些固有特性可能有助于增强其作为独立生物标志物的能力，而不仅仅是开发和评估靶向肿瘤特异性突变。此外，评估患者风险状况并将ctDNA分析与正交多组分析相结合，有可能进一步提高ctDNA作为早期癌症检测工具的实用性。

早期癌症检测可以为人类带来巨大的普遍利益。因此，这项技术可能非常有利可图，许多公司已经筹集了大量风险资本，希望成为第一个完成早期检测试验、公布结果并向普通患者/消费者提供临床试验的公司。例如，价值数十亿美元的生物技术公司GRAIL，Inc（https://grail.com）已着手使用先进的下一代测序方法和机器学习开发基于ctDNA的多癌症筛查测试。正在进行的研究正在评估数十万名患者的数据，以创建一个参考库，用于在患有最常见癌症的患者的血液中发现突变。另一家公司是Thrive Previous Detection Corp(https://thrivedetect.com)，开发了CancerSEEK，并在2019年获得了1.1亿美元的资金，用于进一步开发和商业化该技术，以检测与结肠癌和胰腺癌相关的突变和蛋白质生物标记物。2019年初，CancerSEEK获得了美国食品和药物管理局的突破性设备认证，该认证授予了在治疗和诊断威胁生命/衰弱疾病方面比市场上其他设备更有效。其他许多大型基因组公司也在类似的开发早期ctDNA检测测试。目前，在临床试验中在招募的各个阶段有30多个积极的试验，评估用于早期癌症检测的基于血浆的DNA方法（见https://clinicaltrials.gov/）. 在国内一些生物公司也在开发基于中国人自身的液体DNA标志。

ctDNA作为早期检测生物标志物具有巨大的前景，特别是对于目前尚未接受筛查的疾病，如卵巢癌、胰腺癌和胃癌。与其他非基于DNA的生物标记物相结合，ctDNA具有成为早期癌症检测分析的关键组成部分的巨大潜力。

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