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液体活检技术在癌症筛查领域的重磅级研究进展!

来源:本站原创 2017-08-22 21:33

早在1000年以前,阿拉伯医生Abulcasis(1013-1017)就发明了活检技术,活检的好处是医生可以根据病灶组织学结构对病情做出判断。但随着对肿瘤研究的深入,科学家发现在癌症的诊断和治疗过程中组织活检技术有一定的局限性。主要表现为:肿瘤具有异质性,对于癌细胞已经发生转移的患者而言,仅仅取某个部位的肿瘤组织,并不能反映患者的整体情况,但对所有的肿瘤组织都取样检测又不切实际;某些患者自身的情况决定了他不适合做组织活检;受到手术的扰动之后,有些肿瘤有加速转移的风险;组织活检的滞后性对患者的治疗也是不利的。因此对于癌症的诊断和检测技术有更高的要求。

作为体外诊断的一个分支,液体活检就是通过血液或者尿液等对癌症等疾病做出诊断,其优势在于能通过非侵入性取样降低活检的危害,而且有效延长患者生存期,性价比高。目前液体活检的主要检测物包括检测血液中游离的循环肿瘤细胞(CTCs),循环肿瘤DNA(ctDNA)碎片,循环RNA(Circulating RNA)和外泌体(携带有细胞来源相关的多种蛋白质,脂类,DNA,RNA等)。其中,ctDNA,RNA和外泌体是肿瘤细胞自身分泌或死亡时释放的物质。

本文中,小编整理了近年来液体活检在癌症筛查领域的突破性进展,分享给各位!

【1】NEJM:突破性证据!液体活检技术或有望成为新型的癌症筛查手段

DOI:10.1056/NEJMoa1701717

日前,一项刊登在国际杂志New England Journal of Medicine上的研究报告中,来自中国香港中文大学的研究人员通过研究发现,名为液体活检(liquid biopsies)的血液检测技术或能帮助进行癌症筛查,香港的医生目前在头颈癌中进行该技术的尝试,研究者认为,液体活检技术能够帮助增强癌症的早期诊断,而且有望改善患者的生存率。

液体活检能够检测进入血液中的肿瘤DNA,如今研究者也用于对癌症患者进行监测,目前很多公司都开发出了多种癌症筛查手段,比如结肠镜检查术等;本文研究则表明,液体活检或有望成为癌症筛查的新型手段。研究者Dennis Lo博士表示,这项研究让我们非常激动,因为其帮我们制定了一张蓝图来更好地利用诸如肺癌或乳腺癌等癌症组织来开发新型的癌症筛查技术。

Lo表示,此前我们通过研究发现在孕妇的血液中能够检测到胎儿的DNA,随后我们针对孕妇开启了一项无创产前筛查技术;本文研究中,研究者对鼻咽癌进行了相关研究,这中癌症是一种进行DNA筛查的最好案例,因为鼻咽癌是一种恶性癌症,这种癌症在中国的中年男性中非常普遍,因此早期发现对患者的治疗非常重要。

【2】早期诊断:让微RNA发光,改变液体活检的纳米技术

在癌症早期诊断领域,通过检测血液或尿液中与肿瘤相关的生物标记物来诊断癌症的液体活检与传统活检相比侵入性更低,更为经济省时,需要专业技能也较少。循环DNA(circulating DNA),微RNA(microRNA, miRNA),和其它非编码RNA都可以成为与疾病相关的生物标记物。日前,美国纪念斯隆-凯特琳癌症中心(Memorial Sloan Kettering Cancer Center)利用“单壁碳纳米管”的光谱特性制成一种能够直接检测血液或尿液中miRNA的纳米传感器。这一创新不但可以让液体活检更为标准化,而且让在人体内实时检测生物标记物也成为可能。

微RNA由于在体液中很好的稳定性成为液体活检中重要的生物标记物之一。目前多种miRNA检测方法都有各自的缺陷:以qPCR为基础的检测方法灵敏度很高,但是样本提纯和片段复制步骤可能引入系统误差和噪音。基因芯片(microarray)的方法灵敏度不高,而且假阳性比例较高。最新的RNA测序(RNA-Seq)虽然非常灵敏和准确,但是操作步骤和数据处理过程繁杂,导致不同实验室之间的结果很难相互比较。不同的样本提纯试剂盒也会带来各自的系统偏差。那么有没有方法能够避免这些缺陷呢?

【3】重磅:华人科学家在外泌体液体活检领域取得重大突破

近日,普渡大学陶纬国(W. Andy Tao)教授团队在癌症的液体活检领域做出了「突破性贡献」,他们通过分析血液中囊泡(extracellular vesicles,EVs;包括近几年颇受业界关注的外泌体在内)内的磷酸化蛋白,实现了检测癌症的目的。本月初,著名期刊《美国科学院院报》刊登了陶教授团队的这一重要研究成果(1),研究的第一作者是来自宝岛台湾的I-Hsuan Chen。

一说起液体活检,大多数人第一个想到的是循环肿瘤DNA(ctDNA)检测。就在20天前,癌症早筛公司GRAIL终于拿到了巨额B轮融资中的9亿美元,在业界引起极大的轰动。估计2017年国内从事ctDNA检测的公司的估值又要暴涨了。

基于ctDNA的液体活检已经很牛了,磷酸化蛋白检测又是啥?它凭什么重要?

蛋白的磷酸化是生命活动中非常重要的一个环节,细胞的生长、分裂和死亡都多多少少和它有关。简单说,磷酸化就是控制蛋白的开关,给特定的蛋白加个磷酸基团,蛋白就被活化了,能工作了;相对应的去磷酸化,就是把加在蛋白上的磷酸集团去掉,让蛋白失活。在这一开一关之间,决定了细胞的很多生命活动是不是进行,以及往哪儿进行。

【4】Nature Reviews:整合的液体活检方案用于管理癌症——ctDNA、CTCs和exosomes

在癌症进展和治疗期间,肿瘤细胞的多个亚克隆群体彼此竞争,选择性压力导致主要亚克隆的出现,其增殖和传播最强烈,并且对治疗最不敏感。目前,实体瘤的分子特征是使用外科手术或活检组织样品建立的。然而,基于组织的肿瘤特征分析受到抽样偏差,仅提供肿瘤异质性的快照,并且不能重复获得。

已证明循环的无细胞肿瘤DNA(ctDNA)的基因组谱与相应肿瘤的基因组谱紧密匹配,对分子病理学和临床肿瘤学具有重要意义。循环核酸的分析(通常称为“液体活检”)可用于监测对治疗的反应,评估耐药性的出现以及量化最小的残留疾病。除了血液,几种其他体液,例如尿、唾液、胸腔积液和脑脊液,可以包含肿瘤来源的遗传信息。从ctDNA收集的分子图谱可以进一步与通过循环肿瘤细胞(CTC)以及RNA、蛋白质和包含在囊泡内的脂质(例如外泌体)的分析获得互补的分子图谱。这篇综述整理分析了不同形式的液体活检可如何用于指导患者护理,并应最终整合到临床实践。

【5】全新“液体活检”芯片可以通过一滴血检测出转移性癌症

原文阅读:New 'Liquid Biopsy' Chip Can Detect Metastatic Cancer With a Drop of Blood

伍斯特理工学院的工程师们研究出一种全新的芯片,只需要用癌症患者体内的一滴血就可以检测出确定转移性癌细胞。

这一消息的惊人之处就在于其使用简单的方法带来了科技的又一飞跃。

根据《科学新闻日报》登载的所示,比起现有使用微流体诱捕癌细胞,这一全新的技术更加有效。

伍斯特理工学院的的研究小组成员解释说,这一设备就好像一口小井,井底的碳纳米管上附着着抗体,癌细胞来到井底,根据表面标记选择性的连接在抗体上,接着他们制作了名为“外来体”的细微小结构,这就是他们捕捉癌细胞的方法。

【6】液体活检成大热门 "肿瘤捕手"CTC技术获关注

9月21-25日,第十九届全国临床肿瘤学大会暨2016年CSCO学术年会在厦门举行。

作为临床肿瘤界顶级盛会,CSCO年会吸引了2万多名国内参会代表和150多家肿瘤学相关的企事业单位和学术组织参加。在22日上午大会重头戏ASCO和CSCO中美联合研讨会上指出,中国肿瘤治疗技术手段已经达到国际水平,但仍缺乏完善的早诊和筛查体系。在这一点中科院国家纳米科学中心的"肿瘤捕手"CTC技术优势尤为突出,有望填补液体活检早筛的空白。

本届CSCO年会上"液体活检"成为众人焦点,ctDNA、CTC及外泌体相关科研及临床研究百花齐放,新技术与产品争相角逐,燃石医学、莱尔生物、格诺思博、鹍远基因、慧渡医疗、基准医疗等多家企业在本届大会上尤为抢眼。凭借一管血检测癌症,这是数十年来全球医学界的共同的梦想。液体活检技术试图用各种技术手段从血液里捕捉相关肿瘤信息,从而规避了传统方式需要手术、穿刺取样的局限性。

其中中科院国家纳米科学中心研发的"肿瘤捕手"多肽纳米磁珠CTC技术的诸多技术优势,也在本届CSCO年会上受到了广泛关注。

【7】PLoS Genet:循环肿瘤DNA片段更短小 有助开发液体活检新技术

doi:10.1371/journal.pgen.1006162

根据一项发表在国际学术期刊Plos Genetics上的最新研究,循环肿瘤DNA与正常游离DNA在长度上存在差别,据此或可利用病人血液帮助开发检测肿瘤DNA的液体活检新技术。

液体活检技术可以从血液中发现和诊断癌症,还可以帮助监测癌症复发,评估治疗效果,但是这项技术仍然存在监测灵敏度的问题,大大限制了该技术的发展。美国犹他大学和华盛顿大学的研究人员发现,相比于正常细胞的DNA片段,来源于肿瘤细胞的循环DNA长度更短。

文章作者Hunter Underhill表示:“根据不同来源的循环DNA片段长度不同,可以检测到实体瘤的存在。”

研究人员在多形性成胶质细胞瘤小鼠模型中发现了上述现象。在研究中他们将人的多形性成胶质细胞瘤干细胞样系导入小鼠脑部,随后在血液中检测到了人类ctDNA,他们对比了人类肿瘤来源ctDNA和小鼠正常游离DNA的差别,发现人类ctDNA的长度一般为134个碱基,而小鼠正常游离DNA长度一般为167个碱基。研究人员还将人类肝细胞癌细胞植入小鼠体内也发现了类似现象,这表明循环肿瘤DNA长度更短是相对普遍的现象。

【8】Nat Commun:手术前利用液体活检标记物检测前列腺癌侵袭性

doi:10.1038/ncomms11906

近日,来自加拿大多伦多大学的研究人员利用非侵入性液体活检方法发现了前列腺癌生物标记物,能够在手术前帮助鉴定侵袭性前列腺癌。

该研究发表在国际学术期刊Nature Communication上,研究人员认为对于许多男性来说生长缓慢低风险的前列腺癌可能永远都不需要进行手术治疗,而目前全世界存在许多过度治疗问题,该研究将推动精确的非侵入性诊断工具的开发。

目前临床上主要使用穿刺活检帮助进行前列腺癌诊断,但是这种技术可能无法检测到隐藏肿瘤或者已经扩散的肿瘤。而液体活检是一种理想的诊断方法,有助于区分哪些病人适合进行强化治疗,而哪些病人不需要。

【9】液体活检新突破——肺癌唾液ctDNA检测

在2016年的美国科学进展协会(AAAS)年会上,加利福尼亚大学牙科学院的David T. W. Wong医生、Felix教授和研究副主任Mildred Yip 教授,讨论了一种新设备的原型,名为电场诱导的释放和测量装置(EFIRM),这种装置可以检测唾液中的非小细胞肺癌(NSCLC)的生物标志物

据Wong医生说,与目前的测序技术相比,这种装置有很高的准确性,可帮助NSCLC患者的酪氨酸激酶抑制剂(TKIs)的临床治疗决策。

Wong医生说道,这种装置可以检测NSCLC患者的EGFR突变,检测结果与活检组织的基因型分析完全一致,这种装置可检测用于TKIs(比如吉非替尼或厄洛替尼)治疗的最常见的EGFR基因突变。

“这种新的检测的第一个适应症将会是肺癌,”Wong医生说道。“肺癌的主要类型是非小细胞肺癌,其中20%的NSCLC携带可用吉非替尼有效治疗的EGFR基因突变,可以延长患者1-1.5年的生存时间。”

【10】多元化检测技术助力液体活检(ctDNA)临床应用

传统的组织活检,因其局限性,如肿瘤的异质性、肿瘤患者无法进行手术、某些肿瘤解剖位置不便进行穿刺及穿刺自身的临床风险等,可能导致患者无法获得针对性治疗;液体活检(Liquid biopsy)作为组织活检的补充,通过非侵入性取样降低活检危害,在动态监测肿瘤进展和治疗反应等领域获得临床认可,已成为肿瘤精准医疗领域炙手可热的明星技术。上个月底美国医疗保险机构Palmetto宣布将体细胞变异ctDNA分析测试纳入其保险范围,可见液体活检(ctDNA检测)的临床价值已获得医保机构的认可,并有望在临床推广。

液体活检的检测对象主要有CTC、ctDNA、循环microRNA和Exsome(外泌体),其中,ctDNA可应用于肿瘤的早期诊断、动态监测肿瘤的发生发展及疗效、耐药检测、复发风险评估等,在肿瘤诊治中前景广阔,受到越来越多的关注。

ctDNA是由肿瘤细胞释放到血浆中的单链或者双链DNA,携带有与原发肿瘤组织相一致的分子遗传学改变。是一种特征性的肿瘤生物标记物,并且可以被定性、定量和追踪。但由于ctDNA含量低(<1.0%总cfDNA),片段短(180-200bp),半衰期短(~2小时),故其检测对痕量核酸检测技术提出全新的挑战。(生物谷Bioon.com)

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