诊断多种人类疾病的新型血液检测技术研究进展！

近年来科学家们在诊断多种人类疾病上开发出了多种检测技术，其中血液检测技术不管在灵敏性还是准确性上都表现出了非常出色的一面，本文中，小编就整理了多篇重要研究成果来解读科学家们如何利用新型血液检测技术来诊断多种人类疾病，分享给大家！

图片来源：https://www.thelancet.com/journals/lanonc/article/PIIS1470-2045(21)00348-X/fulltext

【1】Lancet Oncol：新型血液检测技术或能改善前列腺癌的筛查

doi：10.1016/ S1470-2045(21)00348-X

利用前列腺特异性抗原（PSA）进行前列腺癌筛查能够降低前列腺癌症患者的死亡率，但可能也会给患者带来不良的治疗结局。此前瑞典卡罗琳学院等机构的科学家们通过研究发现，利用磁共振成像（MRI）或能减少过度诊断并改善前列腺癌症患者的筛查；然而近日，一篇发表在国际杂志The Lancet Oncology上题为“Prostate cancer screening using a combination of risk-prediction， MRI， and targeted prostate biopsies (STHLM3-MRI)： a prospective， population-based， randomised， open-label， non-inferiority trial”的研究报告中，研究人员发现，额外增加一种新型的血液检测技术（Stockholm3）或能将进行磁共振成像的患者数量减少三分之一，同时还能进一步预防发现轻微的低风险肿瘤。

研究者Tobias Nordstrom教授表示，总的来讲，本文研究结果表明，我们所确定的工具能进行前列腺癌有效且安全的筛查；经过多年的辩论和研究后，研究人员对于提出能够改善男性健康的知识或研究感觉非常好。当前的筛查手段，即PSA检测联合传统活检往往会导致患者非必要的活检，同时还能发现很多轻微的低风险肿瘤（过度诊断所致），因此，除了立陶宛外，全球没有一个国家选择引入全国性的前列腺癌筛查计划，因为其所带来的好处或许并没有超过坏处。

就在7月9日发表在国际杂志The New England Journal of Medicine上的一篇研究报告中，研究人员公布了STHLM3 MRI的研究结果，结果表明，MRI和靶向性活检取代传统的前列腺活检或能有效减少对患者的过度诊断；增加这种名为Stockholm3的血液检测技术，或许就成为了前列腺癌筛查的重要补充，其能利用一种算法来分析患者的蛋白质标志物、遗传标志物和临床数据的组合。

【2】Front in Genet：DNA标记或能促进基于血液的检测手段 从而有效评估癌症疗法的预后

doi：10.3389/fgene.2021.671057

检测组织活检中的细胞改变一直是癌症诊断的基础，然而，组织活检具有侵入性，且由于取样位置、取样频率的限制和对组织异质性的代表性差，常常会受到不准确的限制。20世纪40年代末，研究人员在机体血液中发现了无细胞的DNA（cfDNA），近些年来基因组学和计算分析技术的快速发展，如今，一篇发表在国际杂志Frontiers in Genetics上题为“Detection of Cell Types Contributing to Cancer From Circulating， Cell-Free Methylated DNA”的研究报告中，来自乔治城大学等机构的科学家们通过研究发现，对相关标签或DNA修饰的研究或有望帮助深入理解如何评估并可能调节癌症和其它疾病的疗法。

在细胞死亡过程中（组织再生的一个正常部分），cfDNA会从组织上脱落下来，而脱落的cfDNA可以从血液样本中分离出来，从而为整个机体提供正常和癌细胞死亡的读数，而并不需要采集侵入性的活检组织样本。研究者Anton Wellstein说道，采集肿瘤组织活检样本是一个不确定的过程，其通常或许并不能很好地代表整个肿瘤或指示其扩散过程；从另一方面来讲，利用血液或液体活检组织或能提供从所有类型细胞上脱落下来的cfDNA的同质性代表。

研究者指出，DNA短片段以及这些片段的化学修饰（甲基基团）或能告诉研究人员各自的DNA片段来自于哪些细胞类型，因为这些甲基化模式是特定细胞所特有的；通过利用cfDNA来比较多种形式的治疗对细胞所造成的损伤与统一组织中未受损伤的的正常细胞，研究人员就能分析出关于一个组织中的细胞如何受到疗法和其它外部力量的影响的宝贵数据库，而这些知识也是评估是否该疗法有效以及可能会导致哪些不良影响的关键。

【3】EMBO Molecular Medicine：科学新发现！通过尿液或血液竟然能够检测胶质瘤？

doi：10.15252/emmm.202012881

神经胶质瘤简称胶质瘤，也称为胶质细胞瘤，是最常见的原发性中枢神经系统肿瘤，约占所有颅内原发肿瘤的一半，其预后差生存期短，且缺乏有效的治疗方法。胶质瘤诊断一直依赖于神经影像学检查，但最近，英国剑桥癌症研究所的研究人员证实，通过尿液或血液检测就能够准确鉴别不同类型的脑肿瘤，包括胶质瘤。

用于检测不同癌症类型的血液检测是科学家们研究的主要焦点，目前血浆无细胞DNA（cfDNA）已广泛用于无创产前检查和癌症液体活检研究。血浆中cfDNA片段的物理特征（例如片段大小和末端）引起了科学家们极大的兴趣。然而，通过cfDNA来检测脑肿瘤极具挑战性，因为体液中的含量很低。

科学家们已经知道，在血液和其他体液（如尿液）中发现具有与原始肿瘤相似突变的 cfDNA，但水平非常低，但挑战在于开发一种足够灵敏的测试来检测这些特定突变。在这项研究中，研究人员开发了两种并行的方法来克服检测脑肿瘤 cfDNA 的挑战。第一种方法适用于先前已切除胶质瘤并进行活检的患者。该团队设计了一种肿瘤引导的测序测试，能够在患者尿液、脑脊液和血浆中 cfDNA 内寻找发生突变片段。

【4】Talanta：一种新设备或仅需一毫升血液中就能检测到癌细胞的存在

doi：10.1016/j.talanta.2021.122239

癌症患者血液中的癌细胞数量极少，如果这些细胞能很容易就被检出，那么研究人员只需要使用简单的血液检测技术就能对癌症进行诊断，从而就能减轻患者的疾病负担。近日，一篇发表在国际杂志Talanta上题为“Detection of cancer cells in whole blood using a dynamic deformable microfilter and a nucleic acid aptamer”的研究报告中，来自日本熊本大学等机构的科学家们通过研究开发了一种微量过滤器设备，其或能更加轻松地分离并捕获血液中微量的癌细胞，这种手掌大小的设备或有望帮助开发出基于血液中癌细胞的新型癌症诊断技术，比如通过血液检测来进行癌症早期诊断、患者的术后管理和疾病复发的监测。

癌症患者的血液中含有微量的癌细胞，其是从患者机体的原发性癌症位点分离出来的，然而而这些细胞的数量仅有每毫升几个，而红细胞或白细胞的数量则能达到数十亿，这或许就会使得癌细胞的分离和检测变得非常困难。尽管此前研究人员也开发出了能够检测血液中循环癌细胞的设备，但却需要昂贵的设备和试剂，而这一直是其实际应用的瓶颈。

本文中，研究人员所开发出的独特微滤器设备能够轻松且廉价地分离并捕获血液中循环的癌细胞，同时并不需要使用任何大型设备。当血液被泵送到该设备时，该设备就能在流体力的作用下发生动态的三维变形，同时该设备还利用了核酸适配子，其能与目标分子特异性结合并靶向作用这些分子，从而就能使得微小癌细胞的尺寸选择性和亲和力选择性分离和捕获成为可能。

肝脏中THBS2基因的表达和NAFLD患者的不同临床阶段。

图片来源：Kazuhiro Kozumi,et al. Hepatology (2021). DOI:10.1002/hep.31995

【5】Hepatology：开发出一种有望识别出非酒精性脂肪肝风险患者的新型血液检测技术

doi：10.1002/hep.31995

非酒精性脂肪肝(NAFLD，Nonalcoholic fatty liver disease)是全球范围内最常见的一种疾病肝病，非酒精性脂肪性肝炎（NASH）则是非酒精性脂肪肝的一种进展形式，而晚期的肝脏纤维化则与患者的不良结局直接相关。非酒精性脂肪肝常常会进展为肝纤维化、肝衰竭甚至肝癌；目前非酒精性脂肪性肝炎的诊断需要进行有创伤的肝脏活检，这或许会导致患者出现并发症；近日，一篇发表在国际杂志Hepatology上题为“Transcriptomics Identify Thrombospondin‐2 as a Biomarker for Nonalcoholic Steatohepatitis and Advanced Liver Fibrosis”的研究报告中，来自大阪大学医学院等机构的科学家们通过研究识别出了一种非侵入性（无创）的生物标志物，其或能利用简单的血液检测手段来识别出存在NAFLD并发症风险的患者。

由于全球人群肥胖症的发病率越来越高，有高达四分之一的人群都患有NAFLD，根据定义，这种疾病与酒精的摄入无关，早期阶段的疾病—非酒精性脂肪肝（NAFL）是无症状的。但很不幸的是，如果其进展为NASH就会引发患者机体出现炎症损伤，最终导致肝脏纤维化发生，甚至还会造成更严重的后果。肝脏功能的恶化可以通过包括饮食和锻炼在内的生活方式的改变来修饰且推迟，因此，及早诊断非常关键。

诊断确认需要进行穿刺活检，然而，这一方法的缺点包括费用以及取样和结果解释的可变性；为此研究人员调查了是否能利用转录组学技术设计出一种新型的诊断筛查手段，转录组学是一种新兴学科，其是生物体衍生于基因组表达的信使RNA分子的整个阵列。文章第一作者Kazuhiro Kozumi说道，我们从活检证实的300多名日本和欧洲NAFLD患者体内获得了肝脏组织，并进行了全面的RNA测序分子；值得注意的是，从蛋白质模式中我们不仅能够区分NASH 和NAFL，还能确定NASH病理学的分子标志。具体而言，我们发现，THBS2基因所编码的糖蛋白TSP-2（凝血栓蛋白-2 ，thrombospondin-2）的水平在NASH和晚期纤维化患者体内都会发生增加。

【6】Nat Commun：一种预测神经退行性疾病的血液检测指标

doi： 10.1038/s41467-021-23620-z

神经退行性疾病也称为神经系统变性病，神经轴索变性或损伤是其主要特征，会导致不可逆转的神经损伤。在既往的研究中，脑脊液中的淀粉样蛋白-β（Aβ42）、总tau（T-tau）蛋白和磷酸化tau（P-tau）蛋白等生物标志物可以用来协助诊断一些神经退行性疾病，比如阿尔茨海默症、帕金森病等。

在神经退行性疾病患者中，机体为了应对神经轴索变性或损伤，脑脊液中神经纤维丝轻链(NfL)会被释放到细胞外，从而在脑脊液中可以检测到NfL的升高，这也是目前公认的神经退行性疾病的生物标志物，但是，获取脑脊液需要通过腰椎穿刺术等一些侵入性的检查手段进行，这对临床常规的评估工作造成困难。近日，来自伦敦国王学院的研究团队通过测定伦敦国王学院和瑞典隆德斯坎恩大学医院招募的神经退行性疾病患者的血液发现，受试者血液中NfL的升高可以对阿尔茨海默症、帕金森病、运动神经元病等神经退行性疾病进行早期预测，并且初步总结出了年龄相关的NfL参考值，这些参考值在对65岁以上年龄段的神经退行性疾病检测准确率高达90%。这项研究近日发表在Nature Communications杂志上。

【7】Science子刊：一种简单的血液检测技术有望尽可能早地帮助检测肝脏损伤！

doi：10.1126/sciadv.abd9847

来自德克萨斯大学的研究者Jie Zheng花费了多年时间来研究金纳米颗粒对纳米医学研究领域的潜在影响，近日，发表在国际杂志Science Advances上题为“Noninvasive monitoring of hepatic glutathione depletion through fluorescence imaging and blood testing”的研究报告中，研究人员通过研究揭示了这些金纳米颗粒如何在简单的血液检测中扮演关键角色，从而要比当前方法更早地检测急性肝脏损伤。

此前研究人员揭示了如何利用这种纳米颗粒来进行癌症药物的靶向运输并更好地理解肾脏疾病的发病机制；研究者Zheng说道，我们的目标是让家庭医生能够更容易尽可能早地发现患者的肝脏损伤，如果能较早地发现并治疗这种损伤的话，患者就有更好的机会得到治疗并恢复。监测和诊断肝脏疾病的金标准就是进行肝脏活检，其是一种侵入性的手段，或会给患者带来疼痛并引起并发症等。在临床环境中，医生们还能通过记录患者血液中特定酶类和蛋白质的水平的测试手段来进行非侵入性的肝脏功能监测，比如当器官受损时，肝脏细胞就会释放出谷丙转氨酶和谷草转氨酶。

诸如谷丙转氨酶和谷草转氨酶等常规的血液生物标志物会在肝脏细胞死亡时被释放出来，这时候肝细胞的损伤已经完成了；这种检测手段的另一个缺点就是，诸如炎症等其它因素会导致这些生物标志物的水平异常高。正因为如此，在很多情况下，临床医生可能并不会立即进行干预，这就造成了一个问题，因为其可能会延误肝脏损伤的检测和治疗。

图片来源：Hebrew University of Jerusalem

【8】Nat Biotechnol：科学家开发出一种简单且廉价的新型血液诊断技术 有望对癌症在内多种人类疾病实现诊断！

doi：10.1038/s41587-020-00775-6

在诊断医学中，提取组织样本进行分析的活组织检查技术是检测多种病症的常用工具，但这种方法也存在一些缺点，其会给患者带来痛苦且并不能总提取出病变组织，而且该技术仅能在患者疾病发展到晚期时才会使用，而且在某些时候已经来不及对患者进行干预了，这些担忧促使着科学家们不断研究来寻求侵入性更小且更加准确的诊断方法。

近日，一篇刊登在国际杂志Nature Biotechnology上的研究报告中，来自耶路撒冷希伯来大学等机构的科学家们通过研究开发了一种简单且廉价的血液诊断技术，其或能对多种人类疾病进行准确诊断，同时还能帮助实验室专业技术人员识别并确定机体死亡细胞的状态，并对包括癌症和心脏、肝脏等器官的疾病实现准确诊断；这种新型检测技术甚至能够识别出遭受相同类型肿瘤的患者之间可能存在差异的特定生物标志物，这一特点或有望帮助临床医生针对每一名患者制定个性化的治疗方案。

这种检测技术依赖于一种自然过程，即机体中每天都会有数百万个细胞死亡，并被新的细胞所取代；当细胞死亡后，其DNA就会分解，某些DNA碎片就会进入血液，这样其就能被DNA测序手段检测到；然而，机体中所有细胞都拥有相同的DNA序列，因此简单地进行DNA测序并不能够确定DNA碎片来自于哪些细胞，虽然细胞间的DNA序列都是相同的，但细胞中DNA的组装方式却在本质上有着差异。DNA能被包装成为核小体，而核小体是一种小的重复性结构，其包含有称之为组蛋白上的特殊蛋白质。在组蛋白中，细胞会写出一种独特的化学代谢，这就能够告诉我们细胞的身份，甚至是细胞内所发生的生物性和病理性过程；近年来，多项研究成功开发出了一种能识别这些信息的过程，从而就能揭示异常的细胞活性。

【9】PLoS Med解析！基于CA125的传统血液检测技术或能更加有效地诊断卵巢癌患者！

doi：10.1371/journal.pmed.1003295

近日，一项刊登在国际杂志PLoS Medicine上题为“The diagnostic performance of CA125 for the detection of ovarian and non-ovarian cancer in primary care： A population-based cohort study“的研究报告中，来自埃克塞特大学等机构的科学家们通过研究表示，一种已经在英国使用的血液检测技术，其或能比此前科学家们此前认为地更能有效预测卵巢癌，而且还能帮助科学家们发现其它的癌症类型。

本文研究中，研究人员纳入了在英国接受全科医生进行特殊类型血液检测的5万名女性进行研究；这种新型检测手段主要针对因卵巢癌而引起疾病症状的女性，这些症状往往是非特异性的，因此研究人员很难判断患者发病的原因可能是什么；该技术能寻找血液中名为癌症抗原125（CA125）的特殊蛋白，其是卵巢癌发生的指标。卵巢癌患者机体血液中CA125的水平较高，因此全科医生就会通过这项检测来确定是否患者需要进行进一步的检查，比如超声检查等。

本文研究首次表明，CA125不仅会在后来诊断为卵巢癌的患者机体中升高（大约350名机体中CA125的水平达到或超过临界值的女性会患卵巢癌），此外研究者在超过380名机体CA125水平异常的卵巢癌患者中还发现其患有其它类型的癌症，比如胰腺癌、肺癌或肠癌等。研究者指出，检测结果异常的女性罹患任何癌症的比例，50岁及以上女性中大约为33%，而50岁以下的女性则为6%，这就表明，在50岁以上的人群中应用这种新型检测手段或许是非常有用的。

【10】Clin Cancer Res：突破！新型血液检测技术或能更早地实现胰腺癌的诊断！

doi：10.1158/1078-0432.CCR-19-3313

近日，一篇发表在国际杂志Clinical Cancer Research上的研究报告中，来自宾夕法尼亚大学Perelman医学院等机构的科学家们通过研究开发了一种新型的血液检测手段，其不仅能够检测尚处于早期阶段的常见胰腺癌，还能帮助临床医生准确评估患者的疾病进展阶段及对患者进行最佳的治疗；在盲法研究中，相比其它任何的生物标志物而言，这种新型的液体活检技术能够进行更为准确地检测，同时还能比单独使用成像技术而言更加准确地对患者的疾病进行分期。

胰腺导管腺癌（PDAC，Pancreatic ductal adenocarcinoma）是一种最常见的胰腺癌，其是癌症患者死亡的第三大原因，患者总体的5年生存率仅为9%，大部分患者在确诊后存活时间不足一年；目前针对这种癌症最大的挑战之一就是如何在疾病进展或扩散之前对其准确发现，如果发现地早，患者或许会选择外科手术来移除肿瘤，而且这或许是可以治愈的。对于局部疾病进展的患者而言，即癌症除了胰腺外并不会进行扩散，但根据肿瘤的大小和未知并不适合进行手术的患者；对于这类患者需要采用的疗法就主要包括三个月的系统性治疗，比如化疗或放疗，随后再次评估来观察患者是否适合进行外科手术治疗；而对于疾病已经扩散的患者而言，目前并没有根治手段。

研究者Erica L. Carpenter博士表示，目前大部分胰腺癌确诊患者都会发生癌症转移，因此我们就迫切需要开发一种检测手段，不仅能够尽早地检测疾病还能告诉患者疾病进展到了哪个阶段，以便其及时采取治疗性措施；研究者所开发的这种新型血液检测手段能够筛选多种生物标志物（而并非一种生物标志物），这些生物标志物包括糖链抗原19-9（CA19-9）、KRAS突变负担等，其与PDAC的发生直接相关。（生物谷Bioon.com）

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