血检如何帮助实现癌症的早期诊断?

来源:健康报 2016年07月01日

Grail计划在2017年进入大规模临床试验,目标是2019年推出通用的癌症检测方法,实现常见癌症的早期诊断。

血检如何帮助实现癌症的早期诊断?

近日,在芝加哥召开的“2016美国临床肿瘤学会年会”发布的一项研究称,大规模基因组分析表明,利用血液检测筛查癌症、监测癌症发展演变可达到与传统组织活检同样的效果。这项技术有助医生更好地确立诊疗方案,有望成为常规活检的一种可靠替代选项。

癌症血液检测是通过分析血液中的游离肿瘤脱氧核糖核酸(ctDNA)片段,对患者进行早期筛查、诊断并监测癌症发展演变。研究人员表示,这种技术成本低、易操作,并可避免传统侵入性组织活检所带来的痛苦。在这项迄今最大规模有关癌症的基因组分析研究中,研究人员对1.5万名癌症患者的血液样本进行了分析,样本涉及50个癌症种类。

从血液检测诊断肿瘤

这并非第一次有人提出用血液检测癌症。早在1977年,研究人员就已发现癌症患者的血液循环中存在游离的癌细胞脱氧核糖核酸片段(ctDNA)。“这种DNA片段携带致癌的基因突变等异常特征,包括基因碱基替换、缺失、插入、重排、拷贝数异常、甲基化异常等。但直至近年才确认,外周血中游离的肿瘤细胞DNA片段来自于肿瘤组织中发生凋亡、坏死的肿瘤细胞以及肿瘤细胞分泌的外泌体。”苏州大学唐仲英血液学研究中心教授王建荣在接受《中国科学报》记者采访时表示。因此,ctDNA可望用作便捷的标志物,直接通过血液检测来诊断、监测癌症的发生、发展。

不过,想要精准地捕捉血液中的ctDNA并非易事。“因为正常细胞的DNA也会进入血液循环,因此,外周血中肿瘤ctDNA只占外周血总ctDNA量的1%以下,有的甚至不到0.01%。”王建荣解释说,“特别是,癌症早期患者血液中肿瘤ctDNA的水平极其低,而且,不同类型癌症,甚至同类型癌症的不同患者血液中所含的肿瘤ctDNA量也不一样,因此,血液检测癌症技术上并非轻而易举。”

尽管困难重重,但随着技术手段的不断创新,医学检测环节也迎来新的阶段。目前,对于已知致癌突变位点的检测,一般采用数字聚合酶链式反应(dPCR)、珠乳扩磁技术(BEAMing)、标记扩增深度测序(TAM-Seq)以及癌症个体化深度测序(CAPP-Seq);而对于未知致癌突变位点的检测,则可采用全基因组测序、外显子测序、RNA(核糖核酸)末端平行分析法以及全基因组甲基化测序。

王建荣进一步介绍道,其中dPCR技术是将一个标准的聚合酶式反应分配到大量微小的反应器中,扩增结束后再通过阳性反应器的数目“数出”目标序列的拷贝数,这种方法虽然灵敏度比较高,但是“只能检测已知的突变位点,通亮低”。相比较之下,BEAMing则结合了dPCR与流式技术,对肿瘤组织先进行桑格测序定义肿瘤组织的基因突变,再利用BEAMing技术测定血浆样本中肿瘤DNA的突变情况,比dPCR灵敏度更高。而CAPP-Seq则利用定制化的基因突变位点库作为筛选器,对样本进行靶向捕获后再进行超深度测序,其对肿瘤的ctDNA检测灵敏度更高,特异性更强。

“总体而言,外周血中肿瘤ctDNA的检测准确率取决于肿瘤类型、肿瘤发展阶段和检测手段这三个因素,即肿瘤类型不同、肿瘤发展阶段不同、肿瘤ctDNA检测方法不同,能达到的相应的检测准确率也不同。”王建荣表示。

并非是所有肿瘤的“放大镜”

尽管血液筛查癌症的方法相对简单,患者的痛苦也比较小,但是并非所有的癌症都可以被这类方法检测出。其主要原因是目前检测低浓度ctDNA的技术能力所限。通常,“同一类型癌症的早、中、晚期,血液中肿瘤ctDNA水平是递增的,但是,不同类型癌症和同一类型癌症的不同病患间,ctDNA的变化趋势未必相同。”王建荣进一步阐述。

所以,判断是否得了癌症以及癌症已发展到何阶段,既取决于测出的血液中肿瘤ctDNA相对水平的高低,也取决于采用何种检测方法,更取决于所检测的癌症类型。比如,非实体肿瘤,如血癌,在血液循环中有大量的血癌细胞DNA片段,因此,最容易检测其ctDNA。但对于实体肿瘤的检测难度较大。目前只有部分癌症类型做过一定规模的检测研究。一般而言,ctDNA含量在癌症晚期或转移性肿瘤中较高,而在早期或非转移性肿瘤中含量较低。因此,原发癌检出率较低,转移癌、复发癌检出率较高,癌症分期越高,检出率也越高。

2014年2月19日,一篇被选为美国科学杂志子刊《科学转化医学》封面故事的研究称,肿瘤脱落在血液中的某些DNA片段有潜力用于早期癌症非侵入性筛查,监测治疗效果,以及帮助解释某些癌症抵抗治疗的原因。同时,这些来自约翰霍普金斯大学Kimmel癌症中心的研究人员还发现,在640例患者中,ctDNA可检测超过75%的晚期胰腺癌,还有卵巢癌、结直肠癌、膀胱癌、胃癌、乳腺癌、黑色素瘤、肝癌以及头颈癌。然而,在原发性脑、肾、前列腺癌和甲状腺癌的可检测率却不到50%。此外,在206例转移性结直肠癌患者中,对源自KRAS基因突变的ctDNA检出率达87.2%、检测特异性达99.2%。而对髓母细胞瘤、转移性肾癌、前列腺癌或甲状腺癌患者血液中肿瘤ctDNA的检出率不到50%,对脑胶质瘤患者的检出率更低,不到10%。“这些研究结果表明,不同类型癌症血液检测结果可靠性不同,特别是对脑瘤的检出率很低,可能原因在于血脑屏障的存在阻碍了脑胶质瘤细胞及其DNA进入外周血液。”王建荣解释说。

所以,综合考虑各种因素,只有采用定量和定性两种方法结合,才能更准确地反映肿瘤的存在和严重程度。当然,利用目前的血液检测技术获得的ctDNA的检测结果,如果再结合肿瘤生物学其他方面的诊断结果,如免疫标记、蛋白质组学、激酶组学、肿瘤微环境等检测数据,则诊断结论更为可靠。

有望2019年实现癌症早期诊断

值得关注的是,现在的血液检测癌症的方法并非“最终形态”,由于目前技术手段的不成熟,所以有些想法尚未实现。王建荣认为,这一新的诊断检测手段还需要做显着的改进,还需要更多的临床验证,特别是通过多中心临床研究进行验证。随着检测技术的进一步发展,检测方法的进一步规范,在不久的将来可望用于肿瘤的早期诊断。所以,“基于目前的技术成熟程度,既要看到其较原有肿瘤检测技术在敏感性和特异性上的优势,又要看到目前这一技术尚不能凭其单一检测来检查所有无症状的癌症,除非检测方法有质的突破”。

近日,国际测序巨头Illumina公司联合比尔·盖茨、亚马逊创始人和CEO杰夫·贝索斯等投资人,已筹集1亿美元以上资金组建了专司血液检测癌症的研发企业Grail,并聘任美国国家癌症研究所前所长理查德·克劳斯纳领衔该研发企业,确立了宏大目标,计划用三年时间,通过对成千上万人体样本的超大规模检测研究,实现对常见癌症的血液检测早期诊断。经过起步年的研发准备,Grail计划在2017年进入大规模临床试验,目标是2019年推出通用的癌症检测方法,实现常见癌症的早期诊断。

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癌症 标签: 诊断血液检测
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