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液体活检(循环肿瘤细胞)与医学影像学诊断的临床相关性

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1. 医学影像学诊断

医学影像学诊断主要包括CT、MRI、超声、数字减影、血管造影,心电图仪器、脑电图仪器等,作为一种医疗辅助手段用于诊断和治疗,对疾病的诊断提供了直观的依据。目前公认的影像学合理使用标准是NCCN指南,该指南被认为是肿瘤治疗的临床策略标准。目前为止已有25份NCCN指南揭示了影像学合理使用标准,该应用标准全集预计将于2017年发布。

2、液体活检

液体活检(Liquid Biopsy)与传统的组织活检相比有着迅速、便捷、损伤性小等众多优点,可以用来监测肿瘤对治疗的反应,预测肿瘤复发,在患者未出现任何症状的时候发现最初期的肿瘤。2016年着名的自然杂志《Nature》上发表的一篇文章对不同类型的液体活检进行了归纳总结,文章指出液体活检目前主要有三个方向:分析游离的肿瘤DNA、考察血液中完整的肿瘤细胞(CTC)和收集由肿瘤细胞释放出的外泌体1。

循环肿瘤细胞 (Circulating tumor cell, CTC) 是指从原发或转移灶中脱离出来并进入外周血液循环的肿瘤细胞。目前,CTC检测技术主要分为物理学模式,正向/负向筛选模式或借助微流控芯片(CTC-Chip)。详见美晶医疗转化医学网4月刊的基于微芯片的自动化循环肿瘤细胞检测系统——CellRichTM新型液体活检平台。研究发现,在早期肿瘤患者中,利用影像学还未发现病灶时已经可以在外周血中检测到CTC2。

图一:液体活检的种类和方法(引用自Nature. 2016 Apr 14;532(7598):269-71) 游离循环肿瘤DNA(ctDNA)是由坏死或凋亡的肿瘤细胞释放到外周血中的肿瘤DNA片段,携带有与原发肿瘤组织相一致的分子遗传学改变(基因突变)。因此ctDNA的检测结果能判断受检者是否携带有肿瘤特异性的突变或基因组改变信息。 外泌体是活细胞/肿瘤细胞脱落的微小囊泡。这些囊泡中包含了母细胞的DNA、RNA和蛋白。外泌体不但可以从血液中收集,而且可从其他体液(如尿液)中获取。这比从血液中提取更加容易,且更加便捷。

3、液体活检的临床应用

在液体活检的产业链中ctDNA技术最容易发展,而CTC检测难度与意义最大。在治疗过程中,通过计量外周血中CTC的数量变化可以判断患者的预后以及肿瘤的进展或复发,通过分离培养CTC进行测序和药理学实验,可以指定精准的个体化治疗方案,复发后可对肿瘤细胞的耐药性进行重新分析,并修正治疗方案。 ctDNA来源于肿瘤的DNA片段,因此擅长对肿瘤的超早期诊断,即在肿瘤的分子癌变阶段即可实施分子诊断。在化疗过程中通过检测CTC中的DNA或直接检测血液中的游离DNA,可鉴定出现了哪些新的基因突变,且可根据突变的种类更换适应的靶向治疗药物。但是ctDNA因为不具备体外培养特性,不适用于类似与CTC的药物伴随性检测。 外泌体虽然在临床意义上与CTC相近,但是作为肿瘤细胞分泌的产物,不可以进行体外培养,进行药物伴随检测时的临床意义逊色于CTC。由于外泌体携带有肿瘤细胞的DNA,RNA与蛋白,介导肿瘤细胞增生,免疫耐受,耐药抵抗及肿瘤微环境血管的形成,其miRNA在肿瘤检测中的潜在价值有重要作用。

4、液体活检与医学影像学检测联合检测的实例与意义

CTC,ctDNA和外泌体虽然都是液态活检的检测对象,但三者的用途不一,必须综合起来才能解决所有问题。比如:CTC能提高诊疗的精确性,而ctDNA侧重于靶向用药和耐药性指导。外泌体目前还没有成熟的产品,但是外泌体稳定性强,且适用范围广。单一使用CTC的临床意义将不断降低,CTC的价值将更多展现在与ctDNA的综合应用,这样可以充分结合ctDNA高灵敏度,以及CTC高特异性,全息化的优势。未来,液态活检各种方式的联合使用将是大趋势。尽管液体活检技术取得了巨大的进步并逐渐介入临床辅助诊断,但是液体活检不会取代组织切片或医学影像学诊断。

美国密西根综合肿瘤中心与德州大学MD安德森癌症中心Cristofanilli M带领的一个多国籍多中心的研究小组在《肿瘤临床研究》描述了CTC应用于转移性乳腺癌患者放疗前后的预后评估,且与现有影像学诊断相对比3,研究中纳入了138例患者,其中131例患者实施了1年以上的随访。影像学诊断处于稳定期的患者(S/PR),CTC数量>5个与<5个时,其中位生存期分别是15.3 VS 26.9 个月份。影像学诊断处于进展期的患者(PD),CTC数量的多少同样与患者生存期呈正相关。临床结果显示通过检测CTC的数目可辅助快速评估放化疗及其它治疗手段的疗效,CTC检测数目越高,提示患者预后较差。相对于现有影像学、病理学诊断等常规诊断方法,在重复取样检测的便利性,诊断结果的前瞻性等方面具有不可取代的优势。随着液体活检技术的发展与累计,新型诊断技术将逐渐替代原有技术核心,成为肿瘤早筛的首选。液体活检包括肿瘤筛查成为健康人群体检常规项目将指日可待。 液体活检与医学影像学诊断互补融合对于肿瘤精准诊疗具有重要临床意义, 随着液体活检技术的不断成熟,快速精确筛选和分析血液中完整的循环肿瘤细胞(CTC),由肿瘤细胞释放出的外泌体,和循环肿瘤DNA(ctDNA)等生物标记物,并与下游基因诊断相结合,将有力推动先进的分子诊断技术在个性化医疗中的应用。

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