【述评】液体活检在消化道肿瘤诊治中的应用进展
2022/6/16 18:00:00 消化界
引用本文:Yu Jun. 液体活检在消化道肿瘤诊治中的应用进展[J/OL]. 中华结直肠疾病电子杂志, 2022, 11(02): 104-107. DOI: 10.3877/cma.j.issn.2095-3224.2022.02.002
摘要
液态活检作为一种新兴的无创检测技术，主要包括循环肿瘤细胞、循环肿瘤DNA、微小RNA以及外泌体等生物标志物的检测，在肿瘤早期诊断、监测疾病进展以及疗效评价等方面的应用日趋普遍。近年来，以胰腺癌、结直肠癌和胃癌等为代表的消化系统肿瘤成为威胁我国人民群众身体健康的重要疾病负担，并且多数患者确诊时已为中晚期。因此，如何完善消化系统肿瘤的诊断和筛查手段，延长患者的生存期，是当前的研究重点。本文就液态活检在消化系统肿瘤诊治中的临床应用现状和前景进行探讨。
常见的消化系统肿瘤包括胰腺癌、结直肠癌、胃癌和肝癌等，《全球癌症负担报告》显示我国发病率前十的恶性肿瘤中，消化系统肿瘤占据一半[1, 2]。患者确诊时常已处于疾病中晚期，此时缺乏有效的治疗手段。因此，早发现、早诊断、早治疗对提升消化道恶性肿瘤患者的生存率至关重要，对于治疗中的患者，精准监测肿瘤进展有助于指导临床进行针对性干预。传统检测技术包括血清肿瘤标志物、影像学、内镜检查、组织病理学检查等，在早期诊断、疗效监测、疾病复发转移预警等方面存在着巨大困境，比如无法在同一患者身上反复多次进行。因此，液体活检技术这一新兴的无创检测手段应运而生，主要包括循环肿瘤细胞(circulating tumor cell，CTC)、循环肿瘤DNA(circulating tumor DNA，ctDNA)、外泌体(exosome)和微小RNA(microRNA，miRNA)等，主要是通过无创技术检测实体肿瘤或转移病灶释放到外周循环中的肿瘤成分，为肿瘤早期诊断、术后检测残余病灶、预测复发、指导用药及判断预后等提供有效依据，具有良好的应用前景[3, 4, 5]。
一、循环肿瘤细胞(CTC)
CTC定义为由肿瘤原发、转移灶自发脱落或因诊其他原因而进入外周血液循环的肿瘤细胞。1869年澳大利亚病理学家John Ashworth首次在晚期肿瘤患者血液中发现了与原发肿瘤相似的循环细胞[6]。CTC被认为是肿瘤从原发部位转移到身体其他部位的基本和先决条件[7]。CTC从肿瘤组织脱落入外周血液后由于微环境改变、机体免疫系统捕获以及血液剪应力等原因，绝大部分生存期很短，但存留下来的CTC具有很强的生存力，具有发展为微小病灶的潜力，因此CTC在肿瘤的远处转移上起着关键作用。为了躲避免疫杀伤以及抵抗凋亡，CTC细胞从上皮细胞类型到间充质细胞类型的转变，这是肿瘤转移的核心，同时也证明了CTC的异质性[8]。通过重复液体活检获得的CTC系列表型，能更好的定义肿瘤细胞异质性，在分析肿瘤的异质性以及来源上具有很好的临床价值[9, 10]。
尽管CTC在实体瘤的临床实践中具有这些潜在益处，但它们的临床作用尚未完全明确，迄今为止，CTC技术在很大程度上仍是研究工具，尚未被普遍采用到临床实践中[11]。诸多临床研究已发现胃癌患者体内CTC的含量显著高于正常人群，并且随着疾病的进展CTC的含量也随之增加。CTC数量变化可能是胃癌的早期诊断生物标志物，韩国一项研究显示，97.1%患者具有CTC≥2/7.5 mL均为胃癌，其诊断的灵敏性和特异性分别为85.3%和90.3%[12]。在胰腺导管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC)中也观察到了类似现象，PDAC的所有阶段均检测到了CTC，并且PDAC患者的CTC水平升高与不良预后之间的关系已被证实[13,14]。研究表明，无论水平如何，治疗前后若CTC持续存在都提示较差的总生存[15]。一项研究探索了上皮CTC(epithelial CTC，eCTC)和上皮/间质转化CTC作为胰腺癌预后因素的价值，结果显示与仅接受手术的患者相比，接受新辅助化疗和手术的PDAC患者的eCTC(P=0.007)和上皮/间质转化CTC(P=0.037)均显著下降，仅接受手术治疗的患者术后CTC负荷显著减少，但CTC并未完全消失。同时CTCs是否存在还可帮助预测接受或不接受新辅助治疗的患者在术后12个月内是否早期复发[16]。在结直肠癌中，除了应用于早期诊断，CTC数量与晚期结直肠癌患者临床反应存在着明显的相关性，高CTC数量与较差的治疗反应相关(r=-0.250，P=0.027)，CTC数量的动态减少与临床反应相关(P=0.046)。与CTC阳性组相比，CTC阴性组在接受一线治疗的患者中表现出更好的PFS(中位PFS 15.53 vs. 9.43个月，P=0.041)[17]。KRAS、BRAF和PIK3CA突变是结直肠癌患者靶向治疗反应的重要决定因素[18, 19, 20]。当对转移性结直肠癌患者的CTC中的KRAS突变进行检测时，与相应的原发肿瘤相比，CTC在治疗过程中KRAS突变峰度会不断变化[21]。因此，CTC检测可用于评估和预测直肠癌患者治疗反应。结直肠癌的微卫星不稳定性是其免疫原性的一个标志，并与肿瘤浸润性淋巴细胞的增加有关。近期研究发现，当综合所有I~III期结直肠癌患者的数据时，微卫星不稳定性与术中和术后CTC计数的增加有关[22]。
二、循环肿瘤DNA(ctDNA)
ctDNA是指由肿瘤细胞主动和被动释放入外周血的基因组片段，这些片段可以是单链、双链或单双链混合组成，可发生在肿瘤任何阶段。值得注意的是，ctDNA与其衍生肿瘤细胞具有相同的遗传信息，与CTC相比，ctDNA半衰期相对较长，使其在反映肿瘤异质性方面具有优势[23,24]。
目前，肿瘤患者和健康者的血浆ctDNA水平具有差异的现象已被证实，ctDNA检测为消化道肿瘤的早期诊断开拓了前景[25]。约翰霍普金斯医院的研究显示ctDNA检测结合传统生物标志物包括糖类抗原19-9、癌胚抗原、肝细胞生长因子和骨桥蛋白，检测早期胰腺癌的灵敏度达64.0%，特异度达99.5%[26]。ctDNA相较于CTC更适合作为结直肠癌的早期筛查工具。可以通过评估循环蛋白水平和游离DNA突变从而能克服肿瘤异质性这一问题，对结直肠癌检测的灵敏度达到60%以上。ctDNA甲基化特征的检测相比ctDNA的定量和肿瘤特异基因突变水平，对肿瘤的早期诊断有更高的特异性。在一项前瞻性队列研究中，在1 493名高危人群中检测单个ctDNA甲基化标记物，其具有更高的敏感性(89.7%)和特异性(86.8%)[27]。ctDNA已被证明可以区分PDAC与其他胰腺病变，如神经内分泌肿瘤和慢性胰腺炎，提示ctDNA可以作为一种潜在的PDAC诊断方法，另一项研究表明ctDNA对PDAC的诊断准确性为97.7%，敏感性为92.3%，特异性为100%[28]。同时，ctDNA也具有良好的预后预测价值，较高的ctDNA水平被证实与PDAC患者较差的总存活率密切相关，通过连续进行ctDNA动态监测，有利于更早更精准的指导临床决策[29]。
在个体化治疗中，可以通过ctDNA监测更好地了解治疗药物的耐药性。尽管肿瘤组织中KRAS的突变状态与ctDNA高度一致，但ctDNA有时可能含有原发病变中未检测到的KRAS突变。研究发现，在使用EGFR单抗治疗期间，KRAS和NRAS会发生快速突变，在停止抗EGFR治疗后，新出现的KRAS突变群体数量也会有所下降[30]。此外，ctDNA分析还有助于区分复发的结直肠癌和第二原发肿瘤。ctDNA检测还可以更加精确地监测肿瘤患者治疗过程中的肿瘤动态和负荷变化，有助于检测手术切除患者的残余病灶及预测复发[31]。
三、其他液体活检技术
1.外泌体外泌体是广泛存在于细胞外液中的亚细胞囊泡结构，直径30 nm~150 nm。外泌体可利用各种机制进入受体细胞，外泌体中含有丰富的蛋白组学和遗传信息，外泌体数量及其核酸突变及蛋白质，表达变化可用于肿瘤诊断和预后监测[32]。外泌体作为肿瘤细胞间信息传递和物质转运的重要媒介，具有抑制机体免疫功能并介导肿瘤细胞免疫逃逸的作用，因此对肿瘤组织的发生、发展及转移有着重要影响[33]。
2.ctRNActRNA已被发现存在于外周血循环中，和ctDNA类似，具有作为消化道肿瘤生物标志物的潜力。ctRNA相对不稳定，半衰期较短，主要检测目标的是mRNA片段和miRNAs，当然也包括lncRNA、circRNA等。miRNA可调控癌基因或抑癌基因的表达，还能够调控肿瘤干细胞的自我更新能力、多向分化能力，从而介导肿瘤转移、复发和耐药[34, 35]。
随着精准医学的快速发展，液体活检在消化道肿瘤诊疗中的应用越来越普遍，在早期诊断、疗效监测、预后评估等方面优于传统的生物标志物。液态活检能在不同的时段检测而实现动态监测，并且能克服肿瘤异质性，而实现真正意义上的个体化治疗。液体活检仍面临诸多挑战，而且检测标准还尚未统一。随着研究的不断深入，相信液体活检在消化道肿瘤的早期诊断、疗效评估及预后等方面将有更加广阔的应用前景。
原文刊发于《中华结直肠疾病电子杂志》，2022, 11(02): 104-107.
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