术前术后一管血 癌症检测小试刀

2018-02-08 朱海亮 序说
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在第十四届全国大肠癌学术会议期间,北京大学首钢医院院长顾晋表示:“目前,ctDNA(循环肿瘤基因)这种检测技术在临床已经开始应用,常常用在检测肿瘤治疗药物反应、监测肿瘤耐药突变、评估手术效果等方面。”

无独有偶,中国医学科学院肿瘤医院内科主任王洁在第一届海峡肺癌国际高峰论坛暨第六届肺癌精准诊疗研讨会上也表明:“液体活检 ctDNA 方面的研究, 已进入临床实践,写入了美国国立综合癌症网络和中国肺癌的指南。组织如果拿不到,液体活检可以作为补充,已经有很多研究展示出 ctDNA 为基础的液体活检在个性化治疗中的作用。”

另外,中山大学肿瘤防治中心主任徐瑞华与美国加州大学圣地亚哥分校教授张康共同带领的中美科学家团队经历了多年研究,占领了液体活检技术新高峰,通过检测少量血液中循环肿瘤 ctDNA 特定位点的甲基化水平,将肝癌患者的漏诊率降低至一半以内,相关肝癌甲基化的试剂盒已投入产业化的生产,这一应用的文章也在国际学术顶尖杂志《自然—材料》发表。

临床实践的推行,给大家带来了希望的曙光,众望所归的液体活检技术是否能够兴起,迎来全新的时代?

需求决定了液体活检市场

液体活检,是通过对血液样品等非固体生物组织的采集,比对血液循环过程中遗传物质的生物学特征来对全身进行肿瘤分析的一门新兴技术。究竟是什么样的技术能够获得商业界、科研界的一致注目,使各家企业或自主研发,或从海外引入技术,在被《麻省理工大学科技评论》评选为“2015 年十大突破技术”之后,又荣登世界经济论坛评出的“2017 年度全球十大新兴技术榜单”?

需求决定市场,之所以受到人们密切的关注,原因还在于较为传统的组织穿刺检验方法,液体活检无创、精确、便捷,很大程度上消除了肿瘤细胞异质性带来的检测不一致性,而且可以降低医疗成本。目前液体活检主要集中在循环肿瘤细胞(CTCs)、ctDNA、循环肿瘤 microRNA、外泌体四个方面,其中临床应用广泛集中在对 ctDNA 的研究上,其定量测算、追根溯源的特质,对于我们正确认识肿瘤疾病的发展和制定相关的医学方案有很大的帮助。

ctDNA 主要来源于循环游离 DNA(cfDNA),携带肿瘤细胞突变或重组的基因。虽然只有整个 DNA 的不到 1%,但由于其小于 2 小时的半衰期,更能反映肿瘤循环细胞中的准确信息。英国商会(BCC)预测,到 2020 年,基于 ctDNA 的液体活检市场预计将达到 220 亿美元。

值得关注的五大分析技术

近年来 ctDNA 的相关分析技术主要有 5 个方面。

定量聚合酶链式反应(qPCR)被认为是 DNA 定量的标准方法。意大利生物科学研究室的研究人员通过对比 100 名健康个体和 100 名非小细胞肺癌患者的 qPCR 结果发现,患者体内的 ctDNA 含量远远高于健康人。但 qPCR 在放大倍数的同时,也把观察和测量的人为误差放大,无法从结果中准确地把握 ctDNA 的数值。

数字聚合酶链式反应(dPCR)是目前最成熟,但尚未获得美国食品和药物管理局(FDA)批准的检测 ctDNA 的一项专利技术。

BEAMing 技术是在 dPCR 方法的基础上,混合进流式磁珠,将不同类别的磁珠分布在对应的 DNA 细胞中,然后用流式细胞仪检测标记以达到计算 ctDNA 的目的。尽管 BEAMing 是评估患者血液肿瘤特性的有效方法,但当肿瘤极性过小时,会有测量误差。

表面增强拉曼光谱(SERS)是一种通过激光照射金属纳米颗粒产生表面增强,导致被检测对象的拉曼信号明显增强,最终计算 ctDNA 数值大小的方法。信号变化来源于光波的强弱,具有很高的灵敏性。

下一代测序(NGS)即高通量测序(HTS),对于肿瘤的发现和理解有突破性的进展。在 NGS 的基础上萌生了很多用以检测 ctDNA 的方法。例如,癌症个体化深度测序分析方法(CAPP-Seq),通过深度测序来研究 ctDNA 特性的 CAPP-Seq 是第一个基于 NGS 技术的 ctDNA 检测技术,虽然检测价格较高,但其高灵敏度和准确性还是引起了广泛关注和临床应用。

产业仍处于探索阶段

虽然液体活检的开发前景很大,整个产业仍然处于科研探索与验证的阶段,在临床实践中还需要注意一些问题。首先缺乏统一技术方案,不同的检测技术会导致不同的结果。其次,数据的处理在数量级跨度大的情况下须谨慎,人为误差可能会被放大许多成为统计错误。最后,医学伦理层面也值得我们注意和思考,尚不成熟的医学技术应用于临床也势必会遭到抵触。

目前市场中液体活检涉及的癌症种类甚多,细分领域的龙头企业也已经崭露头角,但成熟的市场格局暂未形成。作为新兴技术,国内外获批的液体活检产品寥寥可数,包括杨森诊断公司的 CellSearch、Epigenomics 公司的 EpiproColon 技术、罗氏的 cobas EGFR 突变检测试剂盒 v2、格诺思博公司的叶酸受体阳性 CTC 检测试剂盒和友芝友公司的循环肿瘤细胞快速染色液。

液体活检在不同方向上的成熟度不同,靶向用药指导较为成熟,也是基因检测公司争夺的热点。在资本的大力推动下,众多公司迅速推广检测产品抢占市场,竞争十分激烈,企业获得临床监管许可证之后,竞争优势会更加明显。

广阔的市场想象空间让大家纷至沓来,投资额也屡屡再创新高。证券公司 Piper Jaffray 测算,预计 2026 年液体活检市场容量将达到 326 亿美元,其中癌症领域 286 亿美元,未来 10 年的复合增长率将保持在 21.7% 左右。

精准医疗是永不落幕的医疗投资机会,我们要做的就是给液体活检一个相对宽松的技术研发环境,一步步攻克液体活检的相关技术,让其更好地为广大人民谋福祉。

(作者系本报特约撰稿人、南京大学生命科学学院教授)

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