思考

“黑科技”液体活检,为何这么难进入临床?

自人类基因组计划完成以来,基因组测序和分析技术迅猛发展,成本也显著降低,如今人们只需花费不到1000美元的成本便能实现基因组测序。基于基因组技术的巨大进步,如今一个简单的血液检测——液体活检,就可以检测癌症并分析肿瘤的基因组成。液体活检还可以帮助临床医生选择最合适的治疗方案、监测疗效、判断耐药性等。

虽然有大量的证据表明液体活检在肿瘤领域的强大力量,但其进入临床仍需面临很多障碍。近期,在2017年剑桥健康科技研究所会议上,游离DNA进入临床肿瘤学面临的挑战成为了热议话题。

肿瘤液体活检的崛起

肿瘤液体活检最初专注于检测和分析血液中循环肿瘤细胞(CTC)的数量和类型,但近年来越来越多的研究聚焦于游离DNA(cfDNA)或循环肿瘤DNA(ctDNA)。液体活检在肿瘤学中的应用实际上在近两年才开始。2016年6月,FDA批准了首个液体活检癌症检测试验——基于EGFR基因突变的液态活检方法,用于检测非小细胞肺癌。

标准肿瘤组织活检仅仅对切除的肿瘤进行分析,但许多肿瘤拥有多个细胞类型。比利时鲁汶大学医学院的Peter Vandenberghe博士对ctDNA评论道,如果肿瘤存在分子差异,而样本中的原发肿瘤区域又被忽略,那么将错过很多信息。ctDNA具有一个非常吸引人的特点:原则上它能提供了所有肿瘤部分的信息。

由于具有无创性、便利性和耐受性,液体活检得到了患者和医生的赞赏。与许多传统的癌症活检不同,液体活检只需患者的血液样本,减少了他们在接受调查、治疗和随访过程中暴露于有害辐射中的量。

目前有许多液体活检项目正在研发中,其中有一些项目着眼于新兴的技术——外泌体。外泌体很小,是由肿瘤细胞释放的小囊泡,携带有核酸等遗传物质,因而是检测癌症的极具潜力的生物标志物。

监测疗效和个性化治疗

ctDNA在监测肿瘤进展以及监测治疗效果中展现出了巨大的潜力。奥地利格拉茨医科大学的Ellen Heitzer博士表示,癌症治疗过程中,可通过连续监测ctDNA来评估患者对治疗的反应,更重要的是,还可以在临床症状出现前预测疾病的发展。

以往的研究表明,肿瘤新陈代谢减慢的速度比肿瘤组织消失的速度更快,因而难以单独利用成像技术来衡量治疗效果。Vandenberghe博士表示,ctDNA有一个很短的半衰期,因而可以用来实时监测肿瘤。他的团队专注于利用ctDNA来监测霍奇金淋巴瘤患者的早期反应。他说,“对于霍奇金淋巴瘤,肿瘤组织活检时恶性细胞的数量非常有限,但我们发现可以从ctDNA中相对容易地获取组织活检本身难以提取到的信息。”

到目前为止,最为常见的是检测单一的肿瘤突变,这种检测也达到了很高的灵敏度。相比之下,针对性没那么强的全基因组检测需要更高水平的ctDNA(最少5-10%)来产生有用结果。Heitzer博士表示,“每个癌症都有独特的指纹,没有通用的标记可以实现这个目的。虽然全基因组方法可以全面分析肿瘤的基因组,但它的主要缺点是敏感性不高。即使对于高度转移的患者,在临床中也会出现这样的情况——ctDNA水平不足以检测基因组的改变。”

肿瘤早期检测面临的挑战

肿瘤早期检测是目前液体活检最为火热的研究方向,也是临床医生和研究人员的主要目标之一。如果得以实现,那么将给患者带来更好的治愈机会,同时还能减少治疗量以及不良副作用的风险。

对于利用CTC和ctDNA来进行早期检测,面临的一个共同挑战就是两者的数量和浓度较低。来自德国Hamburg-Eppendorf大学医学院的医学博士Klaus Pantel表示,在最开始的时候,从事晚期癌症研究的人员发现ctDNA的含量比CTCs多。但对于早期癌症,CTC和ctDNA面临着同样的问题——浓度常常低于检测极限。

另一个挑战来自成本。在高成本的医学领域中,具有成本效益的检测技术可能会产生广泛的影响,例如它可以让低收入国家更好地获得诊断和调查。来自伊利比亚国际纳米技术实验室的Lorena Diéguez博士说,“我们与医疗系统开展了密切的合作。到目前为止,我们认为基于CTCs的液体活检技术主要局限于它的成本。实际上这个技术主要依赖于CTC膜上皮细胞的表达。我们可以开发基于微流控芯片、低成本的抗体独立性系统来分离CTC,从而绕开这个障碍。”目前该研究团队正致力于开发创新方法来分离血液中的癌细胞,以实现无创性癌症早期诊断。

第三个挑战是技术不适用所有的类型的癌症。与其他肿瘤相比,一些肿瘤细胞释放更多的DNA到血液中。这也意味着,无法利用这项技术来检测所有类型的癌症,因为有些肿瘤释放到血液中的DNA或细胞实在太少。例如,由于血脑屏障,胶质母细胞瘤释放到外周血中的ctDNA低于可检测水平。

缺乏检测标准,液体活检难以进入临床

将液体活检研究成果转化为临床应用面临的关键障碍是缺乏检测标准。

德国吕贝克大学的医学博士Jens Habermann评论道,目前不同研究实验室使用的方法各异,研究结果具有不可比性,因而这种检测方法进入常规临床存在着障碍。分析前样品质量偏差长期以来都被低估,临床研究成果的重复率低也一直令人担忧。他认为,让研究具有更好的可比性,第一步是要创建共同的指导方针。此外,液体活检进入常规临床还需要多学科的密切互动。

高灵敏度也是液体活检进入临床的关键因素。Pantel 博士认为,高灵敏度的检测需要严格控制才能避免假阳性。目前他的团队正利用CTCs来监测疗效,主要专注于乳腺癌和前列腺癌。

未来的方向:突破法规和经济障碍

与新疗法和新诊断试验一样,新的液体活检产品往往比既定产品更昂贵。但随着对液体活检的需求增加,它所带来的经济负担也将有所下降。

检测的监管审批是鼓励技术应用的关键。 Diéguez博士表示,欧洲的监管模式受美国的影响,尤其是FDA对临床检测的审批。“实现临床监管需要很多年,且需要不同国家、不同实验室开展不同的临床试验,这是非常昂贵的。因此,通常情况下,公司的解决方案到达市场后也仅仅能供实验室使用。”

欧洲不同的监管和医疗保险体系使问题复杂化,许多国家还未将液体活检纳入到国家报销范畴中。Pantel博士表示,“欧洲囊括了多个国家,每个国家都有自己的法规。例如,德国最近宣布基于ctDNA的EGFR检测不具备报销资格。不过在欧洲的其他一些国家,它被建议纳入报销范畴。”

结语

液体活检是一项富有挑战性的新技术,在肿瘤精准医学中扮演着越来越重要的角色。随着检测标准化的日益发展,检测灵敏度的提高,以及新的生物标志物的问世,液体活检将成为癌症诊断的主要技术手段。不过,目前液体活检行业仍处在早期发展阶段,真正进入临床,不仅需要提高灵敏度和特异性,建立检测标准,还需要得到临床医生的认可。

参考资料:

Cell-Free Liquid Biopsies Advance Clinical Oncology

来源:生物探索

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本文由来源 生物探索,由 王迪 整理编辑!

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