圖片說(shuō)明: 腫瘤細(xì)胞可向血液中釋放各種信號(hào)

圖片說(shuō)明:

　　一滴血里包含著很多信息，對(duì)科學(xué)家來(lái)說(shuō)，關(guān)鍵是檢測(cè)什么?各種信息又意味著什么?

　　事實(shí)上在癌癥早期，腫瘤細(xì)胞的遺傳信息也會(huì)釋放進(jìn)入血液循環(huán)中，從而泄露它們存在的蹤跡。

　　“液態(tài)活檢”可以幫助醫(yī)生讀懂這些線索，盡早阻止癌癥的發(fā)展。

　　凱西·利姆懷孕11周，從血液樣本中發(fā)現(xiàn)多個(gè)DNA片段異常。進(jìn)一步分析表明，DNA突變并非來(lái)自胎兒，而是來(lái)自她自身的白細(xì)胞———兩年半前被她戰(zhàn)勝的濾泡性淋巴瘤的癌細(xì)胞，已悄然卷土重來(lái)。

　　在眾多癌癥患者中，利姆算是幸運(yùn)的。通常癌癥在擴(kuò)散和轉(zhuǎn)移之后才會(huì)被發(fā)現(xiàn)，癌細(xì)胞強(qiáng)大的進(jìn)化能力，以及抵御最佳治療方法的能力，使得癌癥成為人人談虎色變的可怕“殺手”。要想根除癌細(xì)胞，就要反復(fù)對(duì)腫瘤進(jìn)行切片分析，這種侵入性治療方式對(duì)病人身體有很大的傷害，而且風(fēng)險(xiǎn)很大。

　　那么我們?nèi)绾尾拍艹掷m(xù)關(guān)注癌細(xì)胞變化，隨時(shí)檢測(cè)是不是有癌細(xì)胞暗中生長(zhǎng)起來(lái)，從而找出最好的方法來(lái)治愈癌癥呢？　如今新的研究發(fā)現(xiàn)，關(guān)于癌細(xì)胞發(fā)展動(dòng)向的答案可能就寫在我們的血液里。如果在血液中檢測(cè)到腫瘤細(xì)胞釋放到血液循環(huán)中的一小點(diǎn)DNA片斷，醫(yī)生就能早期發(fā)現(xiàn)癌癥的存在。

　　約翰霍普金斯大學(xué)路德維希癌癥基因治療中心主任伯特·沃格爾斯坦表示，“癌癥治療的最佳時(shí)機(jī)是在癌細(xì)胞數(shù)量很少的時(shí)候，這時(shí)它們很少有機(jī)會(huì)產(chǎn)生抗藥性?！?/p>

　　微弱的癌細(xì)胞基因信號(hào)

　　所有的細(xì)胞，包括癌細(xì)胞，死亡時(shí)都會(huì)將它們的DNA釋放進(jìn)入血液中，而癌癥患者血液中這種自由漂浮的DNA比健康人更多。

　　沃格爾斯坦的實(shí)驗(yàn)室是致力于研究通過(guò)血液檢測(cè)早期發(fā)現(xiàn)癌癥并追蹤癌細(xì)胞動(dòng)向的實(shí)驗(yàn)室之一。為了提高這種“液體活檢”在臨床應(yīng)用中的可靠性，他們需要找出并破解腫瘤細(xì)胞留在血液中的微弱的基因信號(hào)。

　　在癌癥的早期階段，癌細(xì)胞掉落下來(lái)的這種DNA碎片很小，難以覺(jué)察，但隨著腫瘤的生長(zhǎng)，這種DNA片斷也變得越來(lái)越大。

　　這種DNA片斷被稱為循環(huán)腫瘤基因，簡(jiǎn)稱為ctDNA，是一種特征性的腫瘤生物標(biāo)記。通過(guò)ctDNA檢測(cè)，可在血液樣本中跟蹤檢測(cè)到腫瘤的活動(dòng)蹤跡。

　　上世紀(jì)90年代后期，丹尼斯·羅(如今在香港中文大學(xué))　就開(kāi)始研究早期發(fā)現(xiàn)癌癥的ctDNA檢測(cè)法。當(dāng)時(shí)他的研究重點(diǎn)是非侵入式的胎兒異常檢測(cè)，最終研究出了通過(guò)母親血清檢測(cè)胎兒DNA異常的方法。在此之后的10年里，他又開(kāi)發(fā)了通過(guò)血檢發(fā)現(xiàn)唐氏綜合征的方法，同時(shí)他還將目光瞄準(zhǔn)了癌癥的早期檢測(cè)。

　　腫瘤DNA要比胎兒DNA少得多，但隨著基因測(cè)序技術(shù)的進(jìn)步，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)并解讀腫瘤DNA的能力也在提高。最簡(jiǎn)單的方法是搜尋從切片檢查中已經(jīng)獲知的基因突變類型。

　　2007年，沃格爾斯坦的研究團(tuán)隊(duì)利用這種方法，對(duì)18名大腸癌患者體內(nèi)的腫瘤細(xì)胞進(jìn)行監(jiān)測(cè)。單鏈DNA片斷會(huì)粘附在相應(yīng)的核苷酸序列片斷上。只要獲得了血液樣本中所有DNA片斷的多份拷貝，利用一種叫做PCR的分子生物學(xué)技術(shù)放大特定的DNA片段，然后利用覆有目標(biāo)突變DNA序列拷貝的磁性小珠，吸附樣本中的突變DNA，由此計(jì)算出它們?cè)谘褐械臐舛取?/p>

　　患者的腫瘤細(xì)胞經(jīng)手術(shù)切除后，血液檢測(cè)仍可以檢測(cè)到ctDNA。大多數(shù)手術(shù)后患者，雖然體內(nèi)癌細(xì)胞數(shù)量已大幅減少，但癌細(xì)胞不久又會(huì)卷土重來(lái)，但也有一小部分血檢中沒(méi)有檢測(cè)到腫瘤DNA的患者，癌癥沒(méi)有復(fù)發(fā)。顯然，通過(guò)血液檢測(cè)癌細(xì)胞活動(dòng)狀態(tài)的這種“液體活檢”法，可以成為一種行之有效的癌癥檢測(cè)和監(jiān)測(cè)手段。

　　從那時(shí)開(kāi)始，沃格爾斯坦發(fā)現(xiàn)，幾乎所有類型癌細(xì)胞的DNA片斷都會(huì)進(jìn)入血液中。2014年，他的團(tuán)隊(duì)宣布，在一組640名各類癌癥患者中，其中75%患者的血液中都檢測(cè)到了ctDNA，包括晚期胰腺癌、卵巢癌、結(jié)腸直腸癌和乳腺癌。另外，腦癌、腎癌和前列腺癌進(jìn)入血液中的癌細(xì)胞片斷似乎少一些，不過(guò)仍可在一半晚期患者的血液中檢測(cè)到。

　　關(guān)于癌細(xì)胞的一個(gè)極具諷刺的嚴(yán)峻事實(shí)是：癌細(xì)胞會(huì)通過(guò)不斷進(jìn)化躲避各種治療手段，用的抗癌藥物越好，就越會(huì)激起癌細(xì)胞更強(qiáng)的抗藥性。美國(guó)麻省總醫(yī)院癌癥中心主任丹尼爾·哈伯介紹說(shuō)：“有些治療癌癥的靶向藥物十分有效，是因?yàn)樗鼈兪歉鶕?jù)癌細(xì)胞的重要生物學(xué)變化篩選出來(lái)的。其原理就是跟蹤監(jiān)測(cè)血液中癌細(xì)胞的動(dòng)向?！?/p>

　　倫敦癌癥研究所的德莉拉·坦德菲爾德和她的同事進(jìn)行的正是這方面的研究。他們每個(gè)月定期從晚期前列腺癌患者身上提取血樣，目的是觀察已知基因序列的變化，以預(yù)測(cè)患者對(duì)前列腺癌治療藥物阿比特龍的反應(yīng)。這種預(yù)測(cè)方法比傳統(tǒng)臨床預(yù)測(cè)方法，如CT掃描，可提前4個(gè)月發(fā)現(xiàn)預(yù)測(cè)癌細(xì)胞的抗藥性，醫(yī)生就可以采取另外的治療方案，而不再給病人服用阿比特龍，因?yàn)樗鼘?duì)患者可能是有害無(wú)益的。

　　腫瘤標(biāo)記物非常罕見(jiàn)

　　“液態(tài)活檢”的前景十分誘人，但要投入實(shí)際應(yīng)用卻不是一個(gè)容易達(dá)成的目標(biāo)。最重要的是開(kāi)發(fā)出一種能夠?qū)o(wú)癥狀患者做出早期診斷的測(cè)試方法。

　　鑒于目前幾乎半數(shù)癌癥都是在晚期才被診斷發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)實(shí)，一種能夠通過(guò)血檢早期診斷出癌癥的方法，顯然可以挽救數(shù)百萬(wàn)人的生命。

　　但問(wèn)題是，究竟要在血樣里檢測(cè)什么？　如果已經(jīng)有了癌組織的樣本，相對(duì)就比較容易，只要在血液樣本中尋找相關(guān)的基因突變就可以了。但是如果沒(méi)有可以對(duì)照的樣本，就不得不對(duì)所有類型的突變進(jìn)行檢測(cè)篩查。更令人頭痛的是，癌癥初發(fā)階段血液里的ctDNA極為稀少。哈伯說(shuō)：“血液里含有太多東西，相比之下，來(lái)自癌細(xì)胞的DNA片斷就顯得很不起眼了。”

　　還有一種辦法是對(duì)血液中所有的循環(huán)DNA進(jìn)行測(cè)序，然后檢查染色體各部分比例是否有異常。任何異常復(fù)制、刪除或重新排列，都代表了癌癥的特點(diǎn)和標(biāo)志。

　　2012年，沃格爾斯坦的團(tuán)隊(duì)對(duì)來(lái)自晚期乳腺癌、結(jié)腸直腸癌患者以及10名健康者的血液樣本進(jìn)行了DNA測(cè)序，研究對(duì)比其結(jié)構(gòu)上的不同。研究發(fā)現(xiàn)，所有癌癥患者的DNA結(jié)構(gòu)都出現(xiàn)了異常，而健康者的DNA結(jié)構(gòu)都很正常。

　　不過(guò)，目前還無(wú)法肯定這一技術(shù)是否一定能夠在早期檢測(cè)到癌癥的發(fā)生，因?yàn)檫@時(shí)可供分析的異常DNA片斷還太少，不能確定是否能夠檢測(cè)到具有診斷意義的變化，也無(wú)法區(qū)別有害與無(wú)害的變化。

　　另外，即使這種測(cè)試能達(dá)到足夠高的靈敏度和廣泛度，檢測(cè)到癌癥剛露頭時(shí)的蹤跡，也有可能因產(chǎn)生的假陽(yáng)性而被誤導(dǎo)　(見(jiàn)“相關(guān)鏈接”：當(dāng)“癌”非癌時(shí))，除非能通過(guò)某些成像技術(shù)對(duì)結(jié)果加以確認(rèn)。

　　另外，即使能檢測(cè)到某種癌癥的基因信號(hào)，又如何知道癌細(xì)胞在身體的哪個(gè)部位呢？　不過(guò)，有些基因突變可提供一些線索，如KRAS基因突變通常與肺癌、結(jié)腸癌或胰腺癌相關(guān)。其他的一些基因突變，如p53基因突變，可能與所有的癌癥相關(guān)。

　　“液態(tài)活檢”的具體應(yīng)用

　　癌細(xì)胞從最初出現(xiàn)突變到發(fā)展成為轉(zhuǎn)移性腫瘤，平均需要20至30年。這是一個(gè)有著較大干預(yù)余地的窗口期，是一個(gè)尚未開(kāi)發(fā)的醫(yī)學(xué)檢測(cè)領(lǐng)域。

　　好消息是，ctDNA不是血液中唯一的腫瘤衍生物，另外還有循環(huán)腫瘤細(xì)胞(CTC)，只是它比ctDNA更難檢測(cè)到，通常每一百萬(wàn)個(gè)細(xì)胞中只有一個(gè)CTC，而且還有可能要等癌癥發(fā)展到晚期才會(huì)進(jìn)入血液循環(huán)中。

　　不過(guò)，要“逮住”它們也不是沒(méi)有辦法，例如，根據(jù)這種細(xì)胞體積較大的特點(diǎn)，將它們與較小的白細(xì)胞分開(kāi)，或者通過(guò)可以附著在特殊細(xì)胞表面的磁性物質(zhì)將CTC分揀出來(lái)。與ctDNA相比較，CTC可以揭示更多關(guān)于癌癥的信息。

　　通過(guò)CTC不僅可以發(fā)現(xiàn)腫瘤DNA的信息，還可以發(fā)現(xiàn)RNA的相關(guān)信息，RNA是幫助將基因密碼轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)的一種化學(xué)媒介。多了這些信息，就增加了鎖定癌癥發(fā)病部位的機(jī)會(huì)，提供了導(dǎo)致癌癥基因重組的更多線索，如DNA的位置轉(zhuǎn)移。如果染色體上的一部分DNA轉(zhuǎn)移到另一個(gè)不同位置上，會(huì)導(dǎo)致附近的基因表達(dá)發(fā)生變化。這類信息對(duì)于前列腺癌的診斷具有重要意義，因?yàn)檫@種癌癥的特點(diǎn)通常表現(xiàn)為DNA位置移動(dòng)，而不是某種基因突變。

　　另一個(gè)可供選擇的檢測(cè)項(xiàng)目是血小板。受傷流血時(shí)，血液中的血小板可迅速凝血成塊，起到止血并促進(jìn)傷口愈合的作用。在血液中循環(huán)時(shí)，血小板會(huì)將它們遇到的身體組織掉落的RNA碎片積聚起來(lái)，這其中也包括癌細(xì)胞的RNA片斷。通過(guò)對(duì)這些RNA的基因測(cè)序，在還無(wú)法檢測(cè)到CTC之前，就能盡早發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞的存在。

　　阿姆斯特丹自由大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的托馬斯·伍丁格和他的同事最近利用血小板RNA檢測(cè)方法區(qū)分癌癥患者和健康人，準(zhǔn)確率達(dá)到96%，確定腫瘤位置的準(zhǔn)確率達(dá)到71%。

　　另外可供檢測(cè)的還有外來(lái)體，指的是含有DNA、RNA和蛋白質(zhì)的微小分泌物團(tuán)。去年，德克薩斯大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的研究人員通過(guò)在血液樣本中尋找載有特殊蛋白質(zhì)的外來(lái)體，從健康人群中篩選出了胰腺癌患者。

　　在早期發(fā)現(xiàn)癌癥的診斷中，ctDNA雖然不是唯一的選擇項(xiàng)，但它仍然是一個(gè)強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)者。另外，研究人員解讀DNA片斷的技術(shù)也在提高和改進(jìn)。例如，丹尼斯·羅的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種甲基檢測(cè)新技術(shù)，甲基是一種粘附在DNA上的“化學(xué)標(biāo)簽”，通常會(huì)改變基因表達(dá)。研究人員可以根據(jù)這一特點(diǎn)跟蹤ctDNA。

　　凱西·利姆的癌癥能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，是因?yàn)樗龑⒁环菅獦咏o了羅，羅就是用這種新的技術(shù)方法檢測(cè)到了異常DNA，并一直跟蹤到凱西的免疫細(xì)胞。羅建議她盡早進(jìn)行化療治療，“懷孕初期的患者通常都會(huì)選擇中止妊娠、接受化療，目前患者情況良好。”

　　羅和他的同事最近還發(fā)現(xiàn)，來(lái)自腫瘤細(xì)胞DNA片斷的長(zhǎng)度明顯異常，與正常細(xì)胞的DNA片斷相比較，不是太短，就是太長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)顯示，光是這些太短或太長(zhǎng)的DNA片斷，就足以區(qū)別肝癌患者和健康人，甚至在癌癥剛開(kāi)始出現(xiàn)的早期。

　　隨著這類檢測(cè)方法靈敏度的提高，將給癌癥檢測(cè)手段帶來(lái)真正的變革。在沃格爾斯坦看來(lái)，即使不能完全可靠地在最早階段檢測(cè)到癌癥，以血液檢查為基礎(chǔ)的“液態(tài)活檢”方法，仍然是一個(gè)非常有價(jià)值的開(kāi)端。

　　相關(guān)鏈接

　　當(dāng)“癌”非癌時(shí)

　　癌癥發(fā)現(xiàn)越早，越容易治療。但近年來(lái)，早期的癌癥篩查法越來(lái)越不被看好，因?yàn)檫@種方法常會(huì)將健康人誤診為癌癥潛在患者。這不僅會(huì)給人們帶來(lái)許多不必要的精神壓力，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致許多本身帶有風(fēng)險(xiǎn)的不必要的治療。

　　例如PSA篩查法，是通過(guò)前列腺特異抗原水平　(PSA指標(biāo))　的升高來(lái)篩查前列腺癌的。但實(shí)際上也有例外，PSA水平高的人不一定患有前列腺癌，而PSA水平低的人有時(shí)反而會(huì)有前列腺癌。這是因?yàn)椤SA是由前列腺中所有細(xì)胞產(chǎn)生的，而不僅僅是癌細(xì)胞產(chǎn)生的。之所以前列腺癌患者的PSA水平通常會(huì)升高，是因?yàn)槟[瘤的大量增殖會(huì)產(chǎn)生更多細(xì)胞，但普通的感染也會(huì)導(dǎo)致PSA水平升高。

　　如今研究人員開(kāi)發(fā)的通過(guò)查找癌細(xì)胞基因“簽名”的血液檢查法，則可避免這類問(wèn)題。這是因?yàn)榕c癌癥相關(guān)的基因突變是某種癌癥所特有的，尋找循環(huán)腫瘤DNA的測(cè)試方法不可能誤標(biāo)記良性腫瘤，因?yàn)樗鼈儾粫?huì)脫落這種類型的DNA。

　　但這并不是說(shuō)，利用DNA或腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的其他碎片的方法就完美無(wú)缺了。例如在血液里可檢測(cè)到癌細(xì)胞的DNA，但由于初期階段它們實(shí)在太小，即使是最先進(jìn)的鏡像技術(shù)也無(wú)法探查到它們的存在。另外，即使發(fā)現(xiàn)了癌細(xì)胞的存在，也有可能無(wú)法確定它的具體位置、無(wú)法確定是否會(huì)有生命威脅。

　　專家建議，檢測(cè)發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞后，可在半年后再?gòu)?fù)查一次，如果　DNA“簽名”的數(shù)量增多，就意味著身體內(nèi)存在有生長(zhǎng)中的腫瘤。

　　最初檢測(cè)到癌細(xì)胞的存在，幾乎都會(huì)讓患者驚慌失措，從而導(dǎo)致許多不必要的治療?！霸谖覀兊倪@個(gè)社會(huì)里，只要得知身體里可能有癌細(xì)胞的存在，是一件讓人很難接受的事情?！奔s翰霍普金斯大學(xué)的伯特？沃格爾斯坦說(shuō)。

　　癌癥的血液檢測(cè)法被普遍接受之前，首先需要改變我們的一些觀念。醫(yī)生也會(huì)謹(jǐn)慎考慮如何利用這種測(cè)試方法。美國(guó)麻省總醫(yī)院癌癥中心主任丹尼爾？哈伯介紹說(shuō)：“我們?nèi)缃裾谶M(jìn)入一個(gè)新的時(shí)代，可以通過(guò)血液檢測(cè)了解以前無(wú)法獲得的一些信息。我們將面臨以前PSA檢測(cè)同樣的一些問(wèn)題，如哪些人需要測(cè)試、積極的檢測(cè)意味著什么、如何解讀檢測(cè)結(jié)果等?！?/p>

　　●在英國(guó),　46%的癌癥都是在晚期才被診斷出來(lái)。

　　●美國(guó)癌癥研究院2014年的研究經(jīng)費(fèi)中,只有用12.8%于癌癥的早期檢測(cè)和診斷。

　　●在美國(guó),只有的15%肺癌在發(fā)生轉(zhuǎn)移前被發(fā)現(xiàn)。