煎蛋科学第59期：癌症早期诊断（下）- 液体活检

第59期，癌症早期诊断（下）

上期我们讲了部分癌症的早期诊断，毕竟活体组织检测不是那么容易完成的。这一期，我们就来讲另外一个目前更加流行的概念，液体活检，就是通过血液检查来判定癌症发病。癌细胞在体内肿瘤组织疯狂生长，比如会留下证据，在病灶组织的证据肯定更多，但是由于和肿瘤微环境的交流，也会留下一些存在的证据，其中就包括可能是由于癌细胞凋亡释放的DNA碎片，以及由于囊泡带出癌细胞外的外泌体DNA。

这两种释放DNA的方式，其实都不好理解，癌细胞为什么要这么做呢？这就好比一个犯罪分子，在犯罪的同时，故意留下证据，让执法机关有效的追踪到自己，这不是吃饱了撑的么？其实这也不是故意，癌细胞虽然是个变异的细胞，但是却依然拥有正常细胞的功能和习惯。首先是外泌体。正常细胞会和周围的环境进行物质交换，小分子通过细胞膜的离子通道直接就能出去，而大分子则需要通过囊泡的形式运送出入细胞，这些功能和习惯癌细胞都是有的。所以只要有大分子的物质交换，那就一定会由囊泡的运输。那为什么需要有这样的一个运输的过程呢？谁家里还不缺点东西是不是，宏观的人类每天得吃东西，微观的细胞也得吃，也得排。一个初中学生宿舍里，只要有一个人抽烟，垃圾袋里会有烟头，因此只要检查学生宿舍的垃圾袋，就能住校生是否有人在校内抽烟。同样的，通过检查血液中的外泌体DNA，就可能知道体内是否存在癌变组织，是不是很直观的道理？但是这个检测，显然不如直接对组织检测准确，因为信号弱。举个例子，我们知道在晚上拍照的时候就会很模糊，就是因为光线差的时候，信号弱，弱到和噪音差不多，滤波器一处理，信号就更弱了，中低端手机的摄像头在这种情况下，完全看不清照的是什么。外泌体DNA也是一样，外泌体本来就不多，而且外泌体DNA又都是片段，要想测出有用的信息，本身就很难。

第二个可能在血液中检测到的肿瘤DNA来自于来自于癌细胞的凋亡。细心的听友可能注意到，不对啊，我们在31期癌细胞从哪儿来的节目中讲过，癌细胞可以绕过程序凋亡继续存活，这也是癌细胞能够无限生存的原因啊。没错，癌细胞可以不受程序凋亡的控制，但是这并不代表，癌细胞没有非正常死亡。我们知道，人体各个器官的养分供给和垃圾排放，都是由血液来提供的，因此血液也叫循环系统。成熟的癌变组织，癌细胞生长迅速，如果没有血管支持，很多癌组织是无法得到正常的营养供给的，大量拥挤的癌细胞得不到营养，又渴望生存，怎么办呢？一些癌细胞选择一种凋亡和自噬的程序，为周围的癌细胞提供营养，在血管再生功能解锁之前，满足了一部分癌细胞的存活。而这些凋亡的细胞剩下的碎片，无论是通过细胞间隙还是通过后来的再生血管，都可以进入循环系统流向全身，同样，量非常少。

由癌细胞凋亡释放的DNA碎片，叫做ctDNA，c就是circulating，循环系统，t就是肿瘤tumor。外泌体DNA，英文叫做EV-DNA，EV不是电车，是由囊泡产生的意思。

这两种DNA，如果能在血液中被检查出来，那不就说明人体内有癌变组织吗？没错，其实除了这两种DNA，还有一种十分直接的液体活检手段，直接检测癌细胞。我们上期讲过癌症会转移，当一个组织的癌细胞分裂分化到数量太多呆不下的时候，癌细胞可以通过转移另起炉灶。不知道有没有玩星际争霸的听友，玩星际争霸，要开分基地，你需要派一两个矿工除去探路，找到合适的晶矿，然后修个基地开始采矿，当然为了避免自己的矿工被对手截杀，当然得多派几个。肿瘤组织也是一样，需要转移的时候会派出一些癌细胞，进入循环系统，流向人体全身，寻找下一个不错的分基地。这些血液里的癌细胞，在形成转移癌症组织之前，也叫做循环肿瘤细胞，CTC。蛋博士曾经花了半年的时间研究这个细胞的检测，检测过程其实还算灵敏，对于转移癌症病人，大概1000个细胞里面就能找到一个循环肿瘤细胞。等等，咱们不是说好了早期诊断吗？CTC既然已经是转移癌症了，那还要诊断？没错，即使是转移癌症，诊断也是有价值的，这可以帮助医生更好的评估原发肿瘤切除后患者的存活率。其实，就算是前面讲到的ctDNA和外泌体DNA，目前也是主要用于晚期癌症的检测，很简单的原因，早期癌组织的分泌的量很难达到检测精度。

2018年初发表在癌症医学顶级期刊，临床肿瘤学期刊上面的一篇文章（PMID: 29504847），总结了美国大部分使用ctDNA液体活检的临床医学案例，对针对ctDNA的液体活检提出的担忧。这个担忧是包括取样，分析，临床应用等多方面的，我们就只讨论临床应用方面。首先良好的ctDNA检测结果，可以用于指导靶向治疗，相关的生物指标已经证明有临床价值。其次，对于晚期癌症，ctDNA更可靠的用途在于治疗阶段的病情分析，也就是刚刚说的靶向治疗，而不是治疗之前的早期诊断。也就是说，即使是晚期癌症，由于精度的原因，ctDNA用于早期诊断的例子相对还是更少。这需要提一点，很多人觉得晚期癌症还需要早期诊断吗？没错，其实很多癌症晚期病人，并不是故意拖到晚期，而是首次检查就已经是晚期了，可能是由于症状不明显也可能是由于之前检查的疏忽，总之一个准确的癌症早期诊断，无论对于早期还是晚期，无论是否转移，都是十分有价值的。最后一个观点，也算是鼓舞人心的一个观点，对于早期癌症的诊断，没有直接证据证明ctDNA在临床上有用，但是目前确实有很多研究正在开展。

的确，目前有很多研究都在探索如何使用ctDNA进行早期诊断，尽管非常难，但是价值巨大。甚至有一家叫做Grail的公司，不是烧烤，主张使用更广泛更深度的测序和分析手段，实现在大部分癌症可以被治愈的时候就诊断出来，使用的也是ctDNA的测序技术。在2017年在癌症领域顶级期刊精准肿瘤学期刊上面发表的一篇文章（PMID: 29872715），详细讨论了ctDNA在早期诊断中应用的可行性。文章的作者是来自美国圣地亚哥的一个公司，所以肯定人家不会说ctDNA不行，要不然公司开不下去了。我们就来看看，为什么行。其实也不是任何时候都行，ctDNA早期检测目前可行的情况分两种情况，第一种，对于已经有癌症且原发肿瘤被手术切除的情况，肯定好使，这个已经很多文章证实了，这个跟转移癌症的检测类似。第二种，是对高风险人群进行筛查，比如天生自带一些基因突变的人。然而对于其他普通正常人，ctDNA对于早期诊断的贡献，目前的数据还真的很难说有用。当然，文章讨论的是ctDNA，同时文章也提到了除了DNA还可以检测蛋白质。同样的也是在2017年底，有其他的综述文章指出（BMC Cancer 17，697 (2017)），基于ctDNA早期癌症诊断的可行性或者说可靠性，也是跟癌症类型有关的，不同组织的癌症，生物指标不一样，检测难度也就不一样，有些肺癌的基因突变可能在ctDNA中大量累积，而有些直肠癌相关基因的甲基化又特别明显。但是文章提到了一系列目前在进行的关于ctDNA的临床试验，也是对液体活检这项技术前景乐观的证据。所以总结来说，液体活检，目前没有足够的临床证据支撑其可靠性，但是目前很多研究都在进行，我们希望看到的是，在3到5年后，有足够的临床可靠的癌症早期诊断方式问世。为什么是3-5年呢？临床试验无论成败，差不多就这么长时间。