來源：藥明康德
每年全世界有超過1400萬患者被診斷患上癌症，其中大多數患者在確診時腫瘤已經處於晚期或已經擴散。這時無論是手術還是藥物治療的效果都不佳。如果可以提早診斷，就有望提高癌症生存率。
基於分析血液循環細胞DNA(cell-free DNA，cfDNA)的液體活檢(liquid biopsy)正在逐漸成為新一代癌症的診斷方法。該技術的原理是癌症患者的cfDNA中含有腫瘤細胞釋放的循環腫瘤DNA(circulating tumor DNA, ctDNA)。與高通量測序技術(NGS)和先進算法相結合，研究人員已經能夠通過ctDNA檢測確定腫瘤中的基因變異。但是這一手段目前大多被用於分析晚期癌症患者的腫瘤。早期腫瘤釋放到血液中的ctDNA片段數目非常稀少，對液體活檢技術的應用產生限制。
▲循環腫瘤DNA（ctDNA）是腫瘤細胞釋放到血液中的DNA片段，有可能反應整個腫瘤基因組，因此具有臨床應用潛力。(圖片來源：維基百科)
近期，約翰霍普金斯大學(Johns Hopkins University)醫學院的研究人員開發出一種稱為靶向錯誤矯正測序(targeted error correction sequencing, TEC-Seq) 的超級敏感的ctDNA檢測方法，有望解決癌症無創早期檢測的難題。這項研究發表在近期的《Science Translational Medicine》雜誌上。
TEC-seq 是基於腫瘤組織的檢測原理開發出的ctDNA的檢測方法。它對結直腸癌、乳腺癌、肺癌、卵巢癌等癌症類型中最常出現58種致癌基因進行深度測序和分析。這58個基因片段總長只有80930個鹼基對，但是測序深度達到30000X。除了深度測序以外，研究人員還對測序流程做出了一系列改進來提高檢測的靈敏度。其中包括：優化測序庫的生成和靶向片段的捕捉，通過加入少量外源條形碼(barcode)最大化獨特ctDNA在測序庫中的呈現可能，以及在後期分析時過濾掉測序錯誤和其它原因導致基因變異。
▲TEC-Seq方法示意圖（圖片來源：參考資料[1]）
研究人員首先使用TEC-seq對44名健康志願者的血樣進行了檢測。TEC-seq沒有在他們的ctDNA中發現上述58個致癌基因發生變異。通過將TEC-seq檢測結果與傳統測序檢測手段進行比較，研究人員發現TEC-seq能夠避免很多傳統測序檢測中出現的假陽性基因突變。
在早期癌症患者中，研究人員檢測了194名乳腺癌(n=45)、結直腸癌(n=42)、肺癌(n=65)或卵巢癌(n=42)患者的血樣。這些患者尚未接受治療，其中大部分患者的腫瘤處於I期或II期。檢測結果表明，採用TEC-seq技術，在晚期癌症患者中(III或IV期)， 超過3/4的患者被檢測出致癌基因突變。而在早期癌症患者中(I或II期）這個比率為62％。
研究還發現，這些TEQ-seq發現的基因變異雖然有一部分是熱點突變（hotspots），但是仍然有很多變異出現在非熱點區域。如果只關注熱點突變，陽性檢出率則只有56％。這一結果說明對致癌基因進行更全面的測序可以提高檢測靈敏度。
▲乳腺癌、卵巢癌、肺癌、結直腸癌症患者的ctDNA檢出情況（圖片來源：參考資料[1]）
在接受檢測的194名患者中，有152名患者同時提供了血樣、腫瘤組織和正常組織樣本。研究人員用另一種靶向NGS檢測手段對這些組織中致癌基因上的基因變異進行了檢測，希望能夠證明TEC-seq檢測發現的基因變異是否源於腫瘤組織。
研究結果證實，TEC-seq在血漿中發現的基因變異中有72％同樣出現在腫瘤組織中。對於III或IV期癌症患者，這個比例增加到77％，而對早期癌症患者來說，這個比例下降到68％。研究人員認為，患者腫瘤組織的異質性(heterogeneity)可能是造成血漿中發現的基因變異不能在腫瘤組織樣本中重現的原因。為此，他們在有些患者身上的不同部位獲取腫瘤組織進行分析，研究結果表明血漿中發現的基因變異在某些患者身上只在部分次級腫瘤樣本中出現。
▲ctDNA和組織樣本活檢一致率分析(圖片來源：參考資料[1])
這些結果綜合起來表明， TEC-seq檢測有望用於無症狀的患者進行癌症早期篩查，從而提高發現早期診斷。這對挽救癌症患者的生命至關重要。
“如果能夠提前檢測出腫瘤的存在，我們拯救患者生命的機會將大大增加，”這項研究的資深作者，約翰霍普金斯大學Sidney Kimmel癌症中心癌症生物學的聯合主任 Victor Velculescu博士說。
研究人員將進一步在更大的患者群中驗證這一檢測方法的效果，同時他們希望能夠進一步優化TEC-seq的檢測方法，提高這一檢測的靈敏度和準確性。
參考文獻
[1] Direct detection of early-stage cancers using circulating tumor DNA
[2] Can a Blood Test Detect a Range of Cancers Earlier?
相關推薦
