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液态活检介绍

日期: 2017-01-23
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 随着人们生活水平的提高,对身体健康状况的意识增强,疾病早期的预防也越来越受到重视,预测疾病将成为未来发展的重点。作为预测疾病的一种重要方法体外诊断(In Vitro Diagnosis),根据FDA对体外诊断产品的定义:是指对人体样品进行收集、制备和对样品进行检测的试剂、耗材、仪器和系统,通过它们对疾病或人体健康状况进行的诊断,为治愈、减轻、治疗、预防疾病及其并发症提供信息。 当前,液态活检是体外诊断里一个非常热门的检测技术。

什么是液态活检,简单点讲,即通过检测进入血液的其它细胞或DNA,是一种简便、快速、无痛、无创伤的癌症血液检测方法。

液态活检介绍

(图1来源于网络)

根据MIT Technology Review杂志发布的2015年度十大突破技术榜单中,液态活检位列其中。为什么它能够获得突破成就?据了解是因为美英德等国的顶级实验室研究显示,“液态活检”是可用于在非常早期阶段识别肿瘤,监控它们转移,甚至捕捉早期治疗出现耐药的信号,可为我们癌症的治疗争取了更大的时间和空间。

液态活检介绍

(图2来源于MIT Technology Review)

根据图3数据,预计全球市场潜力约为230 亿美元。液体活检细分为早期筛查、诊断分型、药物伴随检测、患者病情检测 4 个领域,其中早期筛查占到了很大的市场份额。

另外,根据图4全球范围内科研论文的发表情况发现,最近十年“液体活检”领域科研论文的数量也是急剧上升,2013年至2015年增加的幅度最高。都表明了,液态活检已经成为研究热点!它将带动医疗研究的更进一步。

液态活检介绍

图3来源于中国产业信息

液态活检介绍

图4来源于firestone-link

那么它具体都应用于哪些领域呢?从图5可以看到,液态活检可应用于肿瘤早期筛查、动态检测、评估肿瘤复发及肿瘤异质性、耐药突变检测及个性化用药几个方面。

液态活检介绍

图5

液态活检有循环肿瘤细胞/循环肿瘤DNA/外泌体/miRNAs/Peptides/Secretomes等多种检测标记,小编今天主要向大家简单介绍下循环肿瘤细胞、循环肿瘤DNA及外泌体。

循环肿瘤细胞(CTC)

随着实体肿瘤的生长,周围微环境发生特定变化时,一部分肿瘤细胞获得异常的活动能力。这些细胞如同邪恶城堡派出的尖兵,从原发肿瘤上脱落,搭乘血液系统或淋巴系统去往身体各处,这些脱落的肿瘤细胞被称为循环肿瘤细胞(CTC Circulating Tumor Cells),在到达适宜的地点后又会变成恶性繁殖的机器,建立新的邪恶堡垒。这就是肿瘤的血行转移,从原发部位形成继发性肿瘤。

因此,脱落的细胞就是实体瘤的一部分,得到他们就相当于取得了实体瘤的组织,可以对其进行检测,以便了解病情,优化治疗方案。

液态活检介绍

图6 循环肿瘤细胞的检测方法

Pantel K et al., nature review cancer.2008(5):329-340

循环肿瘤DNA(ctDNA)

ctDNA是cfDNA的一种,即肿瘤细胞破裂释放到血液中的游离DNA,携带有实体肿瘤细胞的基因突变/变异、甲基化、微卫星序列改变等信息。因此,可以通过ctDNA来进行肿瘤的分期、预后评估,以及动态监测;而且相比于传统的需要手术来取样,ctDNA的获得更为简单。

液态活检介绍

图7 外周血循环核酸的主要来源

Crowley, E. et al. Nat. Rev. Clin. Oncol. advance online publication 9 July 2013

从图7我们可以看到,ctDNA可以是健康组织以及炎症组织cell凋亡细胞破碎所释放的DNA。

液态活检介绍

图8 循环肿瘤DNA的检测方法

Diehl et al Nature Medicine

外泌体(Exosome

是细胞分泌出的小泡,内有蛋白质、DNA、miRNA以及一些非编码RNA,是细胞之间沟通的载体。直径40-100nm,广泛存在于外周血、尿液、唾液、乳汁、腹水、羊水等体液中。

肿瘤细胞以小泡为载体,迷惑免疫系统,帮助肿瘤细胞逃过免疫系统的监视。这些小泡不仅是通讯兵,也是工程兵,给肿瘤细胞的转移指引方向,为其创造适合其生长的微环境。

液态活检介绍  液态活检介绍  

                                          图9 外泌体                                                                图10 分泌外泌体

为什么可以检测外泌体呢?这是因为首先,外泌体携带信息多样化,其中蛋白质和核酸均可用于癌症早诊、复发监测、抗药性监测等分析;其次,外泌体在数量上多于CTC,更易富集。 再则,在形式上分泌小泡能够有效保护核酸类物质,克服了ctDNA在血液中容易降解的问题。

Promega和美天旎在液态活检这块也涉及到有相应的分离/检测试剂盒,欢迎广大研究者随时联系咨询我们!

 

注:文中未标明的图片均来自网络

参考文献

1. Ellen Heitzer, Martina Auer, Peter Ulz, Jochen B Geigl and Michael R Speicher. Circulating tumor cells and DNA as liquid biopsies Heitzer et al. Genome Medicine 2013, 5:73

2. Emily Crowley, Federica Di Nicolantonio, Fotios Loupakis and Alberto Bardelli. Liquid biopsy: monitoring cancer-genetics in the blood. Nature Review advance online publication 2013, 9

3. Klaus Pantel, Ruud H. Brakenhoff, Burkhard Brandt. Detection, clinical relevance and specific
biological properties of disseminating tumour cells. Nature Reviews Cancer 2008,8

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