簡(jiǎn)介

　　在2000多年前的羅馬和希臘，當(dāng)一個(gè)人患上癌癥，醫(yī)生會(huì)檢查他們的體液，包括血液。彼時(shí)檢查的重點(diǎn)是看看體液是否過(guò)量或不足。當(dāng)時(shí)，醫(yī)學(xué)是非常個(gè)性化的，據(jù)說(shuō)每位患者都有其獨(dú)特的體液組成。今天的醫(yī)學(xué)研究，特別是癌癥研究，似乎又回到了這些起點(diǎn)。至少，Hector Alvarez博士這樣的科學(xué)家是這樣認(rèn)為的。Alvarez博士是負(fù)責(zé)MD Anderson癌癥中心胰腺癌研究中心液體活檢平臺(tái)的內(nèi)科醫(yī)學(xué)家。他正在探索侵入性較小的創(chuàng)新方法來(lái)診斷和監(jiān)控胰腺癌。

　　據(jù)世界癌癥研究基金會(huì)統(tǒng)計(jì)，胰腺癌在全球最常見(jiàn)癌癥中位列第12位， 2012年全世界診斷出30多萬(wàn)個(gè)新增病例 1。在過(guò)去幾十年，只有少數(shù)幾種癌癥的生存率沒(méi)有得到改善，胰腺癌便是其中之一 2。死亡率持續(xù)居高不下，可能是因?yàn)闊o(wú)法在最早期的階段有效檢測(cè)到疾病的緣故 2。

　　Alvarez博士正在開(kāi)發(fā)用于液體活檢的實(shí)驗(yàn)室方案、設(shè)備和軟件，以便從血液或其他體液中找到早期的生物標(biāo)志物。利用新一代測(cè)序(NGS)和HiSeq 2500系統(tǒng)，他和他的團(tuán)隊(duì)正在對(duì)胰腺癌患者的血液樣本進(jìn)行深度分析，以分辨出與疾病及其進(jìn)展相關(guān)的不易察覺(jué)的腫瘤事件。他的重點(diǎn)是找到有助于胰腺癌診斷的生物標(biāo)志物。

　　血液中的信息

　　一直以來(lái)，大多數(shù)癌癥是在組織活檢后才得以確診的。首先，醫(yī)生從可疑的病變或腫塊上切下一小塊組織。然后，病理學(xué)家更加仔細(xì)地觀察組織中的細(xì)胞，以確定它們是否癌變。若有問(wèn)題的器官在腹部，比如胰腺，那么這樣的操作就需要圖像引導(dǎo)的細(xì)針穿刺活檢，其風(fēng)險(xiǎn)在于錯(cuò)過(guò)腫瘤中其他部位的重要組織異常 3。

　　“胰腺腫瘤的位置很難到達(dá)，因此很難取樣組織，”Alvarez博士說(shuō)?！斑@意味著我們往往無(wú)法獲得重要信息來(lái)幫助治療和改善生存率。當(dāng)腫瘤到達(dá)可以取樣的位置，且由活檢證實(shí)了癌癥時(shí)，大約只有20%的患者適合手術(shù)。通常來(lái)說(shuō)已經(jīng)太晚了，腫瘤發(fā)展得太大，患者已經(jīng)不適合手術(shù)了?！?p>　　這使得許多臨床醫(yī)生呼喚液體活檢 —— 其中一管血就可以提供所有必要的臨床信息，讓醫(yī)生做出可靠的診斷和確定靶向干預(yù)措施。液體活檢依賴于在血液或其他體液中循環(huán)的腫瘤的遺傳信息。

　　“當(dāng)腫瘤細(xì)胞死亡時(shí)，其細(xì)胞和周圍組織將DNA內(nèi)含物釋放到循環(huán)系統(tǒng)中，”Alvarez博士說(shuō)。“這種DNA的遺傳改變也許能幫助醫(yī)生了解腫瘤內(nèi)發(fā)生的情況，或者它是否從原發(fā)性腫瘤部位轉(zhuǎn)移或擴(kuò)散到身體的其他部位?！?p>　　2016年6月，一項(xiàng)覆蓋15,000多名癌癥受試者的大規(guī)模研究成果在2016年美國(guó)臨床腫瘤學(xué)會(huì)(ASCO)年會(huì)上展示。它發(fā)現(xiàn)Guardant360 —— 一種可檢測(cè)70種不同突變的液體活檢 4 —— 是準(zhǔn)確的，也許能可靠替代傳統(tǒng)的活檢方法。

　　Alvarez博士對(duì)此結(jié)果并不感到驚訝，但他認(rèn)為需要更多的研究，才能創(chuàng)建一個(gè)醫(yī)生可信賴的真正臨床級(jí)別的檢測(cè)?！霸贛D Anderson癌癥中心，我們致力于開(kāi)發(fā)一個(gè)對(duì)醫(yī)生具有綜合意義的平臺(tái)，”Alvarez博士說(shuō)?！拔覀冋陂_(kāi)發(fā)一種周轉(zhuǎn)時(shí)間較短的臨床級(jí)別檢測(cè)，。我們的工作表明，通過(guò)胞外囊泡釋放的遺傳物質(zhì)有望提供這類信息?！? 5

　　NGS，可行的情報(bào)和外泌體

　　三年前，科學(xué)家還處于證明液體活檢可行的早期研究階段。今天，Alvarez博士強(qiáng)調(diào)，“我們所做的不僅僅是基礎(chǔ)研究。我們正嘗試尋找正確的檢測(cè)方案，它們不僅能帶來(lái)準(zhǔn)確、與臨床相關(guān)的結(jié)果，還能支持醫(yī)生決定需要什么樣的治療?！?p>

　　Hector Alvarez博士是一名醫(yī)學(xué)家，他領(lǐng)導(dǎo)了德克薩斯州休斯頓MD Anderson癌癥中心下胰腺癌研究中心的液體活檢平臺(tái)。

　　他相信，這些信息可以從特殊的胞外囊泡釋放的DNA中獲得，這些囊泡被稱為外泌體(exosomes)，而來(lái)自其他細(xì)胞區(qū)室的遺傳信息可能也有助于了解腫瘤的發(fā)展和轉(zhuǎn)移?！澳壳坝?0多種胞外囊泡，最為人熟知的是凋亡小體。此外還有較小的微囊泡和更小的外泌體，”他解釋說(shuō)，“我們是第一批證明外泌體中存在足量的雙鏈DNA的團(tuán)隊(duì)，可以通過(guò)高分辨率的腫瘤圖譜分析來(lái)鑒定它們。” 5

　　他和同事研究了2名胰腺癌受試者和1名壺腹部癌受試者的脫落外泌體 5。他們利用HiSeq 2500系統(tǒng)來(lái)開(kāi)展exoDNA和exoRNA的全基因組、全外顯子組和轉(zhuǎn)錄組測(cè)序。他們發(fā)現(xiàn)，腫瘤DNA在脫落的外泌體中穩(wěn)定存在，表明基于外泌體的液體活檢很可能具有臨床診斷以及治療監(jiān)控的潛力。雖然Alvarez博士最早證明了基于外泌體的液體活檢是可行和有效，他表示可能還有更重要的遺傳信息需要發(fā)現(xiàn)。

　　“我們是第一批證明外泌體中存在足量雙鏈DNA，并可以通過(guò)高分辨率腫瘤圖譜分析來(lái)鑒定它們的團(tuán)隊(duì)。”

　　“所有的胞外囊泡也許都很重要，”Alvarez博士說(shuō)。“第一，我們認(rèn)為不同的囊泡是異質(zhì)性的，可能在疾病進(jìn)展的過(guò)程中發(fā)生改變。它們有不同的生物標(biāo)志物，來(lái)自不同的區(qū)室，這些可能反映了不同的生物學(xué)狀態(tài)。第二，不僅僅是腫瘤細(xì)胞能產(chǎn)生顆?；虬饽遗?。囊泡DNA的變化可能反映了身體其他部位的情況，也許癌癥剛開(kāi)始發(fā)生，腫瘤還很小，在常規(guī)成像中還不明顯。

　　在未來(lái)，他相信這些結(jié)果可以輔助診斷那些不適合常規(guī)手術(shù)活檢的癌癥患者。Alvarez博士補(bǔ)充說(shuō)：“對(duì)這些患者而言，非侵入性診斷程序的任何進(jìn)步都是一種好消息。”

　　他在MD Anderson的液體活檢團(tuán)隊(duì)也同樣關(guān)注查找游離DNA中的標(biāo)志物，特別當(dāng)其涉及到治療反應(yīng)時(shí)。游離DNA中的不同變異和突變可能提供遺傳數(shù)據(jù)，說(shuō)明特定的干預(yù)或治療是否有效。

　　“我們利用HiSeq 2500系統(tǒng)來(lái)開(kāi)展全基因組、全外顯子組和RNA-Seq研究，以鑒定可能存在的各種生物標(biāo)志物?！?p>　　“當(dāng)細(xì)胞死亡，核DNA變得片段化，并分解成小片段的雙鏈DNA，釋放到循環(huán)系統(tǒng)中，”Alvarez博士說(shuō)，“這些小片段的DNA也許包含了預(yù)示臨床反應(yīng)的改變。在癌癥晚期，往往有更高濃度的游離DNA。這可以讓我們更全面地了解癌癥在做什么?！?p>　　NGS技術(shù)的創(chuàng)新

　　Alvarez博士的測(cè)序經(jīng)歷要追溯到他在約翰霍普金斯大學(xué)研究膽囊癌時(shí)?！爱?dāng)時(shí)我正在做我的博士論文，有人向我介紹了一種稱為基因表達(dá)連續(xù)分析(SAGE)的新技術(shù)。這是癌癥基因剖析計(jì)劃(CGAP)所用的技術(shù)。它本質(zhì)上是一種RNA測(cè)序技術(shù)。”

　　事實(shí)上，SAGE的數(shù)據(jù)采集就是NGS的前身。不過(guò)，與任何早期的平臺(tái)一樣，它并不是一帆風(fēng)順的?！拔覀冃枰止?gòu)建基因組文庫(kù)，”Alvarez博士說(shuō)?！爱?dāng)時(shí)沒(méi)有任何的文庫(kù)制備試劑盒，因此構(gòu)建一個(gè)測(cè)序運(yùn)行所需的巨大文庫(kù)需要很長(zhǎng)時(shí)間。盡管有困難，但這是遺傳學(xué)力量的偉大開(kāi)端。”

　　“我們很高興選擇了HiSeq 2500系統(tǒng)。它提供了高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，對(duì)于這種類型的工作來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)質(zhì)量是十分重要的。”

　　在Alvarez博士和他的團(tuán)隊(duì)為他們的研究選擇NGS系統(tǒng)時(shí)，數(shù)據(jù)質(zhì)量是關(guān)鍵的考量。 “我們研究了幾個(gè)競(jìng)爭(zhēng)系統(tǒng)，并決定我們要使用數(shù)據(jù)質(zhì)量最佳的那個(gè)系統(tǒng)，”Alvarez博士表示，“我們很高興選擇了HiSeq 2500系統(tǒng)。它提供了高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，對(duì)于這種類型的工作來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)質(zhì)量是十分重要的。我們用它來(lái)查看和追蹤各種生物標(biāo)志物。”

　　除了簡(jiǎn)單易用，Alvarez博士認(rèn)為使用NGS和HiSeq 2500系統(tǒng)以及最新的NextSeq 500系統(tǒng)的好處還在于，這兩個(gè)系統(tǒng)都采用一種集成的基因組學(xué)方法來(lái)研究細(xì)胞外的生物標(biāo)志物。

　　“我們利用HiSeq和NextSeq系統(tǒng)來(lái)開(kāi)展全基因組、全外顯子組和RNA-Seq研究，以鑒定可能存在的各種生物標(biāo)志物，”Alvarez博士說(shuō)?！耙豁?xiàng)液體活檢檢測(cè)若要有價(jià)值，它需要能檢測(cè)多種生物標(biāo)志物。如果我們能夠鑒定那些來(lái)自胞外囊泡、循環(huán)腫瘤細(xì)胞和游離DNA的生物標(biāo)志物，那么我們就能了解這種疾病在整個(gè)身體中的總體情況?！?p>　　從Alvarez博士的角度考慮，既然癌癥研究人員了解到腫瘤本身是異質(zhì)性的，那么同時(shí)研究DNA和RNA信息就更為重要。

　　“來(lái)自各個(gè)不同區(qū)室的所有高分辨率信息可能指示一種更好的方式來(lái)確定具體在一個(gè)特定胰腺癌病例中真正發(fā)生了什么?！?p>　　“即使你可以通過(guò)髓芯活檢或細(xì)針穿刺活檢來(lái)有效地采集組織，但你的樣本可能無(wú)法代表整個(gè)腫瘤，”Alvarez博士說(shuō)，“我們相信，在液體活檢背景下開(kāi)展的NGS讓我們能夠全面了解整個(gè)腫瘤內(nèi)發(fā)生了什么。這真是太厲害了。來(lái)自各個(gè)不同區(qū)室的所有高分辨率信息可以更好地確定在特定的胰腺癌病例中到底發(fā)生了什么。”

　　邁向未來(lái)

　　Alvarez博士的目標(biāo)仍然是開(kāi)發(fā)一個(gè)全面的臨床級(jí)別的液體活檢平臺(tái)。他相信，這將為每位患者制定個(gè)性化治療計(jì)劃發(fā)揮關(guān)鍵作用，特別是針對(duì)那些難以診斷或難以治療的癌癥，如胰腺癌。

　　“我們認(rèn)為，擁有一個(gè)個(gè)性化的遺傳改變集合是很重要的，”Alvarez博士表示，“在治療開(kāi)始時(shí)可確定特定的基因圖譜，然后隨著時(shí)間的推移，醫(yī)生可以追蹤圖譜的變化，從而幫助他們了解疾病的進(jìn)程。”

　　他和他的團(tuán)隊(duì)正在跟蹤100多名胰腺癌受試者，比較exoDNA和游離DNA以衡量不同療法的效果。他們希望很快能公布這些結(jié)果。他也很興奮，因?yàn)镹GS提供的不同的鑒定標(biāo)志物有望為腫瘤耐藥機(jī)制提供一些信息，并為將來(lái)設(shè)計(jì)新的免疫療法提供一些線索。

　　“未來(lái)，液體活檢有望在精準(zhǔn)醫(yī)療上發(fā)揮廣泛的作用，包括在疾病預(yù)防、早期檢測(cè)和疾病管理中體現(xiàn)價(jià)值，”Alvarez博士說(shuō)?！芭e個(gè)例子，免疫治療也許能從液體活檢中受益良多。通過(guò)核酸如DNA和RNA的同時(shí)分離，我們可以鑒定并追蹤新抗原 —— 在這種前景廣闊的治療策略中，這正是個(gè)性化的分子靶點(diǎn)。我們正在開(kāi)發(fā)腫瘤來(lái)源的外泌體富集過(guò)程，以提高我們液體活檢中的腫瘤信號(hào)。如果沒(méi)有液體活檢和NGS，對(duì)實(shí)體瘤中遺傳改變的連續(xù)監(jiān)控是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的?！?p>　　盡管他對(duì)液體活檢的未來(lái)保持樂(lè)觀，但Alvarez博士也告誡說(shuō)，目前仍有許多工作要做。他和他的團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)跟蹤受試者，并測(cè)定游離DNA、外泌體DNA及其他生物標(biāo)志物中的遺傳變化如何改變。他期望這些生物標(biāo)志物能夠揭示關(guān)于胰腺癌性質(zhì)的秘密，以及他和他的團(tuán)隊(duì)如何將這些秘密轉(zhuǎn)化成對(duì)抗疾病的工具。

　　“胰腺癌很復(fù)雜，因?yàn)樗皇墙?jīng)典的實(shí)體瘤，如肺癌、結(jié)腸癌或乳腺癌那樣在治療上更具可行性，”Alvarez博士補(bǔ)充說(shuō)，“我們的研究也需要發(fā)展演變，這樣我們才能了解如何干預(yù)和影響結(jié)果。我們必須收集足夠的數(shù)據(jù)，來(lái)證明液體活檢在臨床上是可靠的、并與醫(yī)療保健相關(guān)。這需要一些時(shí)間，但我們終將實(shí)現(xiàn)?！?p>　　參考文獻(xiàn)

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