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NGS-ctDNA液态活检 强大的应用前景

2017.12.15

  ctDNA广泛存在于血液中,是肿瘤病灶细胞周期过程中释放的基因水平标记物。相比于传统的检验科肿瘤蛋白标记物,ctDNA具有半衰期短、假阳性率低的特点。这些DNA分子可以反映实体肿瘤细胞的遗传变异,更全面地反映肿瘤各个亚群的情况。

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图片来源于网络

  数年前首例报道胰腺癌患者在血浆cellfree DNA中检测到KRAS基因突变,在血浆中发现的KRAS突变与患者肿瘤中发现的KRAS突变相同,表明外周血中部分循环DNA来自于肿瘤。此后,如何利用ctDNA来改善现有的癌症诊断及监控效果一直是肿瘤领域的重要研究方向。

  一般理论上,1mL 血能提取10-30ng 游离DNA,ctDNA<0.3 ng 不到游离DNA的1%,极其微量,故需基于个性化的如标签技术来深度测序,可以准确检测出频率非常低的肿瘤基因突变。

  比如TAM-Seq tagged-amplicon deep sequencing,即标记扩增深度测序法。在回收的产物上加接头和特异性条形码测序。再如CAPP-Seq 深度肿瘤个体化测序,Cancer personalized profiling by deep sequencing。有效的把测序区段浓缩到整个基因组的小部分,使得后续超高深度测序得以实现。与全外显子测序等相比经济可行。

  各项目研究也已经证实了ctDNA在疾病预测及监测上的能力。液体活检融合进癌症管理中,按应用可大致分为:

  癌症早筛/诊断:对于症状和健康人群水平,ctDNA作为肿瘤筛查标志物可加快治疗启动时间、或在症状明显之前进行干预。

  Illumina -Grail公司联合MSKCC在癌症早诊中的研究发布于今年ASCO,对数百位患者进行6万乘高深度目标区域测序,建立该方法将应用于健康人群的早期癌症筛查的探索。

  残留疾病和复发风险评估:评估病灶残留和进展风险对于选择治疗至关重要。

  Michael等人于今年ASCO上发表,利用一个高灵敏度的NGS检测ctDNA-panel (30kb), 评估肠癌患者转移肝切除后微小残留病灶和预测疾病复发,在IIlumina HiSeq2500平台进行120,000X高深度测序,结论发现术后ctDNA阳性与RFS(无复发生存)显著相关,对比影像,ctDNA检测提前中位5.1个月发现复发,证明术后使用基于二代测序方法检测ctDNA不仅可行,而且与疾病复发有非常高的相关性。

  治疗监测:传统的监测方法精度有限,并且取样困难。液体活检可以随连续重复监测,对患者的风险较小,同时提供较准确的基因信息。

  英国早年即启动了非小细胞肺癌的大型前瞻性临床研究Tracking Non-Small-Cell Lung Cancer Evolution through Therapy,意图从患者被诊断那一天开始采集患者的样本,分析患体内的基因变化,一直到患者死亡,探寻肿瘤异质性对治疗和预后的影响。

  今年发表了系列重磅成果1,2,第一期对100名患者的327块肿瘤组织的外显子测序,选择Illumina HiSeq平台,平均覆盖深度426X, TRACERx的研究成果得到了肿瘤进化非常多的细节数据。结合他们在组织样本中发现的大量数据,接着探索利用液体活检应用非小细胞肺癌的动态监测。

  对部分患者在手术前采集血样,并在术后每隔3-6个月采集患者血样,并同时利用影像学手段观察患者体内是否有新的肿瘤出现。经过长达约2年的随访,液体活检展现有益临床价值,显示在预测早期癌症的复发上灵敏度为93%,特异性为90%

  已有充分的数据表明,使用NGS-ctDNA液体活检,实时动态监测患者血液ctDNA变化,可给患者的治疗带来极大益处,这些研究成果将可直接转化成临床辅助诊疗的技术手段,加速推动癌症精准诊疗。

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