Science医学封面：捕捉癌症的蛛丝马迹

　　

生物通报道  根据约翰霍普金斯大学Kimmel癌症中心研究人员领导的一项国际研究的结果，肿瘤脱落在血液中的某些DNA片段有潜力用于早期癌症非侵入性筛查，监测治疗反应，以及帮助解释某些癌症抵抗治疗的原因。这项研究被选为封面故事发表在2月19日的《科学转化医学》（Science Translational Medicine）杂志上。

                     

对来自罹患各种癌症的640名患者的血液样本进行分析，研究人员利用数字聚合酶链式反应技术（一种扩增和测定DNA分子数量的先进方法），评估了用DNA片段来预测患者体内肿瘤存在情况的潜力。

研究人员在75%的晚期癌症患者，以及至少一半有局限性小肿瘤且尚未扩散至癌症原发器官之外、仍有治愈可能的患者的血液中检测到了这些称作为无细胞循环肿瘤DNA(ctDNA)的片段（延伸阅读:Nature：追踪癌症从血液入手 )。

研究人员说，这项研究提供了强有力的证据表明，ctDNA可以作为“个体化生物标记物”测试和癌症筛查的工具。

论文的主要作者、肿瘤学及神经外科助理教授Chetan Bettegowda博士说：“我们已经能够很好地治疗并治愈局限性的癌症。但我们希望能够开发出一种非侵入性的技术提高早期癌症检测，我们觉得这是未来利用这一方法开展研究工作的一个令人兴奋的起点。”

研究资深作者、约翰霍普金斯大学Swim Across America实验室主任、肿瘤学副教授Luis Diaz博士说：“最令人兴奋的方面是，ctDNA可以鉴别早期癌症。”

在转移性癌症研究参与者中，研究人员在82%（112 /136名患者）的脑外实体瘤患者体内检测到ctDNA，包括超过75%的晚期卵巢癌、结直肠癌、膀胱癌、胃食管癌、胰腺癌、乳癌、肝细胞癌、头颈部癌以及黑色素瘤患者。不到50%的髓母细胞瘤、转移性肾癌、前列腺癌或甲状腺癌，以及不到10%的胶质瘤患者可检测到ctDNA。

在223名局限性肿瘤患者中，研究人员在55%的所有患者样本、73%的结直肠癌患者、57%的胃食管癌患者、48%的胰腺癌患者以及50%的乳腺癌患者中检测到ctDNA。ctDNA水平增高与癌症病程阶段相关联：47%罹患I期癌症的患者、55%的II期癌症患者、69%的III期癌症患者以及82%的IV期癌症患者可检测到ctDNA。

循环肿瘤细胞(CTCs)是指从原发肿瘤脱落在血液中循环的一些完整细胞，其可能促成了转移。将ctDNA与CTCs相比较，研究人员发现ctDNA往往存在于检测不到CTCs的患者体内。他们没有发现任何检测到CTCs而没有ctDNA的病例。

研究人员还分析了这种测试鉴别出患者肿瘤中突变的准确性。他们分析了单独一组的206名转移性结直肠癌患者的肿瘤和血液样本，发现ctDNA可准确地识别87%携带KRAS基因突变的患者，这表明这些患者的肿瘤有可能对表皮生长因子受体（EGFR）阻断治疗敏感。

此外，研究人员还在24名起初对EGFR阻断治疗有反应但随后复发的患者中，评估了ctDNA是否能够提供癌症耐药形成的线索。他们发现96%（23名）患者有一个或多个参与MAPK信号通路的基因发生了突变。MAPK信号通路调控了基因表达和细胞生存，可能帮助了癌细胞旺盛生长。

研究作者们写到：“这项研究提供了大量关于利用ctDNA检测评估罹患各种癌症的患者潜在效应及局限性的信息。”

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Detection of Circulating Tumor DNA in Early- and Late-Stage Human Malignancies

The development of noninvasive methods to detect and monitor tumors continues to be a major challenge in oncology. We used digital polymerase chain reaction–based technologies to evaluate the ability of circulating tumor DNA (ctDNA) to detect tumors in 640 patients with various cancer types. We found that ctDNA was detectable in >75% of patients with advanced pancreatic, ovarian, colorectal, bladder, gastroesophageal, breast, melanoma, hepatocellular, and head and neck cancers, but in less than 50% of primary brain, renal, prostate, or thyroid cancers. In patients with localized tumors, ctDNA was detected in 73, 57, 48, and 50% of patients with colorectal cancer, gastroesophageal cancer, pancreatic cancer, and breast adenocarcinoma, respectively. ctDNA was often present in patients without detectable circulating tumor cells, suggesting that these two biomarkers are distinct entities. In a separate panel of 206 patients with metastatic colorectal cancers, we showed that the sensitivity of ctDNA for detection of clinically relevant KRAS gene mutations was 87.2% and its specificity was 99.2%. Finally, we assessed whether ctDNA could provide clues into the mechanisms underlying resistance to epidermal growth factor receptor blockade in 24 patients who objectively responded to therapy but subsequently relapsed. Twenty-three (96%) of these patients developed one or more mutations in genes involved in the mitogen-activated protein kinase pathway. Together, these data suggest that ctDNA is a broadly applicable, sensitive, and specific biomarker that can be used for a variety of clinical and research purposes in patients with multiple different types of cancer.