Bridge Capture技术：一种高灵敏度、可扩展的液体活检新方法用于癌症分子诊断

《The Journal of Molecular Diagnostics》：Bridge Capture permits cost-efficient, rapid and sensitive molecular precision diagnostics

本研究针对液体活检(LB)中循环肿瘤DNA(ctDNA)检测对高灵敏度、可扩展性及成本效益的迫切需求，开发并评估了名为Bridge Capture的新型靶向NGS文库制备技术。研究团队通过对比商业技术（如Archer LIQUIDPlex和Illumina AmpliSeq），证实Bridge Capture在检测低至0.08% VAF的变异方面表现优异，且具备良好的实验室间重现性、自动化兼容性及从282个探针扩展到887个探针的可扩展性，为癌症精准诊疗提供了强有力的新工具。

　　

在精准医疗的时代，癌症的诊断和监测正经历一场静默的革命。传统的组织活检虽然金贵，但其侵入性、采样偏差以及难以重复获取的特性，限制了其在动态监测肿瘤进化中的应用。于是，液体活检（Liquid Biopsy, LB）应运而生，它通过分析血液等体液中的循环肿瘤DNA（circulating tumor DNA, ctDNA），为癌症的无创诊断、疗效评估和耐药监测打开了新窗口。ctDNA是肿瘤细胞释放到血液循环中的DNA碎片，其携带的基因变异信息如同肿瘤的“指纹”，而变异等位基因频率（Variant Allele Frequency, VAF）的高低则间接反映了肿瘤负荷的大小。对低VAF变异的高灵敏度检测，是液体活检技术面临的重大挑战。

下一代测序（Next-Generation Sequencing, NGS）是解码ctDNA信息的核心工具。其中，靶向测序通过富集与疾病相关的特定基因组区域，实现了对低频突变的高效、经济检测。目前主流的靶向富集技术各有优劣：扩增子（Amplicon）法快速简便但通量有限且易引入扩增错误；杂交捕获（Hybrid Capture）法可覆盖大面板但流程耗时昂贵；分子倒置探针（Molecular Inversion Probes, MIPs）法折中了前两者，但仍存在覆盖均一性差和探针合成成本高的问题。因此，开发一种兼具高灵敏度、高特异性、良好可扩展性、快速且成本效益高的新型靶向测序技术，是液体活检领域亟待突破的瓶颈。

为解决上述问题，研究人员开发了一种名为Bridge Capture的创新性NGS文库制备技术，并对其性能进行了系统性评估。相关研究成果发表在《The Journal of Molecular Diagnostics》上。该技术的核心在于其独特的探针构造：一个桥连寡核苷酸（Bridge Oligomer）同时与左侧和右侧靶向探针退火，形成复合结构。当探针与目标DNA区域结合后，通过聚合酶和连接酶的协同作用，形成环状分子，随后进行滚环扩增（Rolling Circle Amplification, RCA）和酶切，最终生成可用于测序的文库。这种设计巧妙地将靶向捕获、信号放大和文库构建融为一体。

为评估Bridge Capture的性能，研究人员开展了一系列实验。他们使用结直肠癌（Colorectal Cancer, CRC）患者组织样本DNA，通过梯度稀释模拟不同VAF水平的ctDNA样本，并将Bridge Capture与两种商业主流技术——Archer公司的LIQUIDPlex（一种MIP技术）和Illumina公司的AmpliSeq Cancer HotSpot Panel v2（一种扩增子技术）进行了头对头比较。此外，还评估了Bridge Capture的实验室间重现性、自动化工作流程的可行性、杂交时间对检测限的影响以及面板可扩展性（从282个探针扩展到887个探针）。样本来源于购买的商业生物样本库（Indivumed GmbH）。

技术性能对比：Bridge Capture展现卓越灵敏度

研究结果显示，Bridge Capture检测到的VAF与LIQUIDPlex (R² = 0.995) 和 AmpliSeq (R² = 0.988) 高度一致。更重要的是，在检测极限上，Bridge Capture显著优于对比技术。它能稳定检测到低至0.08% VAF的突变，而LIQUIDPlex和AmpliSeq的检测下限分别为0.58%和2.0%。即使通过计算子抽样将测序数据量减少至原始数据的10%（约75万条 reads），Bridge Capture仍能检测到0.1% VAF的突变，这表明其对测序深度的要求相对较低，有利于降低成本和提高通量。

高重现性与自动化兼容性：保障技术稳定与高效

为了检验技术的可移植性，研究在两个独立实验室（一个为外部诊断服务提供商，另一个为开发方实验室）对相同样本进行检测。结果显示出极高的相关性（R² = 0.979），证明了Bridge Capture方法在不同操作人员和实验条件下的稳健性。同时，研究还成功将手动操作流程整合到自动化液体处理工作站上。自动化流程与手动流程的结果高度一致（R² = 0.983, r = 0.992），并且将处理15个样本的手动操作时间从超过35分钟大幅缩短至约10分钟，展现了其在临床高通量应用中的巨大潜力。

杂交时间优化与面板可扩展性：平衡效率与性能

研究人员探讨了杂交时间（从过夜到0.5小时）对检测性能的影响。发现缩短杂交时间会增加检测值的变异，但即使短至0.5小时，大多数突变仍能被检出，仅一例重复中未检测到某个突变。这表明在需要快速出结果的情况下，可以适当缩短杂交时间，为快速检测提供了灵活性。在面板可扩展性方面，将探针数量从282个大幅增加至887个后，两个面板中共有的探针其信号强度表现出高度相关性（Spearman’s ? = 0.904），表明面板扩大并未对单个探针的性能产生显著负面影响。虽然探针间信号强度存在差异（与靶区域GC含量有关），但其在不同重复实验中的稳定性非常显著（p <0.001）。扩展后的887探针面板覆盖了71个驱动基因，能够检测包括结直肠腺癌、乳腺癌、非小细胞肺癌等在内的多种常见癌症类型的关键突变。

研究结论与意义

本研究首次全面评估了Bridge Capture这一新型靶向NGS技术在癌症分子诊断中的应用价值。结果表明，Bridge Capture成功整合了现有主流技术的优点：它具备了类似扩增子法和MIP法的快速、简便特性，同时实现了接近杂交捕获法的高可扩展性，并在检测灵敏度上超越了对比的商业化平台。其低测序深度需求、良好的实验室间重现性以及与自动化平台的兼容性，使其特别适合在各类规模的临床实验室中部署，用于基于液体活检的癌症精准诊断、微小残留病（Minimal Residual Disease, MRD）监测和疗效评估。

该技术的成功开发为液体活检领域提供了一种强有力的新工具，有望推动癌症的早期发现和个体化治疗。未来研究可进一步验证其在真实世界血浆ctDNA样本中的性能，并拓展其在检测基因融合、拷贝数变异等其他类型基因组变异方面的应用。Bridge Capture技术展现出成为下一代癌症分子诊断核心平台的巨大潜力。