癌癥“照妖鏡”——游離DNA助力腫瘤早期探查

“人體細胞也有生命周期。細胞衰老凋亡后，細胞內的物質會滲透出來。其中，DNA會隨之‘崩裂降解’，進入血液，成為游離DNA。”中國醫學科學院腫瘤醫院防癌科副主任張凱教授告訴科技日報記者，“腫瘤細胞的游離DNA和正常細胞的游離DNA有所不同，這就給了我們探測腫瘤細胞的機會。”隨著分子檢測技術的發展，科研人員能夠“捕獲”痕量DNA并可對其進行精準測序。近年來，越來越多的分子檢測產品得以應用于腫瘤診療，為腫瘤的早期識別帶來希望。近日，張凱聯合鹍遠生物研發團隊在《細胞》子刊發表了綜述論文，全面總結了多癌種早期檢測技術的發展現狀，并分別從技術、臨床驗證及應用層面，論述了多癌早檢亟須解決的各種問題和潛在的優化方向。

相關檢測技術已應用于腫瘤患者診療

目前，除了宮頸癌疫苗能夠做到提早預防腫瘤之外，其他癌種只能通過早期發現來提高患者的生存幾率。“以乳腺癌為例，患者如果在乳腺癌0—1期時就被發現，生存率能夠達到97%。而如果發展到乳腺癌4期才被發現，死亡率就會達到75%。”張凱說。

如何才能實現腫瘤的早篩早診呢？張凱介紹，早篩的對象是健康人群，如果要向健康人群推廣胃腸鏡或有創的檢測技術是非常困難的。而通過血、尿、便的檢查就能排查患癌風險，人們會相對愿意接受。游離DNA會因細胞的凋亡而進入血液、尿液等便于獲取的樣本中。因此，如果能對其進行精準測定，并將其與相關癌種建立基因突變的關聯性，就可以相對準確地提示早期腫瘤細胞的蹤跡。

“通過精進相關技術，提升對微小早期信號的捕捉能力，就能在身體還沒有出現癥狀的時候發現腫瘤，繼而實施干預。”張凱說，例如隨著二代測序技術能力的提高，微小痕量的DNA突變、DNA的甲基化程度都能被檢測出來。以游離DNA分子檢測技術發現腫瘤的方法會越來越成熟，但要在早期就發現腫瘤仍需要驗證和技術的進一步更新。

事實上，游離DNA分子檢測技術已經應用于腫瘤患者的診療。不同的腫瘤患者出現腫瘤往往是由不同的基因突變造成的。隨著腫瘤治療手段向精準化發展，明確突變基因進而實施對應的靶向治療，有望獲得更好的療效。此外，游離DNA分子檢測技術還可用于預測根治治療后的患者的腫瘤復發率。

三種方式讓游離DNA成為癌癥“照妖鏡”

游離DNA有能力成為“照妖鏡”，主要通過以下三種方式。“基因突變是人們最常想到的腫瘤誘發原因。腫瘤細胞之所以成為腫瘤，是因為其內部的分子活動規律異常。例如編碼蛋白的DNA發生突變，導致關鍵蛋白運行錯誤從而使細胞無限增殖。”張凱說，當前的DNA測序技術已經有了識別游離DNA上微小基因變異的能力。不過在實際應用中，這種檢測方法猶如“深海撈針”，不僅檢測范圍廣，還需要進行深度測序，因此成本較高。

第二種識別腫瘤細胞的方法，是根據游離DNA片段的大小規律來判斷。正常細胞凋亡后，DNA會裂解成片段，且片段的大小基本是有規律的。張凱解釋，這是因為DNA在細胞內都會纏到一種名為核小體的細胞核內的蛋白上。正常的DNA會每隔一段再纏上去，就像一串兩兩之間間隔一定距離的小燈籠。當DNA裂解時，片段也是這樣一段一段斷裂開的。但腫瘤細胞完全不同。由于核內的DNA發生突變，腫瘤細胞內的DNA片段斷裂后長短不一且沒有規律，因此和正常DNA裂解后的片段一對比，就能有效識別出腫瘤細胞。

“這種方法無需深度測序，成本較低。而且其識別腫瘤的準確率高，且便于找到腫瘤的源頭，也就是敏感性和溯源性較好。”張凱補充說，根據這一原理發展出來的細分技術也被稱為片段組學技術。

第三種方式是根據游離DNA甲基化修飾程度的不同來識別腫瘤細胞，相關檢測技術被稱為修飾組學技術。甲基化修飾體現的是不同DNA的“角色定位”。如果在一個抑癌基因上檢測出了裝飾性分子基團，它的功能會出現問題，就會誘發癌變。

以上三種方式特點各不相同，哪一種可以作為游離DNA相關檢測技術重點發展的方向呢？張凱認為，綜合來講，DNA深度測序技術更精確，但是價格昂貴、干擾因素多；片段組學技術相對成本更低，但還需要積累一定的數據，詳細掌握片段的特征才能指導應用；修飾組學技術同樣也需要更多實踐驗證。他介紹，有學者曾開展了這三條路線的檢測效果的驗證研究。結果顯示，通過甲基化修飾程度來檢測腫瘤的方法更有優勢。

提升多癌種早期檢測可及性是關鍵

在基礎研究之上，國外有公司已經開發出液體活檢產品，可以一次檢測多達50種腫瘤。它不僅能夠在癥狀出現之前幫助受試者判斷是否患上腫瘤，還能夠準確判斷腫瘤的組織起源，助力精準治療。

通過一次檢測就能對受試者體內的癌癥信號來一次大范圍的摸排，還能對癌癥組織進行溯源，這樣的多癌種早期檢測看起來事半功倍。那么，是不是檢測覆蓋的癌種越多越好呢？對此，張凱認為，簡便、便宜的多癌種篩查是技術發展的目標。從可及性角度來講，多癌種篩查意味著要篩查大量靶點，有時一個癌種就需要篩查多個靶點，相較于單癌種篩查價格更昂貴。

“多癌種早期檢測仍需要進一步提高溯源性、特異性、敏感性。”張凱解釋，從目前已有的產品來看，在溯源性好的前提下，特異性高的產品敏感性會差一點。這就像是如果要拍更大的視角，照片清晰度可能就會較差；而想要照片清晰，就無法拍攝全景視角。目前，多癌種早期檢測需要基于全面的臨床驗證，避免徒添患者焦慮，造成不必要的醫療資源浪費。

多癌種的早期檢測相關研究在我國已經陸續開展。如在由復旦大學牽頭、囊括江蘇泰州近20萬社區人群的隊列癌癥早期檢測研究中，微量腫瘤甲基化序列的篩查技術得以應用，可以提早發現結直腸癌、食管癌、肝癌、肺癌和胃癌等5種常見惡性腫瘤。中國科學院院士、復旦大學泰州健康科學研究院院長金力教授認為，該研究證明了癌癥早期篩查可以通過無創血液檢測完成，具有十分重要的應用價值。