▲ 液體活檢具有顯著的成本效益，能夠極大簡化活組織檢查的整體流程

根據(jù)維基百科的描述，最早的活檢診斷源自十一世紀(jì)的一位阿拉伯醫(yī)生之手。“活組織檢查”biopsy這一術(shù)語中的bios意為生命，源自希臘語中的opsis，意為視覺。這種方法最初于十九世紀(jì)引入，從那時起，醫(yī)學(xué)研究人員與從業(yè)者們先后開發(fā)出多種技術(shù)，從而對活體器官或組織進(jìn)行檢查，并通過進(jìn)一步觀察判斷患者體征。以腸活檢管為代表的各類現(xiàn)代器械，如今已經(jīng)能夠從難以接近甚至危險性極高的身體部位處提取樣本。

在以上案例當(dāng)中，這種組織取樣過程具有侵入性且執(zhí)行方法相當(dāng)復(fù)雜，不僅會給患者造成經(jīng)濟負(fù)擔(dān)，同時也會在精神層面帶來額外的壓力。而液體活檢則是一種新興且前景相當(dāng)光明的活檢技術(shù)，能夠檢測并分離循環(huán)腫瘤DNA與外泌體，并將其作為癌癥患者基因組與蛋白質(zhì)組學(xué)信息的來源。

可以看到，每一種新興技術(shù)都在有效性與準(zhǔn)確性等領(lǐng)域面臨著多種技術(shù)障礙，但新技術(shù)的開發(fā)與新一代測序分析的出現(xiàn)已經(jīng)允許我們在各類環(huán)境當(dāng)中廣泛應(yīng)用液體活檢方法。液體活檢最初僅被用于診斷后跟蹤，但如今相關(guān)數(shù)據(jù)已經(jīng)被應(yīng)用于癌癥診斷，包括篩查，更重要的是其可用于預(yù)測患者對于特定治療方法的反應(yīng)或抗性。具體來講，憑借更簡單易行的液體活檢機制，醫(yī)師可以通過這種方法更輕松地檢測標(biāo)靶基因中的特定突變。如此一來，醫(yī)生將能夠利用更多數(shù)據(jù)對特定療法進(jìn)行實時分析，并據(jù)此判斷療法的適當(dāng)性或者確定繼發(fā)性耐藥狀況，從而盡早診斷疾病的進(jìn)展情況。

自從1869年人們首次從血液循環(huán)當(dāng)中發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞以來，應(yīng)用生物技術(shù)從異質(zhì)血液成分當(dāng)中分離出CTC已經(jīng)取得了實質(zhì)性進(jìn)展。然而，液體活檢在實際操作層面仍然面臨一系列阻礙，例如其特異性與敏感性無法令人滿意、缺乏標(biāo)準(zhǔn)化、以及過高的經(jīng)濟與人力資源成本等等。事實上，由于目前能夠從患者體內(nèi)收集到的CTC、ctDNA以及EXO濃度較低，因此分析結(jié)果的特異性以及敏感性有時并不能滿足準(zhǔn)確診斷的要求。

>>> 我們已經(jīng)處于液體活檢方法的第二階段

液體活檢的最初實現(xiàn)方法集中在ctDNA或者蛋白質(zhì)層面。但正如約翰霍普金斯大學(xué)Kimmel癌癥中心腫瘤學(xué)教授Nickolas Papadopoulos博士在一篇論文當(dāng)中所解釋的那樣：“早期癌癥患者血液當(dāng)中的ctDNA含量非常低，只在所有無細(xì)胞DNA總量當(dāng)中占比0.01%。”因此如果利用患者的血液進(jìn)行硬性測試，那么結(jié)果當(dāng)中可能包含大量隨機結(jié)論。此外，也有不少癌癥并不會將腫瘤DNA“脫落”至血液循環(huán)當(dāng)中;因此如果單純測定ctDNA因子，那么醫(yī)療人員將無法檢測到某些癌癥;對于另一些癌癥，雖然能夠測試到，但敏感性仍然無法令人滿意。

雙ctDNA與蛋白質(zhì)液體活檢研究的第一份報告，將存在KRAS基因突變的血液檢測與蛋白質(zhì)生物標(biāo)志物加以結(jié)合，用以確定這些標(biāo)志物的組合是否確實優(yōu)于任何單一標(biāo)志物。報告的胰腺導(dǎo)管腺癌患者(PDAC)與醫(yī)療人群之間的敏感性比例為64%，特異性為99.5%?？梢钥吹?，這種兩相對照的判斷方式要遠(yuǎn)優(yōu)于任何單一因素判斷方法。

▲ CancerSEEK給出的報價低于500美元，這種雙因素液體活檢有望成為液體活檢市場上的理想解決方案

第二份報告則重點關(guān)注其它早期癌癥，包括卵巢癌、肝癌、胃癌、胰腺癌、食道癌、結(jié)腸直腸癌、肺癌與乳腺癌等。此項測試名為CancerSEK，中位敏感度為70%(乳腺癌最低，為33%;卵巢癌最高，為98%)，所有受試癌癥的特異性均高于99%。

利用機器學(xué)習(xí)算法，診療人員甚至能夠借此定位腫瘤，且相關(guān)結(jié)論通過常規(guī)測試(例如乳房X射線照片或結(jié)腸鏡檢查)得到了證實。Papadopoulos博士表示，“這項檢測實際上具有泛癌癥診斷能力，我們將繼續(xù)推動更進(jìn)一步的探索。”研究人員們認(rèn)為，CancerSEEK的最終成本可能會低于500美元，與目前的篩查癌癥測試類似，并可通過與其它腫瘤生物標(biāo)志相結(jié)合以進(jìn)一步提高其特異性與敏感性。Papadopoulos博士在討論這種測試的未來前景時總結(jié)稱，“我們正在開展前瞻性研究以測試CancerSEEK的實際效果。這是一種真正值得評估且具有臨床適用性的測試方法。”

2016年，全球液體活檢市場的總規(guī)模約為2349萬美元，但隨著資金不斷注入這一領(lǐng)域，預(yù)計其總規(guī)模將在2023年超過12億美元。

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▲ 機器學(xué)習(xí)將成為下一代測序方法中的指數(shù)因子

>>> 下一代測序?qū)⒗脵C器學(xué)習(xí)作為指數(shù)因子

與針對單一遺傳改變特征的檢測相反，NGS旨在記錄多種癌癥亞型當(dāng)中存在的遺傳改變跡象。此外，NGS還能夠檢測出多種可能引發(fā)腫瘤的突變，并鑒定可能在治療之后從已存在的克隆特征進(jìn)化而來的抗性機制。正如意大利那不勒斯Istituto Nazionale Tumori轉(zhuǎn)化研究部主任Nicola Normanno教授所言，“通過液體活檢檢測ctDNA確實具有很好的效果。通過NGS平臺，我們將能夠提取出更為深入的分子級表征。”但在一項關(guān)于NGS液體活檢的研究當(dāng)中，他和他團隊強調(diào)稱他們還需要解決一系列具體挑戰(zhàn)。“我們目前研究的中心點在于，我們需要更多研究特異性與敏感性，以便將NGS液體活檢方法引入診所。之所以關(guān)注這方面問題，是因為血液樣本當(dāng)中的ctDNA水平一般較低，此外NGS檢測到的潛在癌變也有可能來自克隆性造血——而非與腫瘤相關(guān)的DNA。因此，我們需要更深入地了解ctDNA的生物學(xué)特征，從而改進(jìn)這項技術(shù)。”

在另一方面，NGS液體活檢的關(guān)鍵優(yōu)勢，在于能夠檢測由整體腫瘤引起的血液突變，從而克服腫瘤異質(zhì)性的問題。這種方法還可用于監(jiān)測治療反應(yīng)與耐藥性的變化情況。在被問及NGS液體活檢的其它潛在用途時，Normanno教授談到了借此評估腫瘤突變負(fù)荷(TMB)的可能性——TMB目前被廣泛視為應(yīng)對免疫治療的潛在生物標(biāo)志。

>>> 我們是否即將迎來轉(zhuǎn)折點?

液體活檢市場的規(guī)模證明，我們目前尚處于該項技術(shù)的早期發(fā)展階段。首批商業(yè)化測試必須能夠證明自身的有效性，同時說服醫(yī)生、臨床中心以及各國際組織對具體流程進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，從而將信號與噪聲隔離開來，最終為整個醫(yī)療保健行業(yè)創(chuàng)造真正的價值。

機器學(xué)習(xí)算法的大量應(yīng)用，為我們帶來了提高測試結(jié)果準(zhǔn)確性的可能，也能夠?qū)⑻囟ò┌Y類型與患者獨特的基因身份聯(lián)系起來，繼而提供為其量身定制的治療選擇。此外，這種微創(chuàng)性質(zhì)的檢測方法也能夠顯著降低重復(fù)測試所帶來的心理負(fù)擔(dān)，幫助本就壓力巨大的患者以更積極的心態(tài)面對漫長的診斷與治療過程。