王琪教授：肺癌液体活检的理想与现实

　　众所周知，肺癌的发病率和死亡率在所有恶性肿瘤中均位列第一，多数患者一经发现便是中晚期，转移是肺癌死亡的最主要原因，因而肺癌的早期诊断、动态监测具有重要意义。

　　液体活检，顾名思义，就是利用人体体液作为标本来源检测获取肿瘤相关信息的技术，具有无创、快速等优点，在肺癌临床诊疗中有巨大发展空间。

　　液体活检在肺癌中的应用

　　CTC是从原发性或继发性肿瘤上脱落并进入血液循环的完整肿瘤细胞。CTC的存在，意味着患者患有转移性疾病。对于大多数癌症患者而言，CTC的丰度极低，因此活检通常从富集步骤开始，以便提高CTC的浓度。目前，CTC检测的主要临床应用是提供预后生存预测。

　　?CTC单细胞基因组测序有助于阐明肿瘤类型、转移及耐药等分子作用机制；

　　?CTC术后检测有助于预后及复发风险预测；

　　?CTC集群(CTC cluster)促进肿瘤细胞干性形成与转移发生。

　　ctDNA是片段化的DNA，由癌细胞在凋亡或坏死过程中释放到血浆。ctDNA片段极其稀少，这使其分离和鉴定都变得十分困难。由于总的游离DNA（cfDNA）样本中存在少量ctDNA，因此建议使用高度灵敏的技术来检测，比如PCR和新一代测序（NGS）。目前，ctDNA已经用于肺癌患者的临床管理和晚期黑色素瘤的疾病状态监控。

　　外泌体是细胞内多囊泡体与质膜融合后主动分泌到胞外的直径30~100nm膜性小囊泡，与肿瘤发生、转移、血管生成等相关。

　　肿瘤自身抗体是指肿瘤在发生发展过程中，肿瘤细胞内表达异常的蛋白可刺激机体免疫系统产生的抗体。肺癌血清自身抗体联合LDCT可应用于肺癌早期筛查，肺癌血清抗体联合胸部CT辅助肺癌早期诊断。

　　液体活检在临床应用中存在的问题

　　1. 液体活检样本存在的问题

　　基因突变检出率和可靠性受样本量及背景信号影响，需明确背景，建立灵敏的检测手段。

　　2. 液体活检技术存在的问题

　　?目前大多数ctDNA检测缺乏临床试验数据证明其有效性，不同的检测平台结果一致性不佳。

　　?液体活检技术需要有规范的操作流程和质量控制标准，应开展更多大型多平台交叉验证加以规范。

　　?常用检测手段存在一定局限性：表面标志物依赖性、通量低等。

　　3. 液体活检结果分析存在的问题

　　?真实性和可重复性直接决定液体活检的临床有效性和实用性

　　?克隆性造血引起的突变也存在于实体肿瘤组织中，可能被误认为肿瘤相关突变，可行组织-血液配对检测加以排除。

　　4. 液体活检实际应用中存在的问题

　　?液体活检可监测肺癌病情演变，但是不同的检测频率对应不同的结果，可能误导临床决策。

　　?影像学检查会累积放射性损伤，临床需要更敏感、特异、无创的检测手段辅助肺癌早筛，但是对于ctDNA，ctDNA甲基化，WGS检测的综合评估仍缺乏足够的灵敏度。

　　王琪教授课题组在液体活检方面开展了一系列工作。随着微流控技术对细胞生物学影响的不断加深，以及其在集成样品预处理和血液成分分析中的优势，近年来，微流控芯片技术正逐步成为细胞分选的主要工具，王琪教授课题组基于微流控芯片技术，构建了三款各具功能的CTC捕获装置和一款单细胞检测装置。分别为“确定性侧向位移（Deterministiclateral displacement，DLD）单一芯片捕获装置”、“DLD芯片和磁场负性分选芯片一体化的联合捕获装置”和“CTC捕获及原位鉴定联合装置”。

　　其中DLD单一芯片捕获装置利用确定性侧向位移阵列原理将CTC和血细胞分离，分选效率达95.26%以上，白细胞去除率也可达到96.5%以上。为了提高CTC分选纯度，最大程度排除白细胞的干扰，将DLD芯片和磁场负性分选芯片相结合构建了一体化的联合捕获装置，其分选性能在DLD芯片分选的基础上再次去除80%的白细胞。CTC捕获及原位鉴定联合装置将CTC的捕获识别和荧光免疫染色鉴定在单一的栅栏结构芯片内序贯完成，实现了富集、捕获和鉴定分析一体化。

　　与国际公认的CTC捕获装置Cellsearch分选系统相比，它们不仅拥有出色的检测效率，更具有所需血液量少、成本低、时间短等优势。已经通过大连医科大学附属第二医院、北京大学人民医院等多家临床单位应用，证实该装置捕获效率达95%以上。

　　研发的“单细胞检测装置”，通过对单个细胞阻抗脉冲信号的识别，实现了CTC在微流控芯片封闭系统内的高效、无污染的单细胞分选，为进一步进行单细胞分析提供了保证。经肺癌细胞的测试，该装置可以完成单个细胞的精确分选和分析。目前，该套样机相关核心技术已经申请专利22项，其中发明专利14项，获批准授权7项。

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