液态活检在肿瘤研究的现状和趋势分析课件.pptx

1、内容概括内容概括 液态活检概念 循环肿瘤细胞及其核酸 游离肿瘤核酸组织活检的局限性组织活检的局限性很多肿瘤患者无法进行手术很多肿瘤患者无法进行手术穿刺受检者严重的不合适穿刺受检者严重的不合适穿刺自身的临床风险穿刺自身的临床风险某些肿瘤解剖位置不便进行某些肿瘤解剖位置不便进行穿刺穿刺 肿瘤的异质性肿瘤的异质性阿拉伯医生Albucasis（936-1013）及其发明的外科手术器械Folia Histochem Cytobiol.2009年47卷2期191-7页 液态活检（液态活检（liquid biopsyliquid biopsy）循环肿瘤细胞（Circulating tumor cell，CT

2、Cs）游离肿瘤DNA（Circulating tumor DNA，ctDNA或者 Circulating Free DNA，cfDNA）血检血检CTCCTC转移过程中必经阶段CTC：是否是介导肿瘤转移的细胞？J Clin Oncol.2009;27(20):3303-3311J Clin Oncol.2008;26(19):3213-21Clin Cancer Res.2008;14(19):6302-9 CTC的生物学功能的生物学功能Circulating Tumor Cell ClustersAre Oligoclonal Precursors of Breast Cancer Metas

3、tasisTumorigenicity and genetic profiling of circulating tumor cells in small-cell lung cancer Nat Med.2014;20(8):897-903Cell Rep.2014 Sep 25;8(6):1905-18Cell.2014 28;158(5):1110-22Single-cell RNA sequencing identifies extracellular matrix gene expression by pancreatic circulating tumor cellsCTC检测方法

4、检测方法与血液细胞相比，肿瘤细胞具有以下特征：l体积更大；l液相流动性更大；l细胞膜的电容和电导特性不同；CTC确认标准：确认标准：uDAPI染色阳性；染色阳性；u组织来源相关组织来源相关CK染色染色阳性；阳性；uCD45染色阴性；染色阴性；u肿瘤相关抗原染色阳肿瘤相关抗原染色阳性性 （MUC1，HER2，PSA et al.）u其它辅助方法：其它辅助方法：FISH，H E，PCR，EPISPOTEMBO Mol Med.2015 Jan;7(1):111CTC临床治疗临床治疗治疗决策治疗决策预后预测不应只是一切的预后预测不应只是一切的终点终点，而应是一切的，而应是一切的开始开始虽然虽然CTC

5、对接受一线化疗的转移性对接受一线化疗的转移性乳腺癌患者预后具有重要意义，但乳腺癌患者预后具有重要意义，但是针对一线化疗后是针对一线化疗后CTCs仍升高的患仍升高的患者换用其它化疗方案并不能有效地者换用其它化疗方案并不能有效地延长患者生存期。延长患者生存期。Circulating tumor cells and response to chemotherapy in metastatic breast cancer:SWOG S0500CTC的分子特征的分子特征Solidifying liquid biopsies:can circulating tumor cell monitoring gu

6、ide treatment selection in breast cancer?CTC的简单计数，并不能反应肿瘤细胞内在的生物学特性，而正是这种特性是决定了不同的肿瘤细胞对治疗具有不同的反应。因此，对CTC细胞的分子特性（例如药物靶向基因的表达，药物耐受相关基因突变的检测）的精细刻画，将有利于充分发掘CTC在指导临床治疗的价值。TreatCTC:Trastuzumab in HER2-negative Early breast cancer as Adjuvant Treatment for Circulating Tumor Cells 在CANCER RESEARCH 全文下载不到CTC

7、单细胞测序单细胞测序Method of the Year 2013Multiple Annealing and Looping Based Amplification Cycles（MALBAC）multiple displacement amplification(MDA)MDA扩增方法优点：u不引入接头序列uSNV假阳性率较低（0.001%）u数据不易受外源DNA污染影响MALBAC扩增方法优点：u拟线性扩增，适合CNV分析；u数据重现性较好CTC单细胞测序优势单细胞测序优势Whole-exome sequencing of circulating tumor cells provides

8、 a window into metastatic prostate cancer对于异质性很强的肿瘤，CTC相比组织单一取材，更全面的代表了肿瘤组织的异质性，更适合于评估肿瘤的分子特征以及检测肿瘤进展。Nat Biotechnol.2014,32(5):479484CTC单细胞测序应用前景及挑战单细胞测序应用前景及挑战NatRevClin.Oncol2014;11(3):129-144CTC的分子特征实时评估将如何更好地辅助于：u肿瘤疗效评估u肿瘤转移进展监测和预防u肿瘤治疗方案选择挑战：挑战：u提高CTC的检出率（不依赖抗体的CTC分离策略，CellCullector TM策略）；u准确地

9、判断具有生物学活性/功能的CTC（EPISPOT,CAM等策略）；uCTC细胞分离，单细胞核酸WGA操作等样品制备的SOP和QC方案；uCTC本身的异质性。NatRevClin.Oncol.2013;10(8):47284ctDNA1984-Mandel P,Metais P;Les acides nucleiquesdu plasma sanguin chez Ihomme.C R Seances Soc Biol Fil,142:241-2431977198920052008Nat Med.2008 Sep;14(9):985990Nat Med.2008 Sep;14(9):985990

10、Proc Natl Acad Sci U S A.2015 Mar 17;112(11):E1317-25含量低（1.0%总cfDNA）片段短（180-200bp）半衰期短（2小时）ctDNA的检测对的检测对痕量核酸检测技痕量核酸检测技术提出全新的挑术提出全新的挑战！战！ctDNA性质性质Clinical validation of the detection of KRAS and BRAF mutations from circulating tumor DNACirculating tumor cells and response to chemotherapy in metastati

11、c breast cancer:SWOG S0500EMBO Mol Med.Method of the Year 2013某些肿瘤解剖位置不便进行穿刺Clin Cancer Res.ctDNA分子学层面的缓解与否，是否能够辅助评估肿瘤手术治疗根治性程度，以减少一部分无需进行术后辅助化疗的病人接受相应治疗，所承担的不良反应和经济负担。在测试的两个肺癌病人群体中（229例/183例），囊盖率达到96%或88%，每个病人可检测到的中位突变数为4个。Detection of cancer DNA in plasma of patients with early-stage breast cancer

12、.应该注意到，一些符合传统根治性标准的病人，在ctDNA分子水平上并没有发生显著缓解。提高CTC的检出率（不依赖抗体的CTC分离策略，CellCullector TM策略）；某些肿瘤解剖位置不便进行穿刺肿瘤转移进展监测和预防在使用高灵敏度检测ctDNA突变方法的前提下，ctDNA的早期肿瘤中的检出率要高于CTC。CTC细胞分离，单细胞核酸WGA操作等样品制备的SOP和QC方案；ctDNA检测方法检测方法数字PCR的特点：u极高的敏感性；u只能针对确定的SNP位点；u可同时检测位点的通量较低。J Clin Oncol 2014 Feb 20;32(6):579-86数字数字PCRC R Sean

13、ces Soc Biol Fil,142:241-243Nat Rev Clin.2013;497(7447):108-12Detection of cancer DNA in plasma of patients with early-stage breast cancer.在CANCER RESEARCH 全文下载不到目标序列捕获测序-基于PCR在使用高灵敏度检测ctDNA突变方法的前提下，ctDNA的早期肿瘤中的检出率要高于CTC。CTC临床治疗治疗决策2014;20(8):897-903可同时检测位点的通量较低。An ultrasensitive method for quantita

14、ting circulating tumor DNA with broad patient coverage很多肿瘤患者无法进行手术2014,32(5):479484（MUC1，HER2，PSAMethod of the Year 2013目标序列捕获测序目标序列捕获测序-基于基于PCR较短的区间（较短的区间（6kb）Plasma circulating tumor DNA as an alternative to metastatic biopsies for mutational analysis in breast cancerAnnals of Oncology,2014,25(10)

15、:1959-65 An ultrasensitive method for quantitating circulating tumor DNA with broad patient coverageNat Med.2014,20(5):548554NSCLC selector.共125kb,包含了囊括了139个基因的521个外显子,13个内含子。在测试的两个肺癌病人群体中（229例/183例），囊盖率达到96%或88%，每个病人可检测到的中位突变数为4个。50-105mer/探针，高密度，更适合ctDNA检测。目标序列捕获测序目标序列捕获测序基于探针捕获基于探针捕获ctDNA应用应用肿瘤实时

16、监测肿瘤实时监测标签捕获实时监测进展评估N Engl J Med 2013;368:1199-1209ctDNA应用应用肿瘤进化（耐药）肿瘤进化（耐药）Non-invasive analysis of acquired resistance to cancer therapy by sequencing of plasma DNA定点检测手段（如定点检测手段（如数字数字PCRPCR），在评），在评估和监测肿瘤克隆估和监测肿瘤克隆演化方面具有较大演化方面具有较大的局限性。的局限性。Nature.2013;497(7447):108-12ctDNA应用应用早期诊断早期诊断Sci Transl Me

17、d 6,224ra24(2014)在使用高灵敏度检测ctDNA突变方法的前提下，ctDNA的早期肿瘤中的检出率要高于CTC。ctDNA应用应用肿瘤基因分型肿瘤基因分型Clinical validation of the detection of KRAS and BRAF mutations from circulating tumor DNANature med.2014;20(4):430-435.ctDNA应用应用微小残留病微小残留病Clin Cancer Res.2014;20(10):2643-50 Detection of cancer DNA in plasma of patie

18、nts with early-stage breast cancer.应该注意到，一些符合传统根治性标准的病人，在ctDNA分子水平上并没有发生显著缓解。ctDNA分子学层面的缓解与否，是否能够辅助评估肿瘤手术治疗根治性程度，以减少一部分无需进行术后辅助化疗的病人接受相应治疗，所承担的不良反应和经济负担。Minimal residual disease in breast cancer:in blood veritas.Clin Cancer Res.2014;20(10):2505-7ctDNA应用应用的挑战的挑战u高灵敏度的定点检测（SV检测灵敏度1/500000，SNV检测灵敏度1/20

19、0000）无法发现肿瘤演化过程中出现的新突变。u高通量的NGS方法的灵敏度，由于远低于定点检测，因此目前仍局限于晚期肿瘤临床应用中。uctDNA来源的复杂性，使得其在不同疾病间，不同肿瘤患者个体间差异性较大，这种产生机制上的不确定性，使得我们对ctDNA数据的注释应更加谨慎。uctDNAD 变化，可能不能实时反映发生在肿瘤细胞中一些不依赖于基因组变异的信号通路的变化，例如转录调控，蛋白翻译后调控，或者表现遗传学调控等。肿瘤类型，应用方向肿瘤类型，应用方向特异性特异性的的ctDNA实施方案。实施方案。CTC单细胞测序应用前景及挑战单细胞测序应用前景及挑战NatRevClin.Oncol2014;

20、11(3):129-144CTC的分子特征实时评估将如何更好地辅助于：u肿瘤疗效评估u肿瘤转移进展监测和预防u肿瘤治疗方案选择挑战：挑战：u提高CTC的检出率（不依赖抗体的CTC分离策略，CellCullector TM策略）；u准确地判断具有生物学活性/功能的CTC（EPISPOT,CAM等策略）；uCTC细胞分离，单细胞核酸WGA操作等样品制备的SOP和QC方案；uCTC本身的异质性。应该注意到，一些符合传统根治性标准的病人，在ctDNA分子水平上并没有发生显著缓解。2013;10(8):472842014;20(8):897-903Tumorigenicity and genetic p

21、rofiling of circulating tumor cells in small-cell lung cancer Nat Med.在使用高灵敏度检测ctDNA突变方法的前提下，ctDNA的早期肿瘤中的检出率要高于CTC。multiple displacement amplification(MDA)循环肿瘤细胞（Circulating tumor cell，CTCs）du plasma sanguin chez Ihomme.目标序列捕获测序-基于PCR共125kb,包含了囊括了139个基因的521个外显子,13个内含子。et al.Plasma circulating tumor

22、DNA as an alternative to metastatic biopsies for mutational analysis in breast cancerSci Transl Med 6,224ra24(2014)ctDNA应用肿瘤基因分型Plasma circulating tumor DNA as an alternative to metastatic biopsies for mutational analysis in breast cancer目标序列捕获测序目标序列捕获测序-基于基于PCR较短的区间（较短的区间（6kb）Plasma circulating tum

23、or DNA as an alternative to metastatic biopsies for mutational analysis in breast cancerAnnals of Oncology,2014,25(10):1959-65ctDNA应用应用早期诊断早期诊断Sci Transl Med 6,224ra24(2014)在使用高灵敏度检测ctDNA突变方法的前提下，ctDNA的早期肿瘤中的检出率要高于CTC。Nat Biotechnol.multiple displacement amplification(MDA)2014,32(5):479484CTC单细胞测序应用

24、前景及挑战Proc Natl Acad Sci U S A.Folia Histochem Cytobiol.CTC临床治疗治疗决策Clinical validation of the detection of KRAS and BRAF mutations from circulating tumor DNA2014;20(10):2505-7An ultrasensitive method for quantitating circulating tumor DNA with broad patient coveragectDNA应用肿瘤实时监测肿瘤转移进展监测和预防2009年47卷2期1

25、91-7页肿瘤转移进展监测和预防Multiple Annealing and Looping Based Amplification Cycles（MALBAC）ctDNA应用应用肿瘤基因分型肿瘤基因分型Clinical validation of the detection of KRAS and BRAF mutations from circulating tumor DNANature med.2014;20(4):430-435.ctDNA应用应用微小残留病微小残留病Clin Cancer Res.2014;20(10):2643-50 Detection of cancer DNA

26、 in plasma of patients with early-stage breast cancer.应该注意到，一些符合传统根治性标准的病人，在ctDNA分子水平上并没有发生显著缓解。ctDNA分子学层面的缓解与否，是否能够辅助评估肿瘤手术治疗根治性程度，以减少一部分无需进行术后辅助化疗的病人接受相应治疗，所承担的不良反应和经济负担。Minimal residual disease in breast cancer:in blood veritas.Clin Cancer Res.2014;20(10):2505-7CTC单细胞测序应用前景及挑战ctDNA应用肿瘤进化（耐药）An ul

27、trasensitive method for quantitating circulating tumor DNA with broad patient coverageNon-invasive analysis of acquired resistance to cancer therapy by sequencing of plasma DNACTC临床治疗治疗决策CTC单细胞测序应用前景及挑战Plasma circulating tumor DNA as an alternative to metastatic biopsies for mutational analysis in b

28、reast cancerctDNA应用早期诊断Clinical validation of the detection of KRAS and BRAF mutations from circulating tumor DNA肿瘤转移进展监测和预防Clin Cancer Res.在使用高灵敏度检测ctDNA突变方法的前提下，ctDNA的早期肿瘤中的检出率要高于CTC。Nature med.ctDNA应用肿瘤实时监测高灵敏度的定点检测（SV检测灵敏度1/500000，SNV检测灵敏度1/200000）无法发现肿瘤演化过程中出现的新突变。ctDNA应用肿瘤实时监测Nature med.2014 2

29、8;158(5):1110-22J Clin Oncol.2014;20(10):2505-7CTC细胞分离，单细胞核酸WGA操作等样品制备的SOP和QC方案；目标序列捕获测序-基于PCRMultiple Annealing and Looping Based Amplification Cycles（MALBAC）很多肿瘤患者无法进行手术肿瘤转移进展监测和预防CTC单细胞测序应用前景及挑战预后预测不应只是一切的终点，而应是一切的开始2014 Sep 25;8(6):1905-18Non-invasive analysis of acquired resistance to cancer therapy by sequencing of plasma DNAFolia Histochem Cytobiol.