1、扩增型扩增型CTCCTC检测临床应用价值探讨检测临床应用价值探讨西安交通大学第一附属医院西安交通大学第一附属医院肿瘤内科肿瘤内科 1肿瘤的特点及诊疗现状012肿瘤转移理论肿瘤转移理论晚期转移理论：线性进展模型 原发灶内肿瘤细胞不断突变累积和克隆选择，晚期转移CA Klein.Nature Reviews Cancer,2009,9(4):302-12；osseini H,et al.Nature,2016,540.3肿瘤转移理论肿瘤转移理论早期转移理论：并行进展模型 肿瘤在原发灶形成之前播散，或者它的播散存在于肿瘤发生发展的全过程，并与原发灶独立、平行的进化CA Klein.Nature Re
2、views Cancer,2009,9(4):302-12；osseini H,et al.Nature,2016,540.4仅根据初诊时标本指导后续治疗可能产生偏歧仅根据初诊时标本指导后续治疗可能产生偏歧1.Annu.Rev.Pathol.Mech.Dis.2013.8:277302；2 Michael W.Nature Reviews Clinical Oncology(2015)肿瘤细胞表型/标志物的转变-原发灶、转移灶表型不一致-治疗过程中分子标志物的转变-需要将追踪肿瘤生物学贯穿于治疗过程5再次肿瘤活检对进展期肺癌至关重要再次肿瘤活检对进展期肺癌至关重要NEJM：四次活检带来ALK阳
3、性长期生存第一次RTB66%第二次RTB20.1%第三次RTB11.4%第四次RTB2.2%RTB：repeated tumor biopsy6病理活检局限性病理活检局限性创伤性检查创伤性检查不良反应大不良反应大部分患者无法耐受部分患者无法耐受成本高成本高二次创伤二次创伤 对于再次活检的患者对于再次活检的患者7液态活检和病理活检的关系液态活检和病理活检的关系=？液态活检液态活检通过外周血中的肿瘤细胞或者肿瘤基因组信息来评估肿瘤 CTC ctDNA mircoRNA LNC RNAOthers 病理活检病理活检通过原发灶肿瘤组织来评估肿瘤 传统的组织细胞学检测8CTCCTC检测优势独特检测优势独
4、特Siravegna G,et al.Nat Rev Clin Oncol.2017 液态活检可以捕捉到转移肿瘤的分子异质性液态活检可以捕捉到转移肿瘤的分子异质性 应用ctDNA/RNACTC外泌体充分描述肿瘤时空异质性的潜能YesNoNo变异前后分析的评估YesYesYes体细胞突变、插入缺失、拷贝数变异以及基因融合的检测YesYesYes甲基化模型的评价YesYesYesmRNA/miRNA/incRNA/RNA剪接变体的分析YesYesYesRNA表达的分析NoYesYes体外细胞形态和功能的研究NoYesNo信号共定位的展示NoYesNo蛋白质组学的分析NoYesYes9循环肿瘤细胞循
5、环肿瘤细胞 循环肿瘤细胞 (Circulating Tumor Cell,CTC）在肿瘤形成和进展过程中从原发灶或转移灶脱落进入血液循环的肿瘤细胞，能够真实反映肿瘤负荷。循环肿瘤细胞代表体内原发灶或转移灶的存在，或癌前病变细胞的存在，是肿瘤发生发展的直接证据，真实反映肿瘤负荷及肿瘤特征。Alix-Panabires C,Pantel K.Clin Chem.2013 Jan;59(1):110-8.10CTC在临床实践中的思考0211循环肿瘤细胞的历程循环肿瘤细胞的历程1869 Ashworth 首次发现发现 CTCCTC1889 Paget“种子与土壤种子与土壤”假说假说1998 PNAS第
6、一次第一次从血液中分离分离CTCCTC2004 NEJM CTC是独立的疾病预后因子独立的疾病预后因子2010 JCI JCI 早期肿瘤早期肿瘤中也有 CTC2012 病理学年鉴1 血液里发现发现CTCCTC不再认为不再认为是转移（是转移（CTCCTC 转移转移2），只有在远端发现实体瘤才是转移1.The Year Book of Pathology and Clinical Pathology;2.Nature Oncogene(2015)，1-912早期肿瘤的外周血中即可检出早期肿瘤的外周血中即可检出CTCCTC第9周的乳腺管组织切片：乳腺管周围非典型性增生第30周的肿瘤组织切片：新生的肿
7、瘤上皮细胞形成牙槽并侵袭周围基质CK+cellsHER-2+cells13CTCCTC的富集与检测的富集与检测 外周血中外周血中CTC数量非常少（转移性乳腺癌约数量非常少（转移性乳腺癌约 1 CTC/106 108有核细胞），通常需要富集之后再进有核细胞），通常需要富集之后再进行检测或分析。行检测或分析。Annu.Rev.Pathol.Mech.Dis.2017.12:41947直接分析（epic science 技术）物理学l膜过滤（细胞大小；ISET技术）l双向电泳（细胞电荷；ApoStream 技术）l密度梯度离心（细胞密度；oncoquick 技术）免疫学l阳性富集法（eg.EpCAM
8、；cellsearch 技术）l阴性富集法（CD45去除白细胞）其他lInvasion assay（细胞侵袭能力）14CTCCTC检测技术的临床应用检测技术的临床应用复发检测疗效监控早期筛查用药指导病程分期判断预后个体化治疗优于影像学发现肿瘤、确定药物靶点优于影像学发现肿瘤、确定药物靶点选择正确的药物、代替活检选择正确的药物、代替活检预测生存期预测生存期选择正确的药物、代替活检选择正确的药物、代替活检及时发现耐药，更换治疗方案及时发现耐药，更换治疗方案优于影像学发现肿瘤、优于影像学发现肿瘤、确定药物靶点确定药物靶点15CTCCTC与早期筛查与早期筛查法国巴斯德医院的一项研究纳入了168例慢阻肺
9、患者，同时纳入42例吸烟者，35例健康人。研究结果发现：在168例患者中，有5例检测到CTC阳性。有趣的是，这5例患者在随访的5年内均进展为肺癌。分类COPD患者吸烟者健康人检测结果CTC+CTC-CTC-CTC-人数51634235当时是否检测出癌症NoNoNoNo5年内检测出癌症Yes(5/5)NoNoNoCTCCTC可作为慢性阻塞性肺炎（可作为慢性阻塞性肺炎（COPDCOPD）患者肺癌早期诊断的新的标志物）患者肺癌早期诊断的新的标志物16CTCCTC进军早期结直肠癌筛查进军早期结直肠癌筛查2018 ASCO GI 620名年龄在20岁以上的参与者进行单中心，前瞻性和盲法临床研究。根据结肠
10、镜检查和活检，发现438人患有腺瘤性息肉（癌前生长）或早期至晚期大肠癌。其余研究参与者没有癌前生长或结肠直肠癌的迹象（比较组）。所有参与者通过常规抽血测试了2mL血液用于CTC分析。使用CMx处理血样，进行多变量分析以评估CMx测试的临床表现特征。研究结果：在620例受试者中，CMx检出的敏感性为84.0%，特异性为97.3%，假阳性结果的概率非常低（小于3）。在438例患病者中，111例（25%）为癌前病变，327例（75%）为CRC，CMx检出癌前病变的敏感性为76.6%，特异性为97.3%；检出I-IV期癌症的敏感性为86.9%，特异性为97.3%。CMx检出癌前病变和各阶段肠癌的总准确
11、率达到88%。这个测试的准确性优于大便隐血试验。该研究证实了使用新颖的CTC测定法检测CRC的准确性高，可能为那些不愿意接受结肠镜检查或粪便检测的人提供了一个解决方案！17CTCCTC与病程分期与病程分期Clin Cancer Res，2009;15(22)，69806原发肺癌患者的原发肺癌患者的CTC数量显著高于良性疾病患者；数量显著高于良性疾病患者；CTC较较CEA在区别肺癌患者和良性患者更为敏感。在区别肺癌患者和良性患者更为敏感。不论临床分期还是病理分期，不论临床分期还是病理分期，IV患者的患者的CTC值均显著高于值均显著高于I期患者期患者18CTCCTC与用药指导与用药指导N Engl
12、 J Med，2008;359:366-77.1、吉非替尼是较好地治疗、吉非替尼是较好地治疗非小细胞肺癌的靶向药物，非小细胞肺癌的靶向药物，但是但是EGFR的基因型决定了药的基因型决定了药物的治疗效果；物的治疗效果；2、目前，检测、目前，检测EGFR的基因的基因型需要选取患者的肿瘤组织，型需要选取患者的肿瘤组织，找到一种非侵入性的方法检找到一种非侵入性的方法检测测EGFR迫在眉睫。迫在眉睫。3、验证能否在、验证能否在CTC中检测中检测EGFR的基因型，且与药物疗的基因型，且与药物疗效相关。效相关。CTC中中EGFR突变与肿瘤组织中突变与肿瘤组织中EGFR突变的一致性（突变的一致性（SARMS方
13、法）：方法）：CTC中的中的EGFR基因型与肿瘤组织中的一致，准确率为基因型与肿瘤组织中的一致，准确率为94%（17/18）CTC数量与病情进展的数量与病情进展的关系关系:吉非替尼治疗后吉非替尼治疗后CTC数量下降，伴随着疾数量下降，伴随着疾病进展病进展CTC数量也随数量也随之上升。之上升。肿瘤大的患者肿瘤大的患者CTC数数量比肿瘤小的患者多。量比肿瘤小的患者多。蓝线：影像学蓝线：影像学红线：红线：CTC总结：总结：1、检测检测CTC中中EGFR的基因型与组织中检测结果高度符合的基因型与组织中检测结果高度符合。2、CTC数量与疾病进展密切相关数量与疾病进展密切相关。3、可以通过可以通过CTC来
14、检测非小细胞肺癌患者肿瘤的基因型来检测非小细胞肺癌患者肿瘤的基因型。19CTCCTC与用药指导与用药指导A,B图：在肿瘤的原发灶和浸润的淋巴结图：在肿瘤的原发灶和浸润的淋巴结中，发现少量的组织特征为上皮的细胞中，发现少量的组织特征为上皮的细胞呈现呈现 E+/M+（上皮标志物阳性（上皮标志物阳性/间质标志间质标志物阳性）物阳性）双表型。双表型。C图：通过图：通过 M 标志物和肿瘤特异性标志物标志物和肿瘤特异性标志物 HER2 标记，发现呈现标记，发现呈现 M+（间质标志物（间质标志物阳性）阳性）细胞也能够被细胞也能够被 HER2 标记上，表明标记上，表明这些这些 M+细胞是肿瘤来源。细胞是肿瘤来
15、源。D组：三阴性患者组织中组：三阴性患者组织中 M 标志物的表标志物的表达水平最高，与所报道的该亚型的乳腺达水平最高，与所报道的该亚型的乳腺癌间质标志物，例如波形蛋白高表达相癌间质标志物，例如波形蛋白高表达相一致。一致。通过微流体的通过微流体的 CTC 芯片，鉴定出芯片，鉴定出 5 类细胞，只表达上皮标志类细胞，只表达上皮标志物（物（E），混合型（），混合型（EM，E=M，EM）和间质型（）和间质型（M）。确定确定 cutoff 值为：值为：5 个个 CTC/3 mL。17/41 位患者（位患者（41%）为）为 CTC 阳性，并表现出不同程度的阳性，并表现出不同程度的 EMT 特征。特征。管腔
16、型患者的管腔型患者的 CTC 以上皮性为主，而以上皮性为主，而 TN 型患者的主要是间质型。型患者的主要是间质型。10 位患者治疗前和治位患者治疗前和治疗后的疗后的 CTC 变化。疾变化。疾病缓解的病缓解的 5 位患者，位患者，CTC 数目数目/间质型的比间质型的比例在治疗之后下降。例在治疗之后下降。与之相反的是，疾病与之相反的是，疾病进展的进展的 5 位患者，位患者，CTC 数目数目/间质型的比例在间质型的比例在治疗之后上升。治疗之后上升。M+CTC E+CTC E+CTC M+CTC E+CTC M+CTC CTC 检测比影像检测比影像学更早提示疾病学更早提示疾病进展进展 该患者该患者 M
17、+CTC 比例升高的同时，伴随着多细胞比例升高的同时，伴随着多细胞 CTC 团的出现，团的出现，ISH 检测发现，其检测发现，其M 型标志物的表达水平很高，型标志物的表达水平很高，E 型标志物几乎没有表达。型标志物几乎没有表达。可能与包裹肿瘤细胞的血小板会释放可能与包裹肿瘤细胞的血小板会释放 TGF-（转化生长因子），导致肿瘤细胞在（转化生长因子），导致肿瘤细胞在循环过程中发生循环过程中发生 EMT。Science,2013,339(6119):580肿瘤细胞的上皮肿瘤细胞的上皮-间质转变过程在肿瘤转移中起到重要作用，可通过间质转变过程在肿瘤转移中起到重要作用，可通过CTC研究研究EMT过程中
18、的各种特征，指导临床用药！过程中的各种特征，指导临床用药！20CTCCTC与用药指导：乳腺癌与用药指导：乳腺癌CTCCTC惊现惊现HER2HER2变色龙变色龙 在在1919名名ERER阳性、阳性、HER2HER2阴性的妇女中，阴性的妇女中，1616名（名（84%84%）经过）经过多个疗程治疗后，发现有多个疗程治疗后，发现有HER2HER2阳性阳性CTCCTC。HER2HER2阳性细胞百阳性细胞百分比随着疾病的发展程度而增加。分比随着疾病的发展程度而增加。两种两种CTCsCTCs不同的增殖率表明不同的增殖率表明他们可以在阳性与阴性之间他们可以在阳性与阴性之间“互换互换”。在细胞培养。在细胞培养4
19、 4周周后，两种细胞都可以获得另后，两种细胞都可以获得另一类型细胞，虽然一类型细胞，虽然HER2HER2阳阳性细胞产生性细胞产生HER2HER2阴性细胞阴性细胞的速率比较低。的速率比较低。HER2HER2阴性细胞表现出对阴性细胞表现出对NotchNotch信号通信号通路的激活，同样也对路的激活，同样也对NotchNotch抑制敏感；抑制敏感；而而HER2HER2阳性细胞更易增殖但不沉迷阳性细胞更易增殖但不沉迷于于HER2HER2，表现出多信号通路激活。，表现出多信号通路激活。小鼠实验表明：紫杉醇和两种小鼠实验表明：紫杉醇和两种-分泌分泌酶抑制剂（抑制酶抑制剂（抑制NotchNotch信号通路）
20、中信号通路）中的一种联合使用，与紫杉醇单药相比，的一种联合使用，与紫杉醇单药相比，显著延缓肿瘤复发；显著延缓肿瘤复发；NotchNotch抑制剂单抑制剂单独给药对肿瘤生长没有抑制效果。独给药对肿瘤生长没有抑制效果。肿瘤细胞两个亚型来回转换的现象提示：肿瘤细胞两个亚型来回转换的现象提示：肿瘤治疗过程中，需要同时考虑靶向这两种亚型。肿瘤治疗过程中，需要同时考虑靶向这两种亚型。Nature,2016,537(7618):10221CTCCTC乳腺癌放疗敏感性预测乳腺癌放疗敏感性预测“利器利器”JAMA Oncol.2018 Aug 1;4(8):e180163.本次研究纳入了国家癌症数据库（NCDB
21、）中pT1-pT2期和pN0-pN1期且CTC状态已知的患者，以及III期多中心SUCCESS临床试验中的患者。共纳入NCDB中1697例患者，SUCCESS研究中1516例患者。NCDB队列和SUCCESS研究队列中分别有399例（23.5%）和294例（19.4%）患者检测到CTC。图.两个队列中，CTC阳性和阴性患者，是否接受放疗的OS和DFS对比 在NCDB队列中，相比于CTC阳性接受放疗或CTC阴性（无论是否接受放疗）的患者，CTC阳性但没有接受放疗的患者4年OS率显着更短（P=0.005）;在SUCCESS队列中，CTC阳性但没有接受放疗的患者相比于其他患者DFS（75.2%；P=
22、0.002）显着更短。图.保乳手术和全乳切除亚组：CTC阳性和阴性患者，是否接受放疗的OS和DFS对比 相比于CTC阳性接受放疗和CTC阴性的保乳手术患者，CTC阳性但未接受放疗的保乳手术患者，5年OS显着更短（73.3%；95%CI：59.4%-90.3%；P0.001）;对于接受全乳切除的患者，无论其CTC状态或是否接受放疗，5年生存率无显着差异。结论：早期乳腺癌接受手术及辅助治疗患者，CTC状态可以预测放疗可以带来LRFS，DFS和OS的获益。这一研究结果为后续研究提供了重要思路，可以开展前瞻性的研究，进一步验证CTC状态能否预测患者的放疗获益。22CTCCTC与耐药监测与耐药监测Li
23、Y,et al.Oncotarget,2014入组入组29名名AGC患者及患者及20名健康患者，名健康患者，各收集各收集7.5ml血液，通过血液，通过FISH和和CellSearch两种方法检测。两种方法检测。FISH的检测方法敏感度更高。的检测方法敏感度更高。29名名AGC患者中经病理证实患者中经病理证实的的10名名HER2+患者，分别通患者，分别通过过FISH及及CellSearch两种方法两种方法检测检测CTC。两种检测方法均可检测出两种检测方法均可检测出HER2的扩增，检出率均为的扩增，检出率均为40%。两种检测方法亦可评估患者两种检测方法亦可评估患者治疗的疗效。治疗的疗效。对同一个病
24、人，两种检测方对同一个病人，两种检测方法可显示出肿瘤的高度异质法可显示出肿瘤的高度异质性。性。13例晚期胃癌患者，化疗前例晚期胃癌患者，化疗前后检测后检测8号染色体倍体变化号染色体倍体变化情况。情况。治疗前：治疗前：PR的患者治疗前的患者治疗前8号染色体三体所占比例最低。号染色体三体所占比例最低。治疗后：三体治疗后：三体CTC上升或不上升或不变；变；PR和和SD的患者的患者8号染色号染色体四体及多体比例都明体四体及多体比例都明 显下显下降，而降，而PD患者中却上升。患者中却上升。提示：提示：8号染色体三体耐药号染色体三体耐药性性(紫杉醇联合顺铂紫杉醇联合顺铂)；四体；四体与多体与继发耐药相关。
25、与多体与继发耐药相关。23CTCCTC判断判断肺癌肺癌的分子分型的分子分型结果：结果：在在1818个组织个组织ALKALK阳性的阳性的NSCLCNSCLC中，中，所有所有CTCCTC中均表达中均表达ALKALK重排重排所有所有ALKALK阳性阳性NSCLCNSCLC CTC CTC均大于均大于4 4个个/ml/ml所有所有ALKALK阴性的血液样本中，阴性的血液样本中，CTCCTC均少于均少于4 4个个/ml/ml，CTCCTC数量中位值数量中位值0.640.64个个/ml/mlALK阳性 CTC FA-FISH与肿瘤组织FISH对照ALK阴性 CTC FA-FISH与肿瘤组织FISH对照结论
26、：结论：ALK阳性阳性NSCLC可以通过可以通过FA-FISH技术检测技术检测CTC的的ALK重排，组织与血液的一致重排，组织与血液的一致性较高，可以作为性较高，可以作为ALK阳性肺癌的补充诊断，同时可以监测治疗的疗效。阳性肺癌的补充诊断，同时可以监测治疗的疗效。JCO，201324CTCCTC与干细胞样亚型用于与干细胞样亚型用于肝癌肝癌诊断，预后及治疗反应评估诊断，预后及治疗反应评估CLIN CANCER RES.May 2018 CTC 在训练队列中的AUC值为0.88，在验证队列中的AUC值为0.93，均优于AFP。CTC 在HCC中的发生率与阳性率显著高于健康患者及肝硬化/乙肝患者。肿
27、瘤切除后CTC负荷显着下降，CTC负荷持续增高的患者手术后肿瘤更易复发 CTC panel诊断肝细胞癌具有高的敏感度和特异度，可以实时进行风险诊断肝细胞癌具有高的敏感度和特异度，可以实时进行风险预测和治疗监测，有助于个体化有效的抗肿瘤策略的早期临床决策。预测和治疗监测，有助于个体化有效的抗肿瘤策略的早期临床决策。25晚期晚期NSCLCNSCLC患者患者 可在循环肿瘤细胞中评估可在循环肿瘤细胞中评估PD-L1PD-L1表达表达Lung Cancer.2018 Jun;120:108-112 研究者前瞻性地收集了Nivo治疗前及PD时晚期NSCLC的血样，分离CTC细胞，分别采用免疫荧光及免疫组化
28、方法分析了CTC细胞及活检组织中PD-L1表达情况；共纳入来自96例患者的113份样本。72%的肿瘤组织及93%的CTC细胞可评估基线PD-L1表达。肿瘤组织及CTC中PD-L1表达没有相关性(r=0.04,P=0.77)；CTC中PD-L1的阳性率高于肿瘤组织(83%vs.41%)！基线PD-L1阳性CTC细胞1%在无应答患者(无进展生存期6月)中更常见(P=0.04)基线CTC细胞数在无应答患者(无进展生存期6月)中更多见(P0.0001)结论：在CTCs中对PD-L1表达的评估是可行的，而CTC中的表达通常比在组织中更敏感。治疗前有PD-L1阳性CTC细胞，通常与PD-1抑制剂治疗的不良
29、预后有关。26CTCCTC联合肿瘤微环境联合肿瘤微环境Nature Reviews Clinical Oncology,2016,14(3).除了除了CTC特征的检测，特征的检测，CTC能否能否最终形成转移病灶与肿瘤微环最终形成转移病灶与肿瘤微环境也是密不可分的。境也是密不可分的。因此，可联合因此，可联合CTC检测与免疫检测与免疫细胞活性，血小板等肿瘤微环细胞活性，血小板等肿瘤微环境检测共同分析肿瘤的复发转境检测共同分析肿瘤的复发转移风险，更全面的评估预后。移风险，更全面的评估预后。27CTC-CTC-肿瘤全程管理肿瘤全程管理早期筛查早期筛查辅助诊断辅助诊断精准分期精准分期预后评估预后评估靶点
30、检测靶点检测术后复发转移预测术后复发转移预测疗效评估疗效评估耐药监测耐药监测Wan.et al.Nature Reviews Cancer,201728总结与展望总结与展望 CTC是从原发灶或转移灶脱落进入血液循环的肿瘤细胞，是肿瘤发生和进展的直接证据。CTC与传统的影像学诊断、内窥镜检查以及病理学诊断相比，优势显著，可更加敏感地发现疾病的变化，更加科学、迅速的评价某一治疗方案的效果 CTCs可作为分析患者肿瘤生物学特征的实时样本，可以发现患者的实时生物学变化，并根据结果及时调整治疗方案，实现实时的个体化治疗，并且是目前最具发展潜力的肿瘤无创诊断和实时疗效监测手段29谢谢 谢谢 各各 位位 的的 聆聆 听！听！30
