1滴血驗13種癌?檢測數據波動也許比你想的更大

2019-12-10 17:31:25 來源: 科技日報 作者: 張佳星
腫瘤檢測,

圖片由視覺中國提供

科技日報記者 張佳星  實習生 劉暢

日前,日本東芝公司宣布研發了一種新技術,能從1滴血中檢出13種癌癥,2020年起啟動實證試驗。公司還聯合東京醫科大學、國立癌癥研究中心等機構進行產學研合作,希望數年內投產。

1滴血檢測13種癌癥,就好比看到一點痕跡就能追蹤“兇手”,必須仰賴一種載體,如探案用的指紋,而東芝公司宣稱的這一技術利用的是microRNA(微核糖核酸)。和探案需要指紋庫相似,利用microRNA辨識癌癥,也需要建立不同癌癥的特異性microRNA庫。

“癌癥患者有哪些特異性microRNA,這不是一對一的關系,而是一個組合,其中包含的種類和出現的頻度需要建模以及算法分析,并在臨床實踐中不斷檢驗和修正。”北京交通大學生命科學研究院教授、解放軍總醫院腫瘤中心實驗室研究員朱運峰表示,1滴血檢測13種癌癥不是簡單的判斷題,因為1滴血中含有的腫瘤相關信息很少,需要信號放大,而在信號放大的過程中,因起始量很低常常會導致波動范圍大,所以仍需要大量的臨床樣本試驗與修正。

或告別蛋白質標志物1.0時代

“傳統的生命科學認為,生命中功能分子的扮演者是蛋白質,所以早年對腫瘤標志物的研究主要關注的是蛋白質,也就是我們常聽說的CA199、CA153等,臨床上用了大約30年左右。”朱運峰解釋,盡管傳統的腫瘤標志物在療效評價上有一定作用,但因為有將近一半的腫瘤患者甚至一些病理確診的患者,體內腫瘤標志物指標也在正常范圍內,所以并不適用于腫瘤早期診斷。

如果說蛋白質類腫瘤標志物是腫瘤檢測診斷的1.0時代,那么在腫瘤診斷2.0時代,人們除了繼續尋找更準確的蛋白標志物之外,又開始探索究竟什么樣的信號分子能夠更加準確,甚至能夠更早檢測出腫瘤來。

“2003年人類基因組計劃宣布初稿完成以后,出現了一個與學界預期不符的情況,人們認為作為高等生物,人類的基因應有10萬個左右,結果卻顯示只有2萬個左右。”朱運峰說。那么,反差這么大是什么導致的呢?人們發現RNA的功效被大大低估了,之前被認為只是“跑龍套”,現在卻發現可作為功能分子廣泛參與生命過程的調控。

隨著對RNA再認識的深入,RNA作為腫瘤診斷標志物的潛力也逐漸顯現出來。根據RNA片段的長度不同,科學家們將堿基長度在25個以下的RNA稱為microRNA。進一步研究發現,microRNA在細胞調控過程中起到舉足輕重的作用。有的能夠促進靶基因信使RNA的降解,有的能夠抑制靶基因信使RNA的翻譯……雖然個頭小,卻是調節基因表達的“狠角色”。

一滴血中腫瘤信息少數據波動大

“目前發現的人類microRNA有2000多種,其中部分已經驗證與腫瘤發生發展有密切關系。深入研究這部分microRNA將有助于揭示腫瘤的發生機制,同時通過對腫瘤與microRNA庫的對應關系歸納梳理,將得到對不同腫瘤進行診斷的microRNA指紋。”朱運峰說,“比如要檢測13種腫瘤,那么將外周血中基于microRNA種類和濃度的‘指紋圖’與每種腫瘤間對應關系建立起來,也就是首先需要完成建模過程。”

朱運峰表示,由于在建模過程采用的樣本量有限,基于此建立的模型與腫瘤診斷的對應關系需要不斷優化,隨著分析樣本量的增加在實踐中不斷修正。因此,一個模型的建立與完善是在大數據基礎上不斷“打磨”出來的。這樣對于13種癌癥的microRNA的分析判斷,需要對應13種癌癥患者群的大規模案例分析。目前而言,東芝這一設備仍處于未經權威部門授權、甚至未進入臨床試驗的階段,因此落地時間還未可知。

近些年來基于microRNA圖譜分析用于腫瘤的診斷,主要得益于microRNA在外周血中比較穩定。這是因為microRNA一方面能與蛋白質形成復合物;另一方面,部分microRNA存在于外泌體中,這樣極大增加了其穩定性。隨著商業化microRNA提取試劑盒技術的成熟和優化,檢測靈敏度也得到了極大提高。但朱運峰認為,取血量越大得到的結果越穩定,一滴血中腫瘤信息很少,會導致檢測數據波動較大。

腫瘤早預警,ctDNA“指紋”更有前景

如果說microRNA檢測相當于在壞人“埋雷”時就能發現,蛋白質檢測類似于“雷爆炸”時才發現,那么對于ctDNA(外周血腫瘤DNA)基于表觀遺傳學層面的探測相當于在壞人買雷管、買火藥時就探測到了。

ctDNA是指腫瘤細胞DNA經脫落或者當細胞凋亡后釋放進入循環系統。通過對其檢測,能夠溯源腫瘤細胞的來源,追蹤血液中腫瘤的蹤跡,所以是一種新型腫瘤標記物。“DNA是遺傳信息的載體,而腫瘤細胞里的DNA卻發生了基因突變,腫瘤細胞死亡后,其DNA會釋放到細胞外基質里,隨后被帶入血液中,這樣外周血中DNA攜帶的信息,可反映出體內腫瘤細胞的存在。”朱運峰告訴記者。

腫瘤發生的遺傳學基礎是基因的變異,出現較多的是基因突變,然而突變不是一下子發生的,那么能不能對其進行更早期的預判呢?朱運峰解釋,影響基因的功能因素包括兩個方面,基因結構的改變和表達量的變化,基因表達量受包括甲基化在內的表觀遺傳學調控,因此探測致基因突變的DNA表觀遺傳修飾的變化,將能夠更早預警癌癥的發生,做到更早診斷和干預。

朱運峰說,相對于不同腫瘤的microRNA圖譜研究,ctDNA檢測所需的步驟更少,因在實際應用中,環節越多意味著積累的偏差越大,所以基于ctDNA的分析在應用上將更具有可行性,更便于臨床推廣。ctDNA檢測方法除了用于腫瘤的輔助診斷外,還可用于腫瘤患者治療過程中的療效評價。目前腫瘤的評價指標,需要基于影像學檢查,這種檢查只能反映腫塊縮小與否,但無法反應腫瘤的實質,例如它的惡性程度到底有沒有改變、侵襲性如何等,但這種現象將會隨著ctDNA檢測技術的完善而改變。

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責任編輯:聶翠蓉

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