肺部活检是一种侵袭性的检验方法，让一名80岁的老奶奶接受肺部活检一定很不好受。但通过对活检组织进行分析，波士顿丹娜法伯癌症研究院(Dana-Farber Cancer Institute)的肺癌专家Geoffrey Oxnard博士可以用匹配的靶向药物进行治疗，在治疗后，这位患者的肿瘤消失了。令人没想到的是，一段时间之后，这位80岁的患者又因疼痛回到了Oxnard的诊所。检查显示，癌症复发了，如果要查明复发的遗传学原因就需要再进行一次肺活检。

这一次，Oxnard博士却提出了另一种建议——检测患者的血液。他采用的是一项被称为血液活检（Liquid Biopsy）的技术，这种技术只需要血液样本就可以进行检测。仅用了1天的时间，他就在血液中检测到微量肿瘤DNA，正是这种突变导致肿瘤产生了耐药性。幸运的是，有一种针对这种基因突变的靶向药物正在进行临床试验。随后Oxnard让这位患者入组，患者在治疗后再次得到了缓解。

有研究显示，部分肿瘤细胞甚至是整个细胞会脱离原来的肿瘤，进入血液中，基于这些研究，专家们开发了血液活检技术。运用这种技术，可以分析血液样本中的肿瘤DNA，并对癌症的基因特点进行检测。随着快速基因测序技术的发展，血液活检技术已经逐步应用于临床。

血液活检目前主要有三个方向：分析循环肿瘤DNA、检测血液中完整的肿瘤细胞和收集由肿瘤细胞释放出的外泌体。此外，科学家们还发现，血液中的血小板可能也能够提供癌症的线索。

血液活检与传统的组织活检相比有着迅速、便捷、损伤性小等优点。临床医生可以用它来监测肿瘤对治疗的反应，预测肿瘤复发。从长远角度来看，血液活检还能够帮助医生在患者未出现任何症状的时候发现最早期的肿瘤。从血液中游离的DNA片段中取得的基因组信息甚至可以指出体内肿瘤起源的部位。

正是由于这些原因，大量的投资目前正在涌入开发血液活检的初创公司。位于美国加利福尼亚州圣地亚哥的一家测序公司在2016年1月成立了一家名为 Grail 的子公司，目标是开发一项以血浆为基础的基因检测技术，用于多种癌症的早期筛查。

但在血液活检取代手术活检之前，还需要在临床上进行广泛的试验。此外，监管机构对于它的灵敏度和准确性仍然存在担忧，目前患者需要接受一个常规活检确认血液活检的结果之后，方才能够入组临床试验。

尽管如此，研究人员对于血液活检技术仍然信心十足，他们认为，如今的问题已不再是血液活检能否在将来取代手术活检，而是血液活检在何时、以哪种形式取代手术活检。他们认为，目前需要降低血液活检所需的费用并且提高它的敏感性。

游离的DNA

人体内每时每刻都有来自身体各处的DNA片段持续流入到血液中，甚至在健康人的体内也可检测到这种基因漂浮物。香港中文大学的化学病理学家Dennis Lo认为，如果在孕妇的胎盘中可以检测到胎儿DNA，那么肿瘤DNA也可能发生脱落。Lo首创了非侵入性产前检查，以确定未出生的婴儿是否存在染色体异常，这一技术现在被广泛用于临床。在这些检查过程中他们还获得了一些意料之外的信息——有几位孕妇被发现患有癌症。

下一代测序技术的到来使得用血液活检来分析游离肿瘤DNA成为可能，因为它能够区分肿瘤DNA序列与正常DNA序列。而且，数字PCR(Digital PCR，dPCR)能够让研究人员定量检测一段特定的肿瘤DNA序列，尽管肿瘤DNA的水平只占血液中游离DNA总量的千分之一。

“这些检测的灵敏度非常高 ，”纽约大学朗格尼医学中心的皮肤病学家David Polsky博士说道。他的研究证明，微滴式dPCR系统(droplet digital PCR System)可以通过追踪游离DNA来监测治疗后的转移性黑色素瘤。“这些测试在实验室里的惊人表现使得医生们对它们寄予厚望。”

如今，以微滴式dPCR为代表的dPCR已经变得非常容易和廉价，这意味着很多血液活检测试有望获得广泛应用。但dPCR的局限在于临床医生必须知道他们要寻找什么样的异常DNA序列。如果医生们不了解导致癌症的遗传变异，那么测序可能是更好的选择，它可以帮助医生们发现基因突变。

Lo教授及其团队刚完成了一项运用血液活检对20000例中国南方的男性进行的鼻咽癌(nasopharyngeal cancer)筛查，这是中国南方地区一种常见的头部和颈部癌症。早在2013年，他的团队就进行过类似研究，并且在1300名健康男性中发现了3人患有早期鼻咽癌(1期）。卢教授表示：“我们能够在1期发现他们非常重要！”因为95%的1期鼻咽癌患者在治疗后能够幸存。这三名患者及时获得了治疗，至今仍然健在。

Lo教授认为，尽管科学家们可以在大规模的癌症基因组测序项目的进行下获得越来越多的肿瘤特征，但还有更多未知等待人们去发现。

监测复发

监测循环DNA的技术使得研究人员可能在非常早的时期发现癌症转移，如若不然患者就需要接受重复的侵入性检查。在过去的几年里，科学家们致力于研究那些标志着癌症复发的循环DNA的特点，这些循环DNA均来自于曾经接受治疗、以为已经摆脱了癌症的女性。来自安娜堡的密歇根大学卫生系统的肿瘤科医生Muneesh Tewari认为，这是癌症转移复发早期检测的重要一步。

在一项2015年的研究中，20例乳腺癌患者的血液样本检测显示了癌症转移信号，这比依靠标准临床诊断工具确诊的时间提前了 3年。该研究的生物标记物是循环DNA中染色体的重组。这种染色体重组可能出现在癌症发展早期，科学家们可根据这一特点来设计进行dPCR检测的引物。

该项研究的领头人，瑞典兰德大学的Lao Saal 表示，游离肿瘤DNA是一种此前从未被发现的乳腺癌复发的生物标记物，他表示：“当我们发现这一点的时候，大家都兴奋极了。想象一下，可以提早三年发现并进行预测，这可能会让今后的临床诊治发生巨大变化。”

另一项研究也应用了dPCR技术来检测基因突变，55例乳腺癌患者在出现症状前8周就被检测出复发。发表此项研究的伦敦癌症研究所的Nicholas Turner表示：“20%的乳腺癌患者在治疗后仍会走向死亡，我们需要在检测技术上有质的提高，来确定这些没有被现有治疗方法治愈的患者。”

尽管研究成果喜人，但专家们还是保持了清醒的头脑。Tewari医生认为，尽管血液活检技术已经在一些诊所找到了立足之处，但目前还不清楚实行此项检查会对病人今后的生活带来何种影响。Turner也表示，现有的检测手段并没有覆盖所有的基因突变，因此下一代测序方法或许需要能够监测所有可能的癌症突变。

事实上，游离肿瘤DNA发现的时间并不长，科学家在1869年首次报告称，在血液中发现肿瘤细胞。文献中记录了40多种设备可用于分离肿瘤细胞。长期以来，科学家一直在探索这个想法，即血液中的肿瘤细胞数量或可用于评估患者肿瘤的攻击性。

然而，临床应用的结果却令人失望。2014年，美国国家癌症研究所发表了一项研究，通过捕捉以及对转移性乳腺癌患者血液中的肿瘤细胞进行计数，以确定哪些人的癌症恶性程度更高，在进行研究后，研究者认为这种方法是可行的。然而，尽管这些女性患者接受了另一轮化疗，却并没有改善她们的结局。

基于此项研究，加利福尼亚的斯坦福大学临床肿瘤学家Stefanie Jeffrey认为，肿瘤细胞计数没有作为预测因子的实用价值。美国临床肿瘤学协会也并不推荐将计数细胞用于指导治疗。与只是计算肿瘤细胞相比，进行DNA或RNA测序或许是个更好的选择。

德国汉堡埃彭多夫大学医学中心的肿瘤研究所生物学主任Klaus Pantel对基因测序技术未来的应用潜力很有信心，认为这一技术可预测肿瘤对靶向治疗的应答情况，例如，研究人员可能会发现细胞表面的PD-L1蛋白，这种蛋白会帮助肿瘤躲避免疫系统的攻击并且作为免疫治疗药物的靶标。

外泌体检测

第三种血液活检的目标是外泌体。它们是活细胞分泌的微小囊泡。这些囊泡中包含了母细胞的DNA、RNA和蛋白。目前，对于外泌体的研究还处于初级阶段，但是基于外泌体的肿瘤检测已经进入了市场。

2016年1月，位于马萨诸塞州的生物技术公司Exosome Diagnostics推出的一款基于肿瘤外泌体中RNA检测的血液检查技术被美国的临床实验室改进修正案(Clinical Laboratory Improvement Amendments，CLIA)批准用于实验室。外泌体不但可以从血液中收集，而且可从其他体液（如尿液）中获取。这比从血液中提取更加容易和便捷。然而，分离肿瘤来源的外泌体，并将它们与正常的外泌体区分开，仍然是一个巨大的挑战。

每一种新的检测方式都为研究癌症的生物学机制和病发过程提供了一个不同的视角。虽然这些技术都还需要改进，但是医生们已然十分看好血液活检的前景。Geoffrey Oxnard博士表示：“它们对帮助病人找到正确的疗法有着很重要的作用。”

（作者：张欣蔚)

参考文献：Nature 2016;532:269-271