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ctDNA液体活检在这一方面仍需着力改善

文章出处:癌症药物网 人气:-发表时间:2021-05-30 15:49:00

  

  ctDNA 液体活检目前是精准肿瘤学应用研究中的热点,主要通过检测血液中游离的循环肿瘤细胞(CTCs)或者循环肿瘤DNA片段(ctDNA)等物质来对癌症疾病做出诊断。其原理在于肿瘤细胞在经历凋亡或坏死等阶段时会释放DNA片段进入血液循环系统中,而这些DNA片段往往包含了肿瘤的体细胞突变,同时其丰度与肿瘤的大小和阶段紧密相关。

  相较于传统的肿瘤组织活检技术,ctDNA 液体活检具备更多优点,比如采样速度快,价格便宜,侵入性极小,同时能够追踪肿瘤的一系列发展变化。更重要的是,肿瘤组织活检在事先不知道是肿瘤的情况下是无法进行的,而ctDNA液体活检却具备识别未知病变的能力,它还可以检测微小残余病灶(MRD)来检测肿瘤治疗情况,甚至可以在健康人群中进行癌症筛查。

  近日,由美国FDA牵头、美国阿肯色医学科学大学研究组、美国国家毒理学研究中心研究组、SEQC2 Oncopanel Sequencing Working Group 等研究组组成的联合团队在 Nature 子刊Nature Biotechnology发表了题为 Evaluating the analytical validity of circulating tumor DNA sequencing assays for precision oncology 的研究。

  文中提到,随着ctDNA液体活检的快速发展,这一技术也面临着重大挑战,因此,研究团队建立了一个跨平台、多实验室参与的技术平台,借此对ctDNA液体活检技术的有效性进行综合评估,并为该技术的未来发展提出了建设性的改进建议。

  doi :10.1038/s41587-021-00857-z, 2021

  研究提到,虽然ctDNA液体活检正在迅速运用于精准肿瘤学中,但是其短板更需要引起注意。比如,液体活检需要通过检测游离DNA(cell-free DNA)进行诊断,但是如果游离DNA片段过小,将对体细胞突变检测产生更高的挑战,其准确性或许会大打折扣。此外,ctDNA检测也会受到大量实验变量的影响,这些变量可能会导致测序错误,例如,游离DNA片段过小将抑制靶向富集,影响复杂位点或突变的解析。

  由此,研究团队采用模拟与合成对照试验,并加入了对人造人类ctDNA作为参比物质的实验室能力对比验证,以测量ctDNA测序工作流程中每个步骤变量所产生的影响。他们首先分别通过操作模拟试验与合成试验,确定会造成ctDNA检测偏差的因素。在模拟试验中,研究人员建立了包含有155个癌症基因的模拟库,结果显示,ctDNA在检测较短的DNA片段深度时,其检测到突变的敏感度降低,这将阻碍显著基因例如RAS基因家族的检测效果,这表明,即使没有试验变量的影响,基因组本身就将对ctDNA检测的效果产生很大影响。

  而在合成对照试验中,研究人员使用了被称为“亮片”的合成DNA来评估ctDNA检测突变的效果。“亮片”是一种人工合成的DNA序列,它能够模拟人类的自然基因和突变。结果显示,肿瘤基因变异频率对于ctDNA检测的影响大于变异类型,同时,肿瘤异质性也是重要的影响因素之一,ctDNA检测灵敏度在外显子的边缘区域、高/低GC含量的区域以及低序列复杂区域出现了显著地降低。这些结论也显示,在患者治疗期间,准确识别低频ctDNA突变的丰度变化存在着较大困难。

  接下来,研究团队集合了罗氏、因美纳、IDT、燃石医学以及赛默飞5家在ctDNA领域拥有领先技术的企业,对它们的液体活检产品展开了测试与评估。研究人员先从十种不同的人类癌症细胞系中,提取了相同丰度的基因组DNA,将它们汇集在一起以创建一个模拟癌症样本,并将它们送往包括美国、英国、中国、澳大利亚在内的12家临床研究机构中展开测试与评估。每个ctDNA检测会在2-3个独立的实验室进行,每个实验室为每个测试样本生成4个技术复制品,每个测序样本由相关的ctDNA检测产品供应商进行分析,最终总共进行了360次ctDNA检测分析。


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