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循环肿瘤细胞检测如何实现即时个体化医疗

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2020-01-11浏览次数:605

来自南方医科大学南方医院的曾涛,司徒波,郑磊等人在“中国检验医学杂志”上发表了题为“循环肿瘤细胞检测与实时个体化医学”的文章。 38,第1期,2015年1月。现在,Bio-Exploration重印了其内容细节供读者分享。以下是内容详情:

恶性肿瘤的高度异质性导致不同个体之间的功效差异,这给临床诊断和治疗带来了很大的麻烦。人类基因组学,药物基因组学和肿瘤生物学研究的出现促进了个体化癌症医学模型的兴起和快速发展。它主张检测与药物功效相关的基因或生物标志物,实现肿瘤的分子分型,选择适合特定个体的药物,提高药物疗效和减少不良反应。目前,临床上,通过手术切除或针吸活检获得肿瘤组织用于分子分型,这是创伤性的并且所采用的材料的数量是有限的。

外周血中的循环肿瘤细胞(CTC)是指从实体瘤或从转移到外周血液循环中的肿瘤细胞。它们可以用作代表性的“液体活检”肿瘤样本,允许非侵入性,多次,实时获取。 CTC的监测在肿瘤的实时个体化治疗中具有独特的优势。

一,循环肿瘤细胞的检测方法

1.分离方法:

分离是从血细胞中分离和富集CTC的过程。随着现代科学技术的发展,根据CTC的生物学特性及其体积,密度,电荷和变形性等物理特性,将各种技术应用于CTC的分离。其中,基于生物学特性的方法主要利用免疫学原理利用白细胞特异性表面抗原如CD45和CD14去除白细胞(阴性分选)或上皮细胞粘附分子(EpCAM),人体抗体如人类表皮生长因子受体(HER-2)进行细胞富集(阳性分选)。 Ce | lSearch系统是一种经典的正排序方法。原理是用EpCAM抗体鉴定的微磁珠从全血中捕获细胞,然后通过免疫荧光(定义为CTC)鉴定EpCAM + CK + CD45-DAPI +细胞用于磁分离。阳性分选CTC具有高纯度,但目前大多数分选方法基于上皮标记物。由于上皮 - 间质转化(EMT),CTC可能失去这些分子,导致具有间质表型的CTC不能富集。并且一些非上皮衍生的肿瘤,抗原表达减弱,血小板涂层等肿瘤细胞容易漏诊;良性上皮循环细胞引起假阳性。由于CTC的表面抗原性质的复杂性,基于抗原的分离方法的效果受到限制。

目前,非抗原依赖性分离方法已受到关注。密度梯度离心根据各种细胞密度通过离心分层进行,但是它不能有效区分CTC和单核细胞。膜过滤方法利用上皮肿瘤细胞体积大于白细胞体积的特征,对细胞的损伤较小,可以维持细胞的形态和活性,用于随后的细胞培养和分型鉴定,并且可以也进行化疗或放疗的敏感性分析;然而,一些白细胞将留在膜上,一些小的CTC很容易丢失。介电泳分选是为微流控芯片添加非均匀电场,迁移和分离具有不同介电特性的细胞,特异性高,可以更好地维持细胞的活性。

CTC在血液中很少见,只有1.43%的晚期乳腺癌患者含有500个CTC/7.5ml血液。其有效分离是后续分析和准确检测的关键前提,也是当前关注的焦点。为了充分发挥不同分离技术的优势,提高方法的灵敏度和特异性,实际的CTC分离设备往往将多种技术集于一体。马萨诸塞州综合医院开发了一种非抗原依赖性CTC分离装置,该装置结合了微流体分离芯片,磁电泳和白细胞去除技术,以消除EMT表型的变异性并提高分离速度,效率和收获。肿瘤细胞的纯度,可以维持细胞的形状和性质,便于后续的分型分析。

2.分析方法:

可以对分离的CTC进行基因分型,表型分析和功能鉴定。 FISH技术可用于检测CTC的基因扩增(HER.2)和基因重排(ALK)。 RT-PCR和微阵列方法可用于检测癌细胞中高表达的基因(如CK18,CK19,PSA,MUC1)或突变基因(如KRAS,EGFR,PIK3CA),以反映CTC的数量,活性和功能。全基因组测序是一种在单细胞水平上扩增和测序全基因组的新技术。它已被用于分析CTC中的基因突变和基因组异常。 CTCs的表型分析主要采用免疫荧光法检测CK8/18/19,CD45,DAPI,HER-2等标志物。通过检测细胞在短期培养中分泌,脱落或释放的蛋白质,使用上皮免疫试验来评估功能性CTC。

循环肿瘤细胞监测在肿瘤实时个体化护理中的临床应用

1.预后预测:

在健康人和良性疾病患者的血液中几乎检测不到CTC。早期肿瘤患者血液中的CTC水平非常低,但在肿瘤晚期后其计算量显着增加。治疗前血液中CTC的基线水平被认为是转移性乳腺癌,结肠癌和前列腺癌患者的可靠独立预后指标。与外周血-b和5个CTC/7.5 ml的乳腺癌患者相比,治疗前血液中5个CTC患者的无进展生存时间和总生存时间显着缩短。此外,CTC还可以早期预测肺癌和胃癌的预后和化疗效果。然而,CTC在预后预测中的临床应用取决于检测方法的改进和预测标准的建立。

2.个体化药物选择:

CTC具有与原发性肿瘤类似的基因型和表型。目前,国际上越来越关注CTC分子分型对靶向药物治疗的指导价值,从而摆脱目前仅依靠肿瘤组织诊断和治疗的困境。 HER。 2赫赛汀赫赛汀对HER-2阳性乳腺癌有显着影响。研究表明,HER-2在大多数乳腺癌CTC中的表达与原发肿瘤组织的表达一致,这意味着靶向药物赫赛汀的乳腺癌的治疗可以由CTC引导。此外,CTC中雌激素受体和孕激素受体的检测也可以指导乳腺癌的内分泌治疗。肿瘤EGFR的突变已被证明是非小细胞肺癌患者中靶向药物如酪氨酸激酶抑制剂(如吉非替尼)疗效的预测因子。该研究发现,非小细胞肺癌患者CTC中的EGFR突变也与肿瘤组织高度一致。检测外周血中的EGFR突变患者可以预测患者酪氨酸激酶抑制剂的临床疗效并避免耐药性。

肿瘤细胞的进化可使转移表型与原发肿瘤不同,CTC的药物靶向标记有时与原发肿瘤不一致。 HER-2阳性乳腺癌患者抗HER。 2治疗后,与HER的CTC相比,HER-2阳性CTC患者的无进展生存期。 2名阴性患者应该长。少数原发性乳腺癌患者HER-2阴性,HER-2治疗期间CTC阳性。用赫赛汀治疗后,也取得了良好的效果。这表明在实时个体化治疗中,直接检测CTCs药物靶点的表达,指导药物治疗方案的发展甚至优于原发肿瘤组织的检测,更能反映具有转移潜能的肿瘤细胞特征。

3.实时药物疗效评估:

转移性乳腺癌,结肠癌和前列腺癌患者接受抗癌治疗后,CTC的数量往往会降低。 CTC从治疗后的低位开始计数,这通常表明肿瘤患者疗效差,疾病恶化,生存期缩短。比较癌症患者治疗前后CTC计数的变化可以反馈患者的疗效并制定更具体的治疗计划。

EMT允许CTC获得具有药物耐受性和高侵袭性的干细胞特性。根据一项研究,CTC的间质表型在侵袭性乳腺癌患者的血液样本中占主导地位;治疗后,治疗效果患者的CTC数和/或间质比显着降低。患病情况恶化的患者间质CTC数量显着增加。在指定患者治疗过程中对CTC的动态监测中,肿瘤患者最初对相应的靶向药物有较好的疗效,CTC数量明显减少,上皮型占优势;治疗7个月后,出现耐药性和疾病进展。间质CTC升高;然后替代方案为标准化疗,患者病情好转,CTCs数量再次减少,上皮型占优势; 3个月后,患者的病情再次恶化,CTC主要是间质性的。这表明患有CTC和EMT表型的患者数量与药物疗效或耐药性密切相关。因此,在肿瘤治疗过程中实时监测CTC的数量和分子标记和EMT表型等分子特征,可以有效地反映患者的药效信息和疾病状态,从而有效指导患者的个体化治疗。

三,前景

目前,CellSearch系统是FDA批准用于临床应用的唯一CTC测试程序。然而,诸如外周血中CTC的稀缺性,异质性和微小毛细血管中CTC的保留等因素在有效分离和准确检测方面造成很大困难。目前用于分离CTC的方法主要基于上皮抗原,其在EMT表型变化中和在一些侵袭性肿瘤细胞的表面上经常被遗漏或降解。有必要建立一种有效的方法来捕获这些与肿瘤转移相关的细胞亚群。此外,大多数分离方法不能获得活性CTC用于随后的生物功能,例如转移潜能,侵袭性和药物敏感性。现有分离和检测方法的这些局限性严重限制了CTC在临床治疗中的应用,迫切需要进一步改进和改进。

幸运的是,越来越多的高科技技术逐渐渗透到CTC的分离和分析中,使得新的研发方法和设备更加强大,性能和检测效果更好。单细胞全基因组测序技术和单细胞基因组学可以解决稀有血液CTC的问题,检测更多的药物相关基因并分析耐药机制,为CTC的分子分型和靶向药物治疗提供更准确的信息。相信未来CTC检测技术的逐步完善和标准化将为癌症患者带来更大的希望。