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腾讯登录【盘点】循环肿瘤细胞领域亮点研究
| 导读 | 循环肿瘤细胞(circulating tumor cells， CTCs)是指自发或因诊疗操作由实体瘤或转移灶释放进入外周血循环的肿瘤细胞， 其是恶性肿瘤患者出现术后复发和远处转移的重要原因，也是导致肿瘤患者死亡的重要因素。 |
循环肿瘤细胞(circulating tumor cells， CTCs)是指自发或因诊疗操作由实体瘤或转移灶释放进入外周血循环的肿瘤细胞， 其是恶性肿瘤患者出现术后复发和远处转移的重要原因，也是导致肿瘤患者死亡的重要因素。
近几年CTCs在肿瘤诊断、治疗和监控等方面的临床表现逐渐崭露头角，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，临床应用价值极其显著。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。而且分离富集CTCs只需抽取患者少量外周血，对患者没有副作用，因此可以高频度的监测，达到实时监测疾病进展的目的。更为重要的是，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。
本文中小编整理了近年来CTCs领域的亮点研究及检测技术。
【1】《转》访林平博士： “抓得着”与“看得见”的CTC检测技术
2004年CellSearch CTC检测技术被FDA认证后，CTC研究与临床检测应用进展迅猛，并涌现出各种检测技术。SE-iFISH是CTC检测技术的后起之秀。它能够从病人或肿瘤动物模型内的体液标本中有效富集各种肿瘤细胞，并对获得的CTC同步进行原位染色体及肿瘤标示物的检测，从而极大地提高了CTC检测技术在不同肿瘤间的通用性、敏感性及特异性。转化医学网对循环肿瘤细胞 (Circulating Tumor Cell， CTC) 研究领域的专家——林平博士做了采访，以了解了CTC的研究进展以及临床最新应用。
CTC的国内外研究进展
转化医学网：林博，您好！您是循环肿瘤细胞 (Circulating Tumor Cell， CTC) 研究领域的专家，给我们介绍下CTC检测技术在国内外的研究进展。
林平：自CellSearch CTC检测技术于2004年被美国FDA认证后，过去10年中有关CTC研究与临床检测应用的进展非常迅速，也涌现出了各种相关技术。概括而言，可分为根据细胞大小进行分离的细胞筛，根据肿瘤表面标示物表达的阳性捕获（如CellSearch， microfludics微流控）以及不依赖于肿瘤细胞大小及表面标示物表达的富集法。每种方法都有其各自的特点与优势。以细胞筛及阳性捕获为例，它们的最大特点即为简单，易操作。目前国内外有关这些技术的应用基本是同步的。
【2】精华：细说循环肿瘤细胞的前世今生
循环肿瘤细胞(circulating tumor cells， CTCs)是指自发或因诊疗操作由实体瘤或转移灶释放进入外周血循环的肿瘤细胞， 是恶性肿瘤患者出现术后复发和远处转移的重要原因，也是导致肿瘤患者死亡的重要因素。近几年CTCs在肿瘤诊断、治疗和监控等方面的临床表现逐渐崭露头角，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，临床应用价值极其显著。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。而且分离富集CTCs只需抽取患者少量外周血，对患者没有副作用，因此可以高频度的监测，达到实时监测疾病进展的目的。更为重要的是，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。
早在1889年，Paget提出了 “种子和土壤”的学说，强调癌细胞和微环境之间的关系，认为肿瘤转移的形成，是处于旺盛生长状态的肿瘤细胞作为“种子”，当遇到合适的器官、组织的基质环境，即“土壤”时，就会发生肿瘤的转移。在1896年，澳大利亚学者Ashworth在一例转移性肿瘤患者血液中首次观察到从实体肿瘤中脱离并进入血液循环的肿瘤细胞，并率先提出了CTCs的概念。不过长时间以来CTCs的检测并未在肿瘤病人的防治中发挥应有的作用，主要原因就是检测技术未取得突破性进展。从上世纪末以来CTCs检测技术得到了不断的改进，随之带来的是CTCs检测在临床的应用。FDA于2004年批准了Cellsearch系统在转移性结直肠癌、乳腺癌和前列腺癌治疗中的应用，随着CTCs研究的不断深入，越来越多的肿瘤治疗会得益于CTCs的检测。
【3】单细胞分析在循环肿瘤细胞研究中的应用
循环肿瘤细胞（CTCs）是近些年来癌症研究的热点之一。这些在实体肿瘤患者血液中发现的微量细胞可能在肿瘤的转移过程中发挥关键作用。过去，由于数量稀少以及白细胞污染等原因，CTC转录谱研究受到了很大的限制。单细胞分析的出现使这些问题迎刃而解，把CTC的研究推到了一个新的深度。
如果要对CTC进行单细胞分析，首先要做的就是CTC的分离。除了用最经典的磁珠富集、流式分选的办法以外，很多研究小组还开发了专门用来获取单个CTC的技术。斯坦福大学的Jeffrey等人发明了一种基于EpCAM磁珠的MagSweeper的技术，可以直接从病人全血中分离出CTC细胞；该成果发表在2012年的Plos One杂志上；哈佛医学院的Mehmet Toner实验室开发了基于微流控技术的CTC-iChip，其原理是通过细胞大小区分和除去红细胞和血小板，然后再利用磁场引导标有磁珠的CTC细胞的路径，从而实现CTC和白细胞的分离。
这些策略均实现了CTC的提纯，但是要想获得单个细胞则需要手工进行挑取。单细胞的挑取和样品手工制备是一项细致、专业性很强的工作，稍有不甚就会挑到多余的细胞或者使细胞受到损伤。另外，单细胞所含的核酸样本极少，对如此微量的样本进行操作也有不小的挑战。目前，已经有集成的仪器系统可以完成这些处理过程，这就是目前在国内外很多实验室中正在使用的C1 单细胞自动制备系统。该系统用微流控技术实现了单细胞的捕获以及后续的细胞裂解和核酸扩增。所有步骤都是在C1微流体芯片中一系列纳升级的反应仓中进行。除了利用标准的反应程序，用户还可以根据自身的实验设计设计程序，具有很高的灵活性。目前C1已经可以实现单细胞基因组、转录组的扩增，以及特定基因的预扩增。
【4】Science公布单个循环肿瘤细胞RNA测序结果
由麻省总医院，哈佛大学主持的一项最新研究发现了前列腺癌细胞对一种常见的癌症治疗方法产生抗性的原因，研究人员完成了前列腺癌单个循环肿瘤细胞的RNA测序，其中找到了非经典Wnt信号所起的关键作用。这一研究成果公布在9月18日的Science杂志上。
Androgendeprivationtherapy，也就是雄激素剥夺疗法（ADT，也称为去势治疗）主要是通过注射抑制睾酮产生的药物来治疗癌症。前列腺癌是男性最常见的非皮肤性癌症，也是男性中癌症致死率排名第二的癌症。对大多数的患有前列腺癌的男子（约占85%）来说，该疾病在被诊断时的分期为局灶期（即T1-T2期）。对这类分期病患的标准治疗选项包括外科手术、放疗或保守疗法（即推迟治疗时间，直到疾病出现体征或症状并有治疗必要的时候才进行治疗）。尽管没有成为主要医疗团体所批准的治疗标准或方针，有越来越多的临床医师和病人转向以雄激素剥夺疗法（ADT）作为主要的外科手术、放疗或保守疗法的备选治疗方法，这种情况在较年长的男子中尤其是这样。
在1999-2001年期间所做的一项调查显示，尽管缺乏有关ADT效能的数据，ADT已经成为仅次于手术治疗的第2种最常见的局灶性前列腺癌的治疗手段。
【5】食管癌循环肿瘤细胞（CTCs）研究取得重要进展
食管癌是在中国北方和部分南方地区一种高发的肿瘤类型，其5年生存期不到15%。循环肿瘤细胞（CTCs）在某些上皮来源恶性肿瘤中已展示出诊断、预后和指导治疗等临床价值，但是对于食管鳞状细胞癌（ESCC）患者来说，能否利用CTCs检测来进行预后预测以及疗效评估还不明确。近日，山东省肿瘤医院与武汉友芝友医疗科技有限公司在《MEDICINE》杂志上联合发表研究论文（IF=5.732），利用不依赖于上皮标记的CTCs检测方法成功地检测到ESCC中的CTCs和CTM，并明确了ESCC患者的CTCs数量与病理分期以及血小板基线水平的相关性。
该研究使用了2种检测系统来检测ESCC患者外周血中的CTCs：美国强生公司研发的利用肿瘤细胞表面特殊标记分子进行捕获的CellSearch？系统和武汉友芝友医疗科技有限公司研发的不依赖于肿瘤细胞表面特殊标记分子进行捕获的CTCBIOPSY？系统。检测结果显示，在61例ESCC患者中，CTCBIOPSY？系统在20例患者（32.8%）中检测到了CTCs，同时在3例中检测到了循环肿瘤微栓（CTM），而使用CellSearch？系统只检出了1例（1.6%）CTC，没有CTM的检出。CTCBIOPSY？系统检测结果还显示了CTCs检出率与数量与ESCC患者病理分期和血小板基线水平均呈现正相关性。
【6】科学家发明循环肿瘤细胞的新分离法
科学家们开发了一种低成本的循环肿瘤细胞分离法，可以更好的进行癌症诊断、预后和治疗。
“在血液样本中检测循环肿瘤细胞（CTC）就好像大海捞针，”宾夕法尼亚州立大学的黄竣教授（Tony Jun Huang）说。“一般来说，十亿血细胞里才有一个CTC。”目前人们分离CTC主要是使用肿瘤特异性抗体，或者依赖细胞大小、变形能力等特性。传统方法需要3000RPM离心十分钟，但声波分离法要温和得多，只需一个简单的低成本装置就能实现。
利用声波分离细胞是黄竣、道明（Ming Dao）和Subra Suresh去年开发的新技术，当时他们用一个硬币大小的装置，在癌症患者的血液里检测到了极为罕见的肿瘤细胞。这是一种非侵入性的方法，不会改变或者损伤细胞。研究团队在这项新研究中对这个技术进行了优化，使其更加简便快捷，更适合临床使用。
【7】Nat Biotech：测序循环肿瘤细胞的外显子组
科学家们首次对循环肿瘤细胞（CTC）进行了单细胞外显子组测序，帮助人们追踪肿瘤的演化、引导对肿瘤的治疗、监控肿瘤的复发。
前列腺肿瘤很容易转移到骨组织，而这样的转移很难用传统方法进行检测。这个问题大大影响了医生们对癌症的监控和治疗。现在一项新研究指出，只需要简单抽血就可以解决这个问题，监控肿瘤的演化和转移。
Broad研究所的科学家们在Nature Biotechnology杂志上发表文章，描述了一个模块化的新技术平台。该平台可以收集前列腺癌患者血液中的循环肿瘤细胞（CTC），并对其进行外显子组测序和分析。这一技术可以揭示高度可信的单核苷酸突变，帮助人们追踪肿瘤的演化、引导对肿瘤的治疗、监控肿瘤的复发。
上述一平台由几个部分组成，首先研究人员使用Illumina的MagSweeper技术，从患者血液中富集EpCAM阳性的细胞，EpCAM是促进肿瘤形成的蛋白。然后，研究人员通过自己开发的方法，将这些细胞一一分配到小孔中，并通过成像技术检测特定标记的表达。最后他们收集符合要求的细胞，进行细胞裂解，全基因组扩增和文库制备。
【8】PNAS：声波助力检测循环肿瘤细胞
癌细胞通常会摆脱最初的位置，并通过血液循环，在身体的其它地方形成新的肿瘤。检测这些癌细胞为医生提供了一种判断患者肿瘤是否转移以及监测癌细胞对治疗如何响应的新方法。但是想要检测到这些罕见的细胞非常具有挑战性。在1毫升的患者血液样本中可能只有1-10个这样的细胞。
事实上，这种罕见的细胞叫循环肿瘤细胞(circulating tumor cells， CTCs)，是指自发或因诊疗操作由实体瘤或转移灶释放进入外周血循环的肿瘤细胞， 是恶性肿瘤患者出现术后复发和远处转移的重要原因，也是导致肿瘤患者死亡的重要因素。
4月6日，发表在《PNAS》杂志上的一项研究中，来自MIT的一个科学家小组开发出一种新的检测CTCs的方法，即利用声波将它们与血细胞分离，这将大大改善目前CTCs检测的现状。
这款新的细胞分选设备比他们去年发布的最初版本要快20倍，接近了检测患者血液样本所需的速度。同时，研究人员也证明了这款设备能够成功捕获CTCs，这将在临床上发挥重要的作用。
【9】循环肿瘤细胞的分子特性：个性化癌症治疗的必杀技
一方面，经典的活检方法无法监测原发性肿瘤随着时间的变化；另一方面，现实原因使得检验人员并不总能对转移部位采样。
CTCs：从早期标志物到个性化靶向治疗的转变
通过简单的血液采集，循环肿瘤细胞（CTCs）可以用作“液体活检”和对系统性疗法反应的早期标志物，但是CTCs的分子特性很有可能转化为个性化靶向治疗。多项研究表明检测和计算癌症患者血液中的CTC与不良预后有关，现在还有很多临床试验评估CTC的临床重要性。
CTCs面临的挑战：量少
然而，CTCs是非常罕见的，只是血液中循环细胞的一小部分，因此除了计数以外的分子分析从技术上来说非常具有挑战性。发现CTC生物学的全貌有助于靶定特异性细胞亚型，从而实现准确用药和个性化治疗的梦想。这不是一件容易的事，因为CTCs不仅罕见，而且即使是同一名患者也具有异质性。
【10】科学家利用循环肿瘤细胞成功构建前列腺癌PDX动物模型
人源异种移植模型（patient derived xenograft model）在癌症研究领域越来越流行，也得到越来越多的关注，目前，人源异种移植模型主要用于临床前药物评估，生物标记物鉴定，生物学机制研究以及帮助制定个体化药物使用策略等方面。
许多研究已经证明循环肿瘤细胞在肿瘤转移过程中扮演重要角色，而且也已经在一些肿瘤患者体内分离得到循环肿瘤细胞。最近有研究成功地应用循环肿瘤细胞构建出乳腺癌和前列腺癌PDX实验模型，来自西奈山医学院的研究人员发表文章对利用循环肿瘤细胞构建前列腺癌PDX模型的详细方法进行了描述，相关内容发表在国际学术期刊Journal of visualized experiments上。
相比于传统的PDX模型，利用循环肿瘤细胞构建PDX模型具有一些独有的优势，比如不受手术样本收集的限制以及能够针对疾病所处阶段构建特定实验模型。
【11】Nat nanotechnol：新型纳米芯片能检测罕见循环肿瘤细胞
在一种新型纳米材料芯片的帮助下，诱发早期癌症患者体内癌症扩散的一类细胞能够被高灵敏地检测出来。《自然—纳米技术》上的这项研究发现意味着，对这类细胞的分离与修复能够贯穿于癌症病人的诊断与治疗中。
Sunitha Nagrath等人研发出一种基于石墨烯氧化物的芯片，该芯片能够捕捉一种罕见的循环肿瘤细胞，这类肿瘤细胞从肿瘤上分离通过血液流向各个组织，从而使癌症扩散。利用这种纳米尺度的设备，研究人员能够从健康的血液细胞中选出这种肿瘤细胞并分析其与癌症有关的生物标记。他们相信这类生物标记能够让人们更好地了解癌症特征并潜在影响疾病的控制。
【12】JNCI：血液循环肿瘤细胞预示早期乳腺癌预后
早期乳腺癌患者骨髓中的肿瘤细胞能预测复发风险较高和预后较差，但骨髓活检是一种创伤性和痛苦的过程。现在发表在5月15日Journal of the National Cancer Institute杂志上研究揭示：识别血液样本的肿瘤细胞，也可作为预后指标。
为了评估早期乳腺癌患者循环肿瘤细胞（CTCs）的预后价值，Brigitte Rack学博士和同事分析SUCCESS临床试验患者外周血中的CTCs。收集2026名患者初次手术后，但在全身治疗前的样本，以及1492例化疗后患者样本。
患者被分为四组：治疗前后CTCs均为阳性；之前和之后CTCs均为阴性；之前呈阳性，但治疗之后为阴性；治疗之前CTCs为阴性，但治疗后为阳性。研究发现与其他三组相比，那些治疗之前和之后CTCs为阳性的患者，有最坏的无病存活。此外，CTC计数更大，预后越差。患者30毫升血液中有5个或更多CTCs，疾病复发的风险较高。（转化医学网360zhyx.com）
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游客2018-12-12 11:37:48感谢文章关于循环肿瘤细胞的介绍，循环肿瘤dna或rna我们实验室一般是采用试剂盒提取，用过的凯杰和biog效果都还行，但是时间上biog要短些。
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