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液體活檢:探尋血液里流淌的“印記”



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約翰霍普金斯大學醫學院的科研人員1月18日在《Science》上發表了一篇文章,報道了一種名叫“CancerSEEK”的癌癥早期篩查新方法,只需要從檢測對象體內抽取一管血,便可檢測出8種癌癥。這一消息迅速“刷屏”,包括新浪醫藥在內的廣大媒體紛紛轉發。

首先得說,“CancerSEEK”作為液體活檢領域的一項新技術,針對5種目前還沒有早期篩查手段的癌癥,它的敏感性在69%-98%,特異性更是超過99%,且價格只要500美元。這的確是很大的突破。但這一優秀的表現是在晚期癌癥患者身上得到的,對于早期尚無癥狀的癌癥患者,“CancerSEEK”就“無計可施”了,而這正是液體活檢技術面臨的艱巨挑戰之一。

在精準醫學的大背景下,液體活檢作為一種便捷、微創、能夠動態反映腫瘤基因譜全貌的方法,在癌癥臨床研究與實踐中發揮著越來越重要的作用。用于液體活檢相應的多種檢測技術也如雨后春筍一般蓬勃發展。

目前液體活檢的檢測對象主要包括以下三種:循環腫瘤細胞(CTC)、循環腫瘤DNA(ct DNA)和外泌體。

循環腫瘤細胞

通常把進入人體外周血的腫瘤細胞稱為循環腫瘤細胞。1869年Ashworth首次提出循環腫瘤細胞(CTC)的概念。大量研究表明,CTC以不同形態存在于腫瘤患者的外周血中,既有游離的單個CTC,也有聚集成團的細胞團,它們是惡性腫瘤出現血行轉移的主要生物基礎,其數量的多少與患者的預后密切相關。

研究表明,CTC具有很強的預后判斷和轉移預測價值,并且在早期輔助診斷方面也有很好的應用。因此,早期發現血液中的CTC對患者預后判斷、療效評價和精準治療都有重要的指導意義。目前CTC的富集、檢測和分析技術如表1所示。

表1 目前CTC的富集、檢測和分析技術

液體活檢:探尋血液里流淌的“印記”

以陽性富集檢測CTC的CellSearch系統是美國FDA最早批準用于臨床的檢測方法,但僅限于乳腺癌、前列腺癌和結直腸癌,對于肺癌其檢測特異性和靈敏度均不理想。在我國,首個專門針對非小細胞肺癌循環腫瘤細胞檢測的試劑盒(葉酸陽性富集),也通過了CFDA的臨床審批。

Alix-Panabieres等報道了CTC在科學研究和臨床轉化中的應用價值。

計數成活的CTC可能提示疾病預后;

通過體外培養CTC并深入分析成系CTC可能識別新藥研發潛在靶點;

體外擴增CTC構建PDX模型進行藥物篩選和耐藥機制研究將可能根除腫瘤轉移。

循環腫瘤DNA

1948年,科學家首次報道發現了人類血液中循環的DNA;1977年,發現血液中循環的DNA在癌癥患者中尤為顯著;1994年,發現在癌癥患者血液中循環的DNA所攜帶的突變與癌癥突變相吻合,證明它來源于腫瘤細胞。

人的血漿中游離存在高度片段化的游離DNA (cf DNA),它們有的來自于正常細胞,有的來自于異常細胞(如腫瘤細胞),還有部分來自于人體外部(如病毒DNA)。ct DNA是由腫瘤細胞釋放到血液循環中的DNA片段,因此含有原發腫瘤的突變信息,如單堿基突變、甲基化和拷貝數突變等。ct DNA作為一種特征性的腫瘤生物標志物,可以被定性分析、定量檢測和實時追蹤。

ct DNA在腫瘤疾病的含量非常稀少,新的技術革新可以從cf DNA中區別目標ct DNA并加以檢測。目前ct DNA檢測技術如表2所示。

表2 目前ct DNA檢測技術

液體活檢:探尋血液里流淌的“印記”

目前ct DNA的主要檢測方法是PCR和二代測序(NGS)技術。釋放到血漿的小片段ct DNA可運用數字微滴PCR(dd PCR)、BEAMing等高敏感度的檢測方法檢測;大片段ct DNA可運用如全基因組測序等敏感度相對低的檢測方法檢測。

PCR(聚合酶鏈式反應)是生物科學領域最基本也最重要的基因診斷技術。從1985年PCR作為生物專利技術首次亮相以來,已歷經第二代熒光定量PCR(qPCR)到第三代數字PCR(dPCR)的更新迭代。據估計,全球PCR市場規模到2022年預計可增長至53.1億美元,2017~2022年期間的復合年增長率預計可達8.9%。

NGS 技術的發展使ct DNA中腫瘤特異性的基因突變或者拷貝數異常(CNV) 通過ct DNA 檢測成為可能,這種高通量基因檢測方式具有非常高的敏感性,并能精確地捕捉到臨床治療過程中患者體內微量ct DNA的變化,是目前公認最有效的分析方法。然而,NGS也存在一些不足之處,由這些技術帶來的昂貴費用、龐大數據處理以及高質量DNA樣本的依賴是目前需要克服的問題。




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