不管是哪個(gè)患者,一聽到“活檢”二字,心里總會很有壓力。因?yàn)檫@個(gè)詞出現(xiàn)最多的場景是癌癥的診斷。顧名思義,“活檢”就是從患者身體上取一部分細(xì)胞或者組織,做全面深入的檢查,最終確定病情。
實(shí)際上,活檢已經(jīng)伴隨人類近1000年了。據(jù)記載,活檢最早是阿拉伯醫(yī)生Abulcasis(1013-1107)發(fā)明的。活檢的好處是,允許醫(yī)生從病灶組織學(xué)結(jié)構(gòu)對病情做出判斷。當(dāng)然,隨著近幾年測序技術(shù)的發(fā)展,醫(yī)生還可以給患者組織測序,進(jìn)而做出更加精確的診療。
但是,隨著對腫瘤研究的深入,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在癌癥的診療中組織活檢有一定的局限性。第一,癌癥有異質(zhì)性,對于已經(jīng)發(fā)生轉(zhuǎn)移的癌癥患者而言,僅僅取某個(gè)部位的癌組織,并不能反映患者整體的情況,但是,對所有的癌組織都取樣又不好操作;第二,有些患者自身的情況決定了他不適合組織活檢;第三,有些腫瘤在受到手術(shù)的擾動之后,有加速轉(zhuǎn)移的風(fēng)險(xiǎn);第四,即使所有的條件都適宜,組織活檢的滯后性對患者的治療也是不利的。
直到體液活檢的出現(xiàn),上面的問題不僅得到了解決,而且癌癥的診斷時(shí)間還被提前。這也是《麻省理工大學(xué)科技評論》將體液活檢評選為“2015十大突破”的原因。
體液活檢就是通過血液或者尿液等對癌癥等疾病做出診斷。本文主要討論體液活檢在癌癥診療中的應(yīng)用。目前對體液活檢檢測內(nèi)容主要包括檢測血液中游離的循環(huán)腫瘤細(xì)胞(CTCs)、腫瘤DNA(ctDNA)、循環(huán)RNA(Circulating RNA)和外泌體(攜帶有細(xì)胞來源相關(guān)的多種蛋白質(zhì)、脂類、DNA、RNA等)。其中ctDNA、RNA和外泌體是腫瘤自身分泌,或者腫瘤細(xì)胞死亡時(shí)釋放的物質(zhì)。
上述四種物質(zhì)均可進(jìn)入腫瘤內(nèi)部生長的血管,最終實(shí)現(xiàn)在全身循環(huán)。這是醫(yī)生可以通過靜脈血檢測這些物質(zhì)存在的理論基礎(chǔ)。
據(jù)摩根大通預(yù)測,癌癥的體液活檢是一個(gè)千億美元級的大市場。所以有眾多公司紛紛加入體液活檢的隊(duì)列,例如上個(gè)月獲得8000萬美元融資成立的Codiak BioSciences,竟是以今年6月份在《自然》雜志上發(fā)表的研究成果為基礎(chǔ)建立的。新技術(shù)轉(zhuǎn)化速度讓人咋舌,Codiak首輪融資的額度也反應(yīng)出資本對體液活檢領(lǐng)域的青睞。
.專注于CTCs和ctDNA的Biocept
2014年上市的Biocept主要從事于肺癌、結(jié)直腸癌、胃癌、乳腺癌和黑色素瘤的診斷與指導(dǎo)治療。Biocept依托自身的技術(shù)平臺,分析血液中的CTCs,以及CTCs和血液中的DNA,對患者的癌癥做全面、實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)的評估,為醫(yī)生的治療提供指導(dǎo)性意見。
CTCs在患者的血液中的含量實(shí)際上是極低的,大約每100萬個(gè)血細(xì)胞(約1ml血液)中才混雜著1個(gè)腫瘤細(xì)胞。因此從血液中捕獲CTCs技術(shù)難度極高。這一技術(shù)跟免疫治療原理十分類似,依靠具有癌細(xì)胞特異性的抗體識別癌細(xì)胞表面的抗原,從而達(dá)到捕獲癌細(xì)胞的目的。
目前的研究認(rèn)為,通過分析患者血液中CTCs的數(shù)量變化,可以判斷患者癌癥的進(jìn)展程度,以及患者對治療的響應(yīng)情況。目前專注于CTCs診斷的公司還有Janssen Diagnostics,Qiagen,Epic Sciences,CytoTrack等。
通過ctDNA分析患者癌癥的基本情況是近些來依托基因測序技術(shù)發(fā)展起來的檢測手段。ctDNA是癌細(xì)胞死亡時(shí)產(chǎn)生的DNA碎片,攜帶了大量癌細(xì)胞的信息,因此通過分析血液ctDNA,可以了解患者癌細(xì)胞的突變情況。這些突變的信息能夠反映患者體內(nèi)癌癥的進(jìn)展情況,以及可以為患者選擇合適的治療藥物。
實(shí)際上,ctDNA吸引大眾眼球的另一個(gè)主要原因是,它有可能做到在臨床癥狀出現(xiàn)之前,判斷一個(gè)人是否患有癌癥。換句話說,ctDNA檢測吸引人的地方在于,它有可能成為一種“早發(fā)現(xiàn)”的技術(shù)手段。由于在癌癥的早期,死亡破裂的癌細(xì)胞較少,所以對檢測手段的精度要求極高。目前,包括產(chǎn)前診斷之父、香港中文大學(xué)教授盧煜明在內(nèi)的多個(gè)團(tuán)隊(duì)在內(nèi),都在全力研究這種革命性的檢測手段。
ctDNA檢測的研究歷程也是十分曲折的。1948年首次在人體血液中發(fā)現(xiàn)DNA和RNA是ctDNA檢測的最初源頭;緊接著是1973年發(fā)現(xiàn)疾病患者血液中的DNA水平要高于正常人,這就意味著可以通過血液中簡單的DNA分析可以做初步的疾病篩查;直到2013年研究人員開發(fā)出靈敏度極高的基因檢測技術(shù),使檢測血液中微量DNA的突變成為可能,至此依托于基因檢測的體液活檢才成為了現(xiàn)實(shí)。
目前專注于ctDNA檢測的體液活檢公司還有Genomic Health,Guardant Health,Personal Genome Diagnostics和Pathway Genomics等。
.體液活檢黑馬Codiak BioSciences
當(dāng)我看到Codiak BioSciences于11月17日宣布成立時(shí),我心中不得不暗暗驚嘆,“Codiak實(shí)在是太牛了!時(shí)隔半年就實(shí)現(xiàn)了技術(shù)轉(zhuǎn)化?!?Codiak的科學(xué)創(chuàng)始人、安德森癌癥中心癌生物學(xué)主任Raghu Kalluri于6月24日在《自然》上刊文稱,胰腺癌癌細(xì)胞外泌體(exosomes)中包含的一種蛋白有可能可以作為一種非侵入性診斷和篩查處于適合手術(shù)治療階段的早期胰腺癌。
據(jù)Kalluri介紹,基于外泌體的胰腺癌檢測手段特異性和敏感性非常高,更重要的是它可以將慢性胰腺炎與早期或晚期胰腺癌區(qū)分開來。素有“癌癥之王”的胰腺癌,一直是個(gè)讓人聞風(fēng)喪膽的疾病。Kalluri團(tuán)隊(duì)這一發(fā)現(xiàn),無疑是一個(gè)巨大利好消息。難怪Codiak在成立之初便能夠獲得高達(dá)8000萬美元的融資。
那么外泌體是個(gè)啥玩意?就是上圖中大細(xì)胞分泌的或者破裂之后產(chǎn)生的小泡泡。如果你有搖晃比較粘稠的液體的經(jīng)歷,肯定就對外泌體不陌生。瓶裝的粘稠液體(比如蜂蜜),長時(shí)間靜置之后,在瓶子的上方會空出一個(gè)巨大的空間。這就是個(gè)“大細(xì)胞”,如果你劇烈晃動,在蜂蜜里面就會形成很多小泡泡,這就是“外泌體”。
由于外泌體如此的小,直徑只有幾十納米,研究人員在1981年才注意到這小家伙的存在,直到1987年它才有自己的名字“exosomes”。近年來外泌體的研究在癌癥領(lǐng)域大放異彩,它之所以能夠作為癌癥的診斷工具,是因?yàn)橥饷隗w中攜帶著癌細(xì)胞的DNA、RNA和蛋白質(zhì)等信息,通過分析外泌體可以直接獲得癌細(xì)胞的基本信息。據(jù)Kalluri介紹,外泌體的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于,與CTCs相比,外泌體的采集不需要大量的血液(還記得每毫升血液里面大約只有1個(gè)腫瘤細(xì)胞么);而且研究表明,即使在冷庫里保存30年的血液,也可以用于分離和檢測外泌體。
目前還有Exosome Diagnostics和Exosome Sciences在開展外泌體的研究。
最后想說的是,盡管體液活檢的前景很誘人,但是看上去回報(bào)越高的領(lǐng)域,風(fēng)險(xiǎn)也是很高的。各種疾病檢測診斷的方法研發(fā)經(jīng)費(fèi)非常高,達(dá)到甚至超過藥物研發(fā)的經(jīng)費(fèi)。據(jù)MIT商業(yè)評論報(bào)道,F(xiàn)oundation Medicine為了開發(fā)體液活檢已經(jīng)花掉了近2億美元,現(xiàn)在仍在以每季度數(shù)百萬美元的速度消耗著投資人的資金。
尤其是2013年美國最高法院規(guī)定基因作為一種自然存在的事物,不能被申請專利?,F(xiàn)在這一規(guī)定已經(jīng)延伸到了體液活檢。這就意味著Codiak發(fā)現(xiàn)的診斷胰腺癌的蛋白不不受專利保護(hù),其他的企業(yè)和個(gè)人也可以通過其他的方式檢測這種蛋白。
巨額的投入,加上研發(fā)的風(fēng)險(xiǎn),最后是失去了專利的保護(hù),給企業(yè)提出了更高的要求。畢竟這個(gè)時(shí)候,只有研發(fā)出最有效的檢測手段,才能讓自己成為行業(yè)的佼佼者。(生物谷 Bioon.com)