液体活检使用血液而不是肿瘤组织来诊断癌症
通常，使用组织活检来检查肿瘤。 从肿瘤中取出少量样品进行基因分型，或分析基因组成。 这种方法的问题在于活检肿瘤可能具有挑战性。 此外，肿瘤活检仅提供肿瘤的快照。
Labgaa和合着者在2015年撰写的发现医学文章中陈述了以下有关常规肿瘤活检的内容：
出于显而易见的原因，通过顺序活组织检查很难监测肿瘤进展。 而且，活组织检查仅反映肿瘤的一个点，因此不可能代表大肿瘤体细胞突变的整个范围。 另一种方法是对同一个肿瘤进行多次活检，但这种方法似乎既不现实也不准确。
液体活组织检查涉及从患有癌症的患者获得的血液样品中测量循环DNA（ctDNA）和其他肿瘤副产物。 这种新兴的诊断方法有望成为快速，无创和成本效益的。
液体活检的历史
1948年，Mandel和Métais，一对法国研究人员首先鉴定了健康人血液中的ctDNA。 这一发现早于它的时间，直到几十年后才开始进一步探索ctDNA。
1977年，Leon和他的同事首先发现癌症患者血液中ctDNA的量增加。
到1989年，Stroun及其同事确定了血液中的肿瘤（即癌症）特征。 这些发现后，其他几个小组发现了肿瘤抑制因子和致癌基因的特定突变，微卫星不稳定性和DNA甲基化，这证明ctDNA通过肿瘤释放到循环中。
虽然我们知道源自肿瘤细胞的ctDNA在血液中循环，但该DNA的来源，释放速率和释放机制尚不清楚，研究结果不一致。 一些研究表明，更多的恶性肿瘤包含更多的死亡癌细胞并释放更多的ctDNA。 然而，一些研究表明，所有细胞都释放ctDNA。 尽管如此，癌症肿瘤似乎可能会使ctDNA水平升高，使ctDNA成为癌症的良好生物标志物。
由于血液中的碎片较多且浓度较低，ctDNA难以分离和分析。 血清和血浆样品中ctDNA浓度存在差异。 似乎血清而不是血浆是ctDNA的更好来源。 在Umetani及其同事的一项研究中发现，与血清相比，血浆中的ctDNA浓度一直较低，因为在纯化过程中循环DNA可能会丢失，因为凝固和其他蛋白质在制备标本过程中被消除。
根据Heitzer及其同事的说法，以下是一些需要解决的具体问题，以利用ctDNA的诊断潜力：
首先，预分析程序需要标准化...。 选择确保提取足量高质量DNA的分离方法至关重要，并且已经表明，采血和处理的分析前因素可强烈影响DNA产量......。 其次，最重要的问题之一是缺乏量化方法的统一。 不同的定量方法，...产生不同的结果，因为这些测量的目标是全部或仅可扩增的DNA ......。 第三，关于ctDNA释放的起源和详细机制知之甚少，并且在大多数研究中混淆了也可能导致ctDNA释放的事件。
目标与非目标方法
目前，在分析ctDNA血浆（或血清）时有两种主要方法。 第一种方法是针对性的，寻找指示肿瘤的特定基因改变。 第二种方法是不具有针对性的，并且涉及寻找可反映癌症的ctDNA的全基因组分析。 或者，外显子组测序已被用作更具成本效益的非靶向方法。 外显子组是转录制造蛋白质的DNA部分。
采用有针对性的方法，血清分析一小组驱动突变中的已知基因突变。
驱动突变是指基因组中的突变，其促进或“驱动”癌细胞的生长。 这些突变包括KRAS或EGFR 。
由于近年来的技术进步，针对少量ctDNA基因组分析的有针对性的方法已成为可行。 这些技术包括ARMS（扩增难治突变系统）; 数字PCR（dPCR）; 珠，乳液，扩增和磁性（BEAMing）; 和深度测序（CAPP-Seq）。
尽管技术上的进步使得有针对性的方法成为可能，但是针对性的方法仅针对几个突变位置（热点），并且遗漏了很多驱动突变，如肿瘤抑制基因。
非靶向液体活检方法的主要优点是，由于测试不依赖复发性遗传变化，因此可用于所有患者。 经常性遗传变化不包括所有癌症，也不是特定的癌症特征。 尽管如此，这种方法缺乏分析灵敏度，肿瘤基因组的分析尚不可能。
值得注意的是，整个基因组测序的价格大幅下降。 2006年，全基因组测序的价格大约为30万美元。 到2017年，每个基因组的成本已降至约1,000美元（包括试剂和测序机器的摊销）。
液体活检的临床应用
在癌症患者或良性疾病患者的健康患者中，使用ctDNA的最初努力是诊断和比较水平。 这些努力的结果是混合的，只有一些研究显示显着差异表明癌症，无病状态或复发。
ctDNA只能在部分时间用于诊断癌症的原因是因为可变量的ctDNA来源于肿瘤。 并非所有的肿瘤“脱落”相同量的DNA。 一般来说，更早期的，广泛的肿瘤比早期的，局部的肿瘤更多地进入循环。 另外，不同的肿瘤类型将不同量的DNA转移到循环中。 来自肿瘤的循环DNA分数在研究和癌症类型中变化很大，范围从0.01％到93％不等。 值得注意的是，一般来说，只有少数ctDNA来源于肿瘤，其余部分来自正常组织。
循环DNA可以用作疾病的预后标志物。 循环DNA可用于随时监测癌症的变化。 例如，一项研究表明，结直肠癌患者的两年生存率（即在结直肠癌诊断后至少两年仍存活的患者数量）和KRAS热点突变在没有证据的患者中为100％相应的循环DNA。 此外，可能在不久的将来，循环DNA可用于监测癌前病变。
循环DNA也可用于监测对治疗的反应。 由于循环DNA可以更好地反映肿瘤的基因组成，因此该DNA可能含有诊断性DNA，可用于替代从肿瘤本身获得的诊断性DNA。
现在，我们来看看液体活检的一些具体例子。
Guardant360
Guardant Health开发了一项测试，利用新一代测序技术对73种癌症相关基因的突变和染色体重排进行循环DNA分析。 Guardant Health发表了一项研究报告了液体活检在肿瘤学中的应用。 该研究使用来自15,000名患有50种肿瘤类型的患者的血样。
大多数情况下，液体活检检测结果与肿瘤活检中观察到的基因改变一致。
根据美国国立卫生研究院：
Guardant360在重要癌症相关基因（如EGFR，BRAF， KRAS和PIK3CA）中鉴定出与以前在肿瘤活检样品中鉴定的频率非常相似的相同关键突变，统计学相关性为94％至99％。
此外，根据美国国立卫生研究院的研究人员报告如下：
在研究的第二部分中，研究人员评估了近400名患者 - 其中大多数患有肺癌或结肠直肠癌 - 同时拥有血液ctDNA和肿瘤组织DNA结果，并比较了基因组变化的模式。 液体活检的总体准确度与肿瘤活检分析的结果相比为87％。 当在6个月内收集血液和肿瘤样品时，准确度提高到98％。
虽然血液中的循环DNA水平很低，Guardant360仍然是准确的。 通常情况下，循环肿瘤DNA只占血液中DNA的0.4％。
总体而言，Guardant的研究人员利用液体活检能够确定67％的患者能够指导医生治疗的肿瘤标志物。 这些患者有资格获得FDA批准的治疗以及研究治疗。
ctDNA和肺癌
2016年，FDA批准cobas EGFR突变检测用于检测肺癌患者循环DNA中的EGFR突变。 该试验是第一个FDA批准的液体活检，并确定了可能使用厄洛替尼（特罗凯），阿法替尼（Gilotrif）和吉非替尼（Iressa）作为一线治疗的靶向治疗以及osimeritinib（Tagrisso）作为治疗对象的患者为二线治疗。 这些靶向疗法攻击具有特定EGFR突变的癌细胞。
重要的是，由于假阴性结果的数量很高，FDA建议还从患有阴性液体活检的患者身上取得组织活检样本。
ctDNA和肝癌
在过去的20年中，死于肝癌的人数有所增加。 目前，肝癌是世界上癌症死亡的第二大原因。 没有可用于检测和分析肝脏或肝细胞（HCC），癌症的良好生物标志物。 循环DNA可能是肝癌的良好生物标志物。
请看以下引自Lagbaa和合着者关于使用循环DNA诊断肝癌的可能性：
在包括50名HCC患者的回顾性研究中，RASSF1A，p15和p16的高甲基化被认为是早期诊断工具。 还对四种异常甲基化基因（APC，GSTP1，RASSF1A和SFRP1）的特征进行了诊断准确性测试，而RASSF1A的甲基化被报道为预后生物标志物。 随后的研究使用深度测序技术分析了HCC患者的ctDNA ....引人注目的是，在两个HBV携带者中检测到异常的DNA拷贝数，这些携带者在采血时既往没有HCC史，但在随访期间发展为HCC。 这一发现打开了评估ctDNA拷贝数变异作为早期HCC检测筛查工具的大门。
一句话来自
液体活组织检查是一种激动人心的基因组诊断新方法。 目前，某些提供全面分子谱分析的液体活检可用于医生补充从组织活检获得的遗传信息。 也有一些液体活检可用于代替组织活检 - 当组织活检不可用时。
需要记住的是，许多液体活检试验目前正在进行中，需要做更多的研究来充实这种干预的治疗效用。
>来源：
>肿瘤遗传学变化的血液检验显示了对肿瘤活检的替代方案的承诺。 美国国立卫生研究院。
> Heitzer E，Ulz P，Geigl JB。 循环肿瘤DNA作为癌症的液体活组织检查。 临床化学。 2015年; 61：112-123。 doi：10.1373 / clinchem.2014.222679
> Lagbaa J，Villanueva A.在肝癌中的液体活组织检查。 发现医学。 2015; 19（105）：263-73。
>液体活检：在血液中使用DNA来检测，追踪和治疗癌症。 美国国立卫生研究院。
> Umetani N等人。 血清中游离循环DNA的量高于血浆中的量，主要不是由分离过程中被污染的外来DNA引起的。 Ann NY Acad Sci。 2006; 1075：299-307。
> Wellstein A.癌症药物治疗的一般原则。 In：Brunton LL，Hilal-Dandan R，Knollmann BC。 编辑。 Goodman＆Gilman's：The Pharmacological Basis of Therapeutics，13e纽约，纽约州：McGraw-Hill。