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液態切片:分子診斷新利器

想像下列情境:一位經電腦斷層掃描,發現有肺癌的病人,為了檢驗肺癌的細胞型態和基因變異,他必須接受組織切片(tissue biopsy),透過內視鏡拿取一小部分肺癌組織出來化驗。組織切片是侵入性的,然而在大多數的癌症,為了確診及確立治療方向與預後,這是必要的過程。近年由於 DNA 檢測技術的進步,開始流行所謂的「液態切片」(liquid biopsy),簡單來說,就是以血液(或其他體液)檢測癌症,相對於組織切片,液態切片較不具侵入性,優點更多,前景光明。【參照:液態切片──癌症檢測今日之星

抽血驗癌症,這個做法早已行之有年,事實上,血中某些蛋白的濃度和對應的組織的癌症或炎症狀態正相關,例如攝護腺特異性抗原(prostate specific antigen, PSA)、甲型胎兒蛋白(alpha-fetoprotein)、醣蛋白 CA19-9、CA125、CEA 等生物標記(biomarker),常直接稱為「腫瘤指數」,用來監測癌症病程的變化。不過這些生物標記通常敏感度、特異度並不高,常常在發炎狀態下也會升高,而有時就算有癌症也不會升高,因此通常不適合用來篩檢癌症。另一方面,也有一類癌症可以直接抽血來發現,那就是所謂的「液體癌症」──血癌。臨床上血癌可以靠監測血液或骨髓中的癌細胞來分類癌症與基因變異,也能追蹤疾病的治療成效或復發,可說是最早的「液態切片」。

不過,若其他的癌症也能透過抽血檢驗,那將會是一大進展。研究發現,癌細胞在成長過程中,會因為細胞壞死或凋亡而將其 DNA 釋放到血液中,而液態切片檢測的就是體液中微量的癌細胞 DNA(circulating tumor DNA, ctDNA),透過敏感的基因定序或預先針對常見腫瘤基因變異設計好的 DNA 探針(DNA probe)即可找出血液中暗藏的不正常 DNA ,並根據其變異類型決定治療方向。

和傳統的癌症檢測比起來,液態切片有諸多優勢:第一,早期檢測癌症:因為液態切片直接檢測腫瘤 DNA ,檢查到的不正常 DNA 通常和腫瘤較有相關性,較不會受到發炎干擾,比生物標記更為敏感與特異。第二,及時反映腫瘤動態:ctDNA 在血中半衰期約 2 小時,只要在治療前後不同時點抽血,ctDNA 比起影像學檢查更能反映當下體內腫瘤狀態,更具機動性。第三,後續追蹤:治療之後 ctDNA 濃度下降的程度可供治療效果的參考,而若癌症出現抗藥性或二次突變,也能反映在 ctDNA 中,可提供改變治療方向的線索。[1, 2]

現在的檢測技術越發敏感,除了基因點突變外,還能檢查染色體轉位、基因擴增、非整倍體等。雖尚有一些難題需要克服,但液態切片已經開始用在臨床:事實上,美國 FDA 去年六月首度通過羅氏的液態切片檢驗 cobas® EGFR Mutation Test v2,用以檢驗血中非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)的特定突變,以決定是否使用標靶藥物 Tarceva(得舒緩,erlotinib,羅氏出產的 EGFR 抑制劑)[3]。目前各廠商百家爭鳴,相信羅氏藥廠開出的第一槍,將使液態切片在幾年內成為臨床決策的強力助手。

圖片來源:https://goo.gl/EBHM8w

參考資料:

  1.  Diaz, L. A., & Bardelli, A. (2014). Liquid Biopsies: Genotyping Circulating Tumor DNA. Journal of Clinical Oncology32(6), 579–586. http://doi.org/10.1200/JCO.2012.45.2011
  2. Crowley, E., Di Nicolantonio, F., Loupakis, F., Bardelli, A. (2013). Liquid biopsy: monitoring cancer-genetics in the blood. Nature Reviews Clinical Oncology, 10(8):472-84. doi: 10.1038/nrclinonc.2013.110.  
  3. FDA News Release. FDA approves first blood test to detect gene mutation associated with non-small cell lung cancer. Retrieved from: https://goo.gl/Lv8kVn

撰文│紀威佑

About the author

紀威佑

紀威佑

臺大醫學系畢業,曾為臺大iGEM代表隊成員,曾於台大、中研院、AMC實驗室進行實習。對科普推廣與寫作有很大的興趣,希望能和志同道合的朋友交流,並做為知識的傳播者為科學社群盡一份心力。