液体活检：从生物流体阅读疾病的迹象

液体活检是一种新型的诊断工具，它寻求来自各种生物流体（例如血液和脑脊液）的疾病迹象。由于与组织活检相比，由于抽血的易于抽血和脑脊液的相对易于性，因此液体活检被誉为一种微创方法，用于诊断和监测疾病进展并评估对治疗的反应。液体活检通过检测血液或脑脊液中的核酸，蛋白质，细胞和细胞外囊泡（细胞含量的包装）来起作用。液体活检通过分析这些生物分子的性质来洞悉疾病特征。例如，在癌症的背景下，这包括检测生长的实体瘤循环中的生物分子，即血液。这包括循环肿瘤衍生的无细胞DNA（cfDNA）和肿瘤衍生的循环肿瘤细胞（CTC）。CFDNA可以藏有肿瘤中存在的突变。如果确定了可行的驱动突变，这可以表明潜在的治疗途径，例如酪氨酸激酶抑制剂对酪氨酸激酶驱动肿瘤发生的突变。

后起之秀：肿瘤学诊所首次亮相的液体活检

2022年9月对PubMed进行搜索，使用“液体活检”产生了约10,550次命中，其中约7,260或69％在过去的5年中出版。因此，这是一项在广泛学科中的快速发展的技术。癌症申请主导，但在其他几个医疗领域进行了积极的研究，包括产前测试在生殖医学上，病原体检测和宿主细胞传染病的相互作用，以及自身免疫疾病，仅举几例。此外，癌症中CFDNA的液体活检测试甚至已经进入诊所。美国食品药品监督管理局（FDA）清除了几项肿瘤衍生CFDNA的液体活检诊断测试，作为检测各种诊断癌症和他们相应的可操作突变。因此，液体活检有望为患者的临床护理做出重大贡献，尤其是在肿瘤学领域。

改变癌症检测和用液体活检治疗的景观

大多数癌症类型的早期发现仍然是一个巨大的挑战。下载此信息图，以了解有关液体活检的重要性，目标捕获富集面板的更多信息，以增强液体活检和液体活检的应用。

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癌症液体活检：前进的方法

尽管液体活检已在癌症生物学上广泛利用，以检测CFDNA，包括针对乳腺癌，卵巢，pros术和非小细胞肺癌的FDA清除测试，但研究继续扩大了可延伸的肿瘤和技术的曲目。

在过去的十年，安德鲁·戈德温，堪萨斯大学医学中心病理学和实验室医学系基因组学诊断教授兼部主任，KU癌症中心副主任一直在开发液体活检平台，以分析肿瘤脱落的各种材料，以改善患者关心。戈德温的工作桥接了基础科学研究与临床领域之间的“死亡谷”。“在被公认为研究领域之前，我开始参与转化医学。我职业生涯的主要重点是分子评估患者样本，以帮助指导其治疗，主要是癌症。我寻求可以增强早期发现，促进诊断和监测疾病负担和对治疗的反应的方法。液体活检是实现这些目标的特殊工具。

“当液体活检首先出现时，他们检测到CTC，然后进化为查看其他循环模型，例如CFDNA，现在是最近无细胞的RNA。Godwin继续说道：“在无法进行组织活检时，对CFDNA进行了液体活检测试的爆炸爆炸。” Godwin继续说道。除了他的广泛工作cfDNA在过去的十年中，戈德温对细胞外囊泡产生了兴趣。毫无疑问，CFDNA是肿瘤的极好的生物标志物。但是，我的理念是，我们可以通过检查肿瘤脱落的其他材料（例如细胞外囊泡。”细胞外囊泡是细胞释放的膜结合包装，它们表达了与其原始细胞相关的各种表面标记，并携带从RNA，蛋白质和代谢物的货物。细胞外囊泡可以根据其表面和货物含量作为癌症生物标志物。例如，他们可以携带藏有肿瘤突变的mRNA或与肿瘤病理生理学有关的生物分子。我们也可以利用它们早期癌症检测，，，，诊断，确定机制肿瘤入侵和耐药性，并监视对治疗的反应，”阐述了戈德温。

此外，戈德温实验室和同事正在开发微流体平台以隔离循环的癌症生物标志物，包括cfDNA要么细胞外囊泡。微流体设备由微米大小的通道和腔室组成，这些通道和腔室通过快速操纵少量液体来进行分析。“微流体平台为隔离生物标志物提供了许多优势，因为它们结合了捕获或富集的步骤，即CFDNA或细胞外囊泡的捕获或富集步骤，以及可以在“芯片上”执行的分子​​分析和/或量化步骤。因此，他们简化了分析过程。”

“微流体的另一个重要好处是能够使用少量的能力，因此只需要少量的患者生物流体样品。我们最近说明了使用微流体设备在仅在2个微灯中检测到来自2个微灯的血浆中的外泌体的可行性。卵巢癌患者，”戈德温解释了开创性的研究。卵巢癌很难早发现。它被称为低语的癌症，表现出女性倾向于忽略的症状。不幸的是，它通常是在诊断时广泛的，因此很难治疗和预后差。分析20的血浆卵巢癌患者与10年龄匹配的对照相比，表明表达叶酸受体α的细胞外囊泡有可能用作早期检测和进展的生物标志物。

Godwin和他的研究团队还在调查液体活检的潜力尤因肉瘤家族肿瘤家族，或简称ESFT。ESFT是骨骼或软组织的癌症，以染色体易位EWS-ET为特征。“虽然ews-et易位是ESFT的强烈分子诊断，不幸的是，它需要对肿瘤进行组织活检，这可能是疼痛或无法访问的。液体活检可以提供潜在的解决方案。我们可以检测到ews-etmRNA在细胞模型的细胞外囊泡中，最近证明了细胞外囊泡中的蛋白质组学特征为了诊断ESFT。”

戈德温（GodwinBRCA1和BRCA2突变载体。他谈到最终目标时说：“我可以设想快速敏感的液体活检测试，以筛查女性的卵巢癌风险增加。”“技术驱动科学和测试最终可以以护理点格式进行，患者在访问年度考试期间将直接获得结果。”

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器官损伤的液体活检：铺路通往可推广的平台

尽管癌症生物学和肿瘤学领域包括大量的液体活检研究，但仍有研究追求在其他领域扩大应用。“液体活检对于广泛的诊断应用很有用。除癌症外，还可以利用液体活检来监测器官损伤，这是我们引起的极大兴趣的区域。”Iwijn de Vlaminck，康奈尔大学生物医学工程教授的研究。“器官损伤可能会发生移植在期间传染性或免疫相关疾病和并发症。液体活检方法具有监测器官损伤的几个优势。首先，它是最小的侵入性，这会导致患者不适，因此可以纵向使用。其次，可以通过利用分子技术来表征和量化由受伤的器官释放到生物流体中的CFDNA分子来以非靶向格式应用液体活检。”

具体而言，De Vlaminck和他的团队指出了CFDNA根据不同分子特征衍生的。“器官损伤是在各种疾病过程中发生的常见现象。坏死或凋亡来自受伤器官的细胞将CFDNA溢出到循环中，我们检测到和分析，从而产生有关受影响组织和器官的信息。在末端器官衰竭或血液学癌症患者中移植后可能会发生器官损伤。感染会触发炎症反应，从而导致器官损伤。”

在较早的工作中，de vlaminck证明了供体衍生的cfDNA可以在器官受体的血浆中鉴定心和肺移植。在这两种情况下，对纯化的CFDNA进行了测序，以量化可归因于器官供体的分数，该分数与组织活检与宿主排斥相关。器官受体被置于免疫抑制方案上，以降低移植排斥的风险，不幸的是，这会增加患者对感染的敏感性。实际上，非人类CFDNA中存在巨细胞病毒，疱疹病毒和腺病毒序列，表明可能的感染。“最近我们报告了综合液体活检平台在同种异体造血细胞移植受者中分析CFDNA，以使血液学恶性肿瘤。我们利用CFDNA甲基化特征来追踪组织起源，确定受体中器官特异性损伤，并分析了供体到重点CFDNA的分数以评估移植物排斥。同时，我们确定了肿瘤来源的CFDNA中的突变，以评估癌症复发并进行CFDNA宏基因组分析以评估感染。” De Vlaminck解释说。分析来自27个造血细胞移植受者的170个血浆样品，发现固体器官衍生的血浆CFDNA升高，表明具有广义器官损伤，在移植与移植疗法疾病相关的一个月内，偶尔的受体免疫并发症患者中的免疫并发症。此外，复制了先前的发现，供体CFDNA的较高分数可以预测移植物，并且可以检测到病毒感染和癌症复发。

另一个重点de Vlaminck实验室是由于传染病而导致的器官损害。“我们对有和没有细菌或病毒的肾脏移植受者的尿液样品进行了研究尿路感染。当然，我们正如预期的那样，使用泌尿率CFDNA的宏基因组分析检测到感染剂。然而，在串联中，我们还发现了尿路感染患者的甲基化CFDNA特征表明病毒和细菌诱导的肾脏和膀胱组织损伤。”

De Vlaminck和他的团队还根据CFDNA甲基化特征来利用其液体活检平台，以监测器官损伤作为感染严重程度的替代性。Covid-19患者。“很早就大流行显然，需要诊断工具来评估重点是患者状态的Covid-19感染的严重程度。” De Vlaminck讨论了他的研究动机。“因此，我们研究了COVID-19患者血浆样品中器官损伤的CFDNA特征，与其他病毒感染和健康对照的患者患者相比。”含有甲基化特征的CFDNA暗示肺，肝脏和红细胞祖细胞损伤与严重的Covid-19有关。与世界卫生组织疾病进展的序数相关的总CFDNA，插管患者的疾病进展量表显着升高。

De Vlaminck认为，在CFDNA中持有的液体活检中持有的信息在研究中可能非常有用，最终是诊所。“目的是建立一个可概括的液体活检平台来进行数量和精确的器官损伤。这将是一种微创，快速且无靶的诊断工具，可以在单个测试中对患者的器官损害产生全面的描述。”

在过去的几年中，液体活检已从研究领域迅速发展为CFDNA的诊所，作为癌症的伴侣诊断。然而，研究继续扩大可容纳液体活检的肿瘤衍生含量的范围，可能会推导其他信息。此外，研究在癌症以外的其他地区追求液体活检平台，以扩大医学中的潜在应用。