当病人出现可疑的肿块或症状时，医生可能做的第一件事就是进行组织活检——收集细胞进行密切检查。

在显微镜下检查细胞的形态可以确定是否存在癌症、显示出癌症的类型、并提供有关病人预后的线索。此外，组织活检样本的分子分析也可以发现一些信息，有助于指导个性化的治疗策略。

虽然组织活检对患者的护理很重要，但组织活检——可能需要使用大针头、内窥镜或开放性手术——是有创的、有一定风险、昂贵而痛苦。而且有些患者可能因为肿瘤不能接受组织活检，或者因为有其他健康状况而无法接受手术。

由于这些因素，患者难以重复进行活检。因此，对一些患者或者同一患者癌症的不同阶段，检测肿瘤组织（手术或者活检得到）是一种不切实际的方法，尤其随着肿瘤的发展来追踪肿瘤变化的阶段。尽管如此，肿瘤组织仍然是检测和获取癌症信息的金标准。

但研究人员一直在探索一种新的方法，这种方法有可能成为组织活检的补充，或者在某些情况下，可以作为组织活检的替代。这种方法通常被称为液体活检，它依赖于分析血液或尿液等体液中的肿瘤物质——分子以及整个细胞的碎片。

尽管人们普遍认为，液体活检最终会对患者的治疗产生重大影响，但该领域的大多数研究人员认为，围绕这一方法的科学仍在不断发展，重要的问题仍未得到解答。

“我认为推进这些液体活检检测的主要障碍是没有足够的临床验证，无法知道并确信我们用它们检测到的东西是有临床意义的，”美国癌症研究所（NCI）癌症预防部门的Lynn Sorbara博士说。

针对不同肿瘤分子的不同检测方法

100多年前，科学家们发现，肿瘤会将分子和细胞脱落到体液中。最近，研究人员表明，分析这些分子和细胞可以发现一些与组织活检提供的信息相同的信息。

液体活检的研究最近得到了进一步扩展，产生了一个全新的研究领域。来自不同专业领域的学术界和工业界的研究人员都在许多方面努力开发、完善和建立液体活检试验的临床用途。

不同的液体活检检测可以分析不同种类的肿瘤材料，如DNA、RNA、蛋白质、被称为外秘体的小囊泡和全细胞等。这些方法可以检测到各种体液中的分子或细胞，包括血液、尿液、脑脊液或唾液等。这些体液通常很容易获得，而且在大多数情况下，采集样本的过程比组织活检的创伤小，更容易重复。

NCI癌症治疗和诊断部癌症诊断项目经理Miguel Ossandon解释说，这一特点使液体活检有可能被用于组织活检不太适合的几项重要应用。

例如，液体活检可以用来监测癌症的发展，跟踪患者对治疗的反应，或者作为 “监测 “方法，用于那些已经完成治疗但疾病复发的高危人群。

“各种技术的出现使体液循环中的分子、细胞以及介于两者之间的所有东西都能进行更精确、更稳健的分析，这无疑表明，液体活检方法的令人兴奋的临床潜力更多的是一个“何时”而不是“如果”的问题，”NCI创新分子分析技术项目主任Tony Dickherber博士说。

最近，与分析血液中的肿瘤DNA（循环肿瘤DNA（ctDNA））相关的液体活检试验的研究激增，一些基于ctDNA的液体活检试验正在进行临床开发。

利用肿瘤DNA早期检测癌症

肿瘤会向血液中释放DNA片段，通过分析可以获得重要信息，为患者的护理提供参考。

基于ctDNA的液体活检的一个潜在应用是在早期阶段检测癌症，这时治疗可能最成功。 例如，在一些研究中，液体活检试验在患者被诊断为癌症的传统方法（如影像学检查）前几个月从患者的血液样本中检测到ctDNA。

但是，在这些研究中，这些测试有时会产生假阳性的测试结果——也就是说，当没有癌症发生时，也能检测到癌性DNA。

另一个担忧是，这些测试会检测到早期阶段的肿瘤，这些肿瘤不会生长得太快。有些生长得很慢的肿瘤永远不会对患者造成实际伤害。

治疗这些生长缓慢的肿瘤实际上可能弊大于利，”过度治疗的风险是早期癌症检测的主要担忧，”Sorbara博士指出。 “仅仅用液体活检来诊断某人的想法还没有得到验证。我们还处于早期阶段，还有很长的路要走，”她继续说道。

她补充说：”我们需要进行前瞻性队列研究，以真正确定患者血液中的ctDNA是否可以作为早期癌症的准确标志物。例如，需要研究来确定ctDNA的检测是否值得治疗，以及这种治疗是否能改善患者的预后。

NCI正在支持一项倡议，以推进液体活检技术的开发和验证，该技术可以检测早期癌症，将癌症与良性疾病区分开来，并识别快速和缓慢生长的癌症。该计划的一个主要目的是建立一个公私合作关系，将工程和临床专家聚集在一起，以实现这些目标。

展望未来，Sorbara博士设想，液体活检试验可能会被用于筛查高危人群的早期癌症，例如有遗传性癌症综合征的人。

或者，她继续说，它们可以与其他检查同时使用，如核磁共振成像等。例如，液体活组织检查可以作为健康人的常规筛查方法，用于识别那些可能患有早期癌症并有可能接受其他（可能更昂贵或侵入性）筛查的人。

肿瘤DNA可能有助于癌症精准治疗

基于ctDNA的液体活检也有希望通过识别个体癌症的独特分子特征来指导精准医学治疗。在几项研究中，液体活检发现了ctDNA突变，有可能被用来确定最佳的治疗方法。

例如，加州大学圣地亚哥摩尔斯癌症中心的研究人员分析了168名不同类型癌症患者的血液样本，包括脑癌、肺癌和乳腺癌。对于58%的参与者，研究人员发现至少有一种癌症相关的ctDNA突变。对于这些患者中的大多数人来说，食品和药物管理局（FDA）批准的药物可用于治疗具有该特定突变的癌症。

其他研究证明了大规模使用基于ctDNA的液体活检来鉴定患者癌症中的DNA突变的可行性。例如，研究者们使用Guardant360——一种可以分析血液样本中的70个癌症相关基因的商业化测试——来鉴定15000多名患者的ctDNA中的突变。研究人员发现，对于大多数患者来说，液体活检试验所鉴定的基因突变与组织活检试验所鉴定的基因突变是一致的。

2016年，FDA批准了一种名为cobas® EGFR突变试验的液体活检试验，用于检测肺癌患者ctDNA中的EGFR基因突变。该检测的目的是为了识别可能成为厄洛替尼(Tarceva®)®和奥司马替尼(Tagrisso®)®靶向疗法的候选患者，该疗法可以靶向攻击具有EGFR突变的癌细胞。由于该检测可能会产生假阴性的检测结果，因此，如果液体活检结果为阴性（意味着没有检测到EGFR突变），FDA建议进行组织活检。

许多其他的液体活检都进入商业化检测领域，但还没有经过科学家的严格测试。临床医生和研究人员仍在确定这些检查的局限性，更重要的是，这些检查是否能给患者带来临床益处。例如，使用液体活检试验来帮助选择治疗方法是否能改善患者的治疗效果，目前尚不清楚。

用肿瘤DNA监测治疗反应

基于ctDNA的液体活检由于是无创性的，而且容易重复，因此，在治疗期间和治疗结束后，基于ctDNA的液体活检可能有助于监测患者对治疗的反应。临床医生希望通过追踪患者对治疗的反应，可以实时调整治疗方案。换句话说，如果检测显示治疗无效，可以停止或调整治疗。

NCI癌症研究中心的医学博士Mark Roschewski解释说，CT扫描等影像技术目前被用于跟踪某些癌症类型的患者的治疗反应，但它们的灵敏度不足以检测到肿瘤大小的微小变化，而且它们往往很昂贵。

作为一种潜在的替代方法，Roschewski博士和他的同事们测试了一种液体活检检测来跟踪淋巴瘤患者的治疗反应的能力。他们显示，ctDNA的变化与化疗的阳性反应相关 此外，他们能够使用ctDNA模式来检测一些患者的疾病何时复发，比通过CT扫描还早几个月。

“在我们的研究中，液体活检试验比成像技术要敏感得多，”Roschewski博士说。

同样，NCI的其他研究人员将ctDNA水平的变化与患者对免疫治疗治疗的反应相关联。他们发现，他们可以在治疗开始后2周内检测到这些变化。他们解释说，拥有一个早期的疗效指标可能是非常有帮助的，因为通常只有一小部分患者对免疫疗法治疗有反应。

液体活检检查的额外优势是提供有关癌症的分子信息，在治疗过程中和治疗后会发生变化。——Brian Sorg博士。

“液体活检检测有一个额外的优势，那就是提供有关癌症的分子信息，在治疗过程中和治疗后会发生变化。”同样是NCI癌症治疗和诊断部门的Brian Sorg博士说。这些额外的信息有可能帮助医生追踪耐药性的发展，并做出更多的个性化治疗决策。

例如，虽然大多数肺癌患者最初对一类名为酪氨酸激酶抑制剂的药物治疗有反应，但大多数患者在开始治疗后的1或2年内会产生耐药性。

在一项研究中，研究人员分析了对某些酪氨酸激酶抑制剂耐药的肺癌患者的ctDNA中的突变。他们从80%的参与者中检测到了导致ctDNA中耐药的基因突变。

研究人员指出，还需要一项单独的研究，以确定液体活检检测是否能识别出肿瘤有这种突变的患者，以及谁最有可能从不同的治疗中获益。

根据美国临床肿瘤学会（ASCO）和美国病理学家学院（CAP）发布的专家评审报告，大多数液体活检检测还没有准备好在临床癌症护理中常规使用。根据对77项液体活检研究的分析，该组织得出结论，大多数旨在跟踪治疗反应的液体活检试验需要更多的证据来确认这些检测是否能正确地识别出特定治疗可能有效的患者。他们写道：”关于这些检测的有效性的证据 “仍在不断涌现。

基于ctDNA的液体活检的局限性

虽然基于ctDNA的液体活检有许多潜在的应用，但也有一些局限性。

大多数癌症类型缺乏成熟的生物标志物（如特定的DNA突变），使科学家能够通过ctDNA识别和跟踪疾病。例如，一种常用于追踪晚期胰腺癌的生物标志物被认为是不可靠的，不能用于早期发现疾病。

“虽然检测体液中ctDNA的技术已经有了很大的进步，但确定许多癌症类型的合适的生物标志物所需的知识却没有。”Dickherber博士说。

而且DNA突变即使在同一种癌症类型的患者中也有不同，因此，尽管某种特定的突变可能是一种癌症类型的常见突变，但许多癌症类型的患者可能没有这种突变。 这给鉴定每种癌症类型和阶段的ctDNA生物标记物的挑战增加了一层复杂性。

Ossandon说，一个可能的解决方案可能涉及到将组织和液体活检结合起来。 他解释说，首先，组织活检可用于识别个体肿瘤的独特生物标志物，然后液体活检试验可用于追踪这些生物标志物。

另一个限制是，血液中的ctDNA可能无法真正代表实际肿瘤中的DNA，因此，可能不是指导临床决策的最佳信息来源。 Sorg博士解释说，肿瘤是异质性的，即单个肿瘤中不同癌细胞之间的DNA突变是不一样的，而且目前还不知道ctDNA是从整个肿瘤中释放出来的，还是仅从肿瘤的某些部分释放出来的。

Sorbara博士说，目前还不知道ctDNA中发现的突变是否是 “驱动型 “突变——那些在癌症的生物学中发挥重要作用的突变。 相反，它们可能是 “乘客 “突变，即伴随着癌症的发展，但并不控制癌症的生长。

ASCO和CAP的审查还发现，大多数液体活检的结果与组织活检的结果并不完全吻合，使人对这些新的检测结果的准确性提出质疑。 专家们指出，这种不一致可能是由于生物学上的差异（例如血液和组织样本之间的差异）或测试的局限性造成的。

“可能最大的悬而未决的问题是，液体活检试验是否能提高患者的存活率，”Roschewski博士说。 意思是说，使用液体活检试验来检测早期癌症、选择治疗方法或跟踪疾病进展，最终是否能延长患者的生存期或提高生活质量？

包括ASCO和CAP专家在内的许多研究者都认为，需要进行前瞻性分析液体活检检测对临床结果影响的研究。

例如，斯坦福大学和NCI正在牵头开展一项临床试验，评估根据组织或液体活检检测所识别的分子信息，对接受靶向治疗的患者进行临床反应和总体生存率的评估。 截至2017年10月，该试验目前正在招募转移性实体瘤的成人患者。

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