“抽一管血”,就能发现你以后是否会患癌症?

最新的DNA科学可以将肿瘤类型与新疗法相匹配,很快,血液测试也许能够发现癌症的早期征兆。

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从血液检测中看到癌症早期症状

2018年夏天,49岁的斯塔尔·多尔比尔(Star Dolbier)因为左肺上有一个大肿块而住进了马里兰大学格林鲍姆癌症中心,她知道自己的情况非常糟糕,晚期肺癌的五年生存率仅为6%。此外,她可能必须要经历痛苦的活检手术(医生从她的胸壁切除她的肺部组织),并等待数周才能得到进一步结果。

因此,当她与新来的肿瘤医生会面时,多尔比尔惊讶地发现这个医学中心在进行研究试验,分析肿瘤在她的血液中脱落的微小癌症DNA片段。硅谷一家名为Guardant Health的公司所做的新测试结果在一周之内就可以出来。

结果表明,她是EGFR基因突变的15%肺癌患者的其中一员,这使她可以接受一种新药疗法,该疗法在几个月前刚刚被批准用于晚期非小细胞肺癌患者。

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通过检测患者血液中癌细胞的遗传痕迹,医学家可以为更轻松的诊断和更有效的治疗打开方便之门

该药物是新一代靶向疗法的一部分,根据患者独特的生物学功能发挥作用。部分得益于这种药物疗法,美国癌症协会于今年早些时候宣布,2016年至2017年癌症死亡率单年下降达到了最大,特别是肺癌人数巨减。2019年,美国近14300人因肺癌丧生。

一年半后,新药有效地治疗了多尔比尔的癌症,“因为发现了我的基因里有特定的突变且可以服用某种特定的药物,所以我现在可以过着正常的生活,” 多尔比尔说。

新治疗方案

多尔比尔的治疗过程体现了精准医学在肿瘤治疗中的潜力。新疗法中,医生利用患者的DNA更好地探查是什么导致了他们的疾病,并据此开出个性化的药物治疗方案,而不是采用一刀切的护理标准。分析人士预测,未来两年,新的个性化治疗数量将超过普通癌症治疗数量。截至2020年,已有针对30种癌症的靶向治疗药物。

作为创新的一部分,越来越多的癌症中心正在建立基因测序实验室,更多的肿瘤学家建议患者对他们的肿瘤组织进行基因测序。然而,科学家们也希望从血液中了解癌症的更深层次的秘密,他们坚信这些秘密可以提供有关患者癌症复杂性的更全面的信息。

波士顿Dana-Farber癌症研究所的肿瘤学家帕西·雅纳(Pasi A. Jänne)说:“一种肿瘤可能会告诉你一个信息,但并不是所有肿瘤都具有相同的基因改变,更何况它们还会不断因治疗而发生变异。事实上,肿瘤会把遗传信息脱落到血液中,并体现不同癌症在全身会发生什么事情,精准治疗的方向就由此决定。雅纳补充说,“目前已经有五种经批准的肺癌基因亚型精确药物。”

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Foundation Medicine的科学家为DNA提取准备患者样品

“我们现有的技术是成像扫描和手术组织活检,两者都很强大,但功能有限。”剑桥博德研究所癌症诊断中心副主任维克多·阿达尔斯泰因松(Viktor Adalsteinsson)说,“成像不能发现最小的癌细胞,这可能导致无定论的结果。手术活检具有侵害性且很痛苦,不能在整个护理过程中反复进行。”根据Nature Medicine2018年的一项研究,超过30%的非小细胞肺癌患者没有足够的组织进行标准检测。

“除了确定患者的基因突变以选择治疗方法外,肿瘤学家还在术后检查患者的血液,以查看是否在手术过程中清除了所有癌症,”阿达尔斯泰因松说,“这项新技术的目的是在新肿瘤长大到足以在常规扫描中检测出来之前就能够识别出复发癌症DNA的存在。”

血液检查能否在早期检测出癌症

该领域一直在等待的最大进步是在早期检测出癌症的能力。如果这项技术可以被开发出来,那么验血可能会成为每年体检的必检部分,我们或许可以知道癌细胞何时首次出现在体内,何时可以治疗。2016年,硅谷出现了一家开发这种早期检测技术的初创公司GRAIL,在杰夫·贝佐斯(Jeff Bezos)和比尔·盖茨(Bill Gates)等技术巨头的支持下,它已筹集了超过16亿美元的风险投资。

尽管GRAIL的首个产品距应用还有几年的时间,但现在已经有50多家公司投身在所谓的“液体活检”市场中。预计到2024年,这个市场将达到30亿美元。基因测序最早商用大约在十年前,现在被称为“非侵入性产前检查”。测序仪可以分析母亲血液中的胎儿DNA,并在怀孕9周初就检测出婴儿患有唐氏综合症的风险,以及其他几种遗传性疾病,科学家们还发现这项技术可能会标记出孕妇的癌症。

瑞士罗氏(Roche)制药公司于2018年率先获得FDA批准,进行液体活检测试,以鉴定出肺癌突变可以选择新药的患者。

10月,Guardant提交了FDA批准的Guardant 360测试,该测试分析了70多种癌症基因来确定治疗方案,该公司正在研究另一种治疗癌症复发的产品,并于去年秋天启动了一项针对大肠癌患者进行早期检测的研究。

2018年,JAMA肿瘤学对接受组织和血液检测的非小细胞肺癌患者进行的研究发现,82例患者发生了重要突变,而47例患者仅组织发生了突变。同年,总部位于波士顿的基因组测试公司Foundation Medicine获得了FDA的“突破性设备”称号,以加速批准液体活检的审批,该测试将分析324个基因和生物标记物,为转移性癌症患者的治疗提供依据。

液体活检在检测耐药性方面更胜一筹

弗雷德里克国家癌症研究实验室的科学家,以及普罗维登斯·圣约瑟夫健康分子基因组学实验室的科学家,正在对圣地亚哥基因测序仪制造商Illumina开发的一项新测试进行研究,该测试可以分析关键癌症中的523个基因。圣地亚哥的Epic 科学公司正在开发液体活检测试,以追踪癌细胞随着时间的推移发生的基因变化。当患者对特定疗法产生耐药性时,这些知识将提醒肿瘤学家要改变治疗方法。

“发现可能导致耐药的机制的能力在血液中可能比在组织中更好,”弗雷德里克国家癌症研究实验室分子表征实验室主任米奇·威廉姆斯(P. Mickey Williams)说。2019年,Nature Medicine对42位胃肠道癌症患者进行的一项研究发现,与分析同一患者基因多样化的多个肿瘤的组织样本相比,液体活检在检测这种耐药性方面更胜一筹。专家们说,这个现象解释了为什么有些患者对靶向疗法产生了抗药性,而这些疗法一开始可能对他们有很好的效果。

液体活检技术还需攻克难关

尽管液体活检有望改变癌症治疗,但一些专家表示,该技术仍有一些难题需要攻克,尤其是在早期发现方面。

俄勒冈州波特兰市普罗维登斯癌症研究所的分子病理学家卡洛·比弗利科(Carlo Bifulco)说,“并非所有的癌症都会以相同的方式在血液中释放DNA,这些癌症的信号可能很难被发现。另一个挑战是,基因测序技术非常灵敏,它也可以识别健康人的基因突变,但这些基因突变不会对他们的健康构成威胁。”

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液体活检有望改变癌症治疗

“会发生多少次虚假警报?”加州拉霍亚斯克里普斯研究所所长埃里克·托普(Eric Topol)问,“我们的细胞中有很多突变,但很少会变成癌症。我不希望它们导致许多不必要的焦虑和昂贵的诊断评估。一种更实用的方法是使用基因检测来识别高危患者,然后使用血液检测来进一步筛查他们。当癌细胞急剧扩散时,人们会死亡。但如果你可以在微观阶段(在医学扫描可以看到任何肿块之前)接触到它,那将可能阻止扩散,但我们还没达到这个技术。”

根据GRAIL的研究现状,我们距离技术突破真的很近,也许就是一到两年。 “我们可以通过早期发现在降低死亡率方面产生巨大影响,”首席医疗官兼对外事务主管约书亚·奥夫曼(Joshua Ofman)说,“我们的测试旨在检测任何癌症,并通过一次抽血检测出其在体内的位置。我们的目标是将错误率降到1%以内,事实上我们已经做到了。”

该公司正在使用一种研究甲基化或基因表达方式的技术,并结合机器学习算法对非癌症信号进行分类,计划在今年晚些时候会将最新研究结果反馈给医生和患者。

事实上,液体活检已经成为晚期癌症患者的主流医学的一部分。“许多癌症患者不知道除了器官活检和MRI、CAT扫描,还有另一种治疗方式。”托普说。

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