以液态生物检体技术找出血液中片段 DNA 所代表的意义
液态生物检体正蓬勃发展
采集生物检体的传统方法多具侵入性且可能引发副作用，故研究人员及临床医师无不希望提升液态生物检体 (liquid biopsy) 检验技术之运用范围与准确性，来为诊断和治疗癌症提供更准确而低风险的监测。目前液态生物检体技术主要聚焦在侦测和分析体液中的循环肿瘤细胞 (circulating tumor cells，CTCs)、循环肿瘤 DNA (circulating tumor DNA，ctDNA)、与胞外小体 (exosome) 等。而当中又以 DNA 和 RNA 片段 的检测和分析特别受到瞩目，未来也可望搭配次世代定序技术得到更即时而详尽的结果。
血中的游离 DNA 透露出癌细胞踪迹
Bettegowda 等人在 2014 年发表的研究成果指出，除了脑部肿瘤以外，82% 发生转移的固态肿瘤都可在患者血液中找到相关的 ctDNA，而 75% 的卵巢癌、大肠癌、膀胱癌、胃癌、和食道癌末期患者的血液中也能找到 ctDNA (注 1)。不过这类患者早已知道罹患癌症，从液态生物检体检测 ctDNA 的诊断意义不大；但是在关键的早期癌症患者，只有 55% 可从血液侦测到 ctDNA (注 1)。当然，这可能与现有技术的限制相关，因为现在以 PCR 为主的侦测技术只能针对已知并有设计引子的肿瘤基因变异进行检测，侦测的范围有限且敏感性与特异性也有待加强。这也是为什么液态生物检体的检测尚未在临床上普及，但随着次世代定序的成本快速下降而电脑处理速度飞快提升，未来的发展趋势是直接完成液态生物检体所有核酸序列的定序，再与已知的肿瘤细胞基因体数据库进行比对。这样的做法既完整又敏感，应有助于提升早期发掘、早期处置癌症的理想治疗模式。
DNA 片段长度与其他非序列资讯可帮助判断循环 DNA 来源与可能罹患的疾病
不过在次世代定序技术成本落入理想区间之前，研究人员也运用许多创新概念分析 ctDNA 在序列以外可提供的其他资讯，如 DNA 片段长度比例的变化、核小体指纹 (nucleosome fingerprint)、甲基化差异 (methylation changes)、复制数变异 (copy number aberration，CNA)、与染色体重组 (chromosomal rearrangements) 等。举例来说，来自正常细胞的 DNA 片段长度一般较长而完整，而来自肿瘤细胞的片段较短而破碎 (注 2-4)，因此从检体中的片段长度即可研判患者是否罹癌；不过其效力尚不足以判断患者罹患何种癌症。Snyder 等人的研究成果在这方面可提供辅佐：该研究团队发现各细胞 DNA 缠绕成核小体 (nucleosome) 的方式略有差异，透过分析血液中 DNA 碎片的核小体指纹有助于回推其来自何种组织或肿瘤 (注 5)。而 Lo 等人的研究则显示在非转移性肝癌、乳癌、肺癌、鼻咽癌、平滑肌瘤、与神经内分泌肿瘤患者的血液中，悬浮 DNA 有甲基化低下 (hypomethylation) 的情形，且这种检验方式用于诊断非转移性癌症患者可达到 74% 的敏感性和94%的特异性 (注 6)。或许这些创意检测方式在未来会被次世代定序取代，但是这些技术若能在时间、价格、操作简易性、和结果判读方便性可持续提升，相信仍会在临床医疗占有一席之地。
以 ctDNA 预测癌症复发
除了及早对癌症进行诊断，ctDNA 也可能运用在侦测癌症的复发与转移。2015 年发表的研究中，Olsson 等人运用 dPCR (digital PCR) 检测循环 DNA 的染色体重组情形，结果显示相较于传统方法， dPCR 在20 名原发性乳癌患者平均可提早 11 个月侦测到转移情形 (注 7)。而在另一篇研究中，Turner 的研究团队也利用 dPCR 搜寻拥有特殊基因突变的 ctDNA，平均可提早 8 个月侦测到乳癌复发情形 (注 8)。台湾的乳癌五年存活率约 82.6%，相较于欧美高达 93% 的五年存活率，确实有长足的进步空间。若能透过上述检验方式及早发现高复发 / 高转移风险的病人，就有机会调整现行治疗计画或增加追踪频率，对于预后和存活率的改善应该会有所帮助。
体液中的悬浮密码还有更多潜力等待开发
Turner 的研究团队目前开始了一项临床试验，企图以 ctDNA 资讯来判断乳癌患者是否适用癌症免疫疗法 (immuno-oncology therapy)。2015 年在 Cancer Cell 期刊发表的研究则带来更惊人的讯息：血小板会吞入血中带有肿瘤 RNA 的小泡，而分析这些血小板所携带的肿瘤 RNA 可达到 96% 的检测准确率，更可判断 71% 的研究对象之肿瘤来源 (注 9)。除了血液之外，尿液、鼻涕、眼泪等体液也都含有悬浮 DNA 与 RNA，或许再不久就能从这些更容易取得的液态生物检体获得检测和治疗癌症所需的资讯，更加提升检验的方便度和安全性！
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参考文献：
1. Bettegowda C et al. Sci Transl Med 2014; 6:224ra24.
2. Gao YJ et al. Clin Chem Lab Med 2010; 48:1651-6.
3. Mouliere F et al. PLoS One 2011; 6:e23418.
4. Jiang P et al. Proc Natl Acad Sci U S A 2015; 112:E1317-25.
5. Snyder MW et al. Cell 2016; 164:57-68.
6. Chan KC et al. Proc Natl Acad Sci U S A 2013; 110:18761-8.
7. Olsson E et al. EMBO Mol Med 2015; 7:1034-47.
8. Garcia-Murillas I et al. Sci Transl Med 2015; 7:302ra133.
9. Best MG et al. Cancer Cell 2015; 28:666-76.
