肿瘤的液体活检技术

肿瘤的液体活检技术精准诊断与个性化治疗的未来第一章肿瘤诊断的挑战与液体活检的崛起传统组织活检的局限性侵入性强异质性难题监测困难穿刺或手术取样给患者带来明显痛苦和不适肿瘤内部存在显著的基因异质性单点取样复发和转移的监测需要频繁活检但实际操,,感，部分患者因恐惧而延误诊断操作风险如同盲人摸象，无法全面反映肿瘤的整体作困难重重患者难以承受反复的侵入性操包括出血、感染等并发症，对于体质虚弱的基因图谱不同部位的肿瘤细胞可能携带不作，某些部位如脑部、肺部深处的肿瘤更是患者尤为不利同的突变特征难以触及传统活检的痛点液体活检革命性的非侵入性检测操作简便无痛动态实时监测仅需抽取毫升血液或其他体可以根据治疗需要多次重复采样，10-20液样本，如同常规体检抽血一样简实现对肿瘤状态的连续跟踪这种单快捷患者无需承受穿刺或手术动态监测能力使医生能够及时调整的痛苦，极大降低了心理负担和身治疗方案，提高治疗效果体创伤全貌信息捕获年首次发现血液中肿瘤细胞18691年1869澳大利亚医生托马斯阿什沃思首次在显微镜下观察到血液中的循环肿瘤·细胞（），开启了液体活检研究的历史篇章CTC2世纪中期20科学家开始深入研究的生物学特性，但受限于技术手段，检测灵敏度CTC和特异性难以满足临床需求3世纪初21分子生物学和基因测序技术的飞速发展，使得液体活检从理论走向实践，检测技术实现重大突破4年至今2016批准首个液体活检产品上市，标志着技术成熟并进入临床应用阶段FDA近年的探索终于结出硕果，惠及无数患者150第二章液体活检的核心技术与标志物液体活检的成功依赖于对循环肿瘤标志物的精准捕获和分析本章将深入解析循环肿瘤细胞、循环肿瘤等关键标志物的特性，以及检测这些微量物质所需的尖端技术平DNA台关键标志物循环肿瘤细胞（）与循环肿瘤（）CTC DNActDNA循环肿瘤细胞（）循环肿瘤（）CTC DNActDNA肿瘤细胞从原发或转移病灶脱落进入血液循环系统这些流浪的肿瘤细胞携带完整的蛋白质、肿瘤细胞凋亡或坏死时释放入血的DNA片段，通常长度为150-200个碱基对ctDNA携带肿瘤特RNA和DNA信息，是肿瘤转移的关键媒介通过捕获和分析CTC，可以了解肿瘤的生物学行为和异性的基因突变、甲基化模式等分子特征，半衰期约2小时，能够实时反映肿瘤的动态变化转移潜能检测意义CTC和ctDNA作为互补的标志物，共同构建了液体活检的技术基础CTC提供细胞层面的信息，可进行培养和功能研究；ctDNA则便于进行大规模基因组学分析，两者结合使用能够显著提高检测的准确性和全面性的检测难点与技术突破CTC1-

100.001%稀有度比例极低毫升血液中仅含个，而白细胞数量达数百万个，如同在人海中在血液细胞中的占比不足千万分之一，对检测技术的灵敏度提出极高11-10CTC CTC寻找特定个体要求物理筛选免疫磁珠捕获单细胞分析利用与正常血细胞在大小、密度、变形利用表面特异性标志物（如）与捕获的可进行体外培养、免疫荧光染CTC CTCEpCAM CTC能力等物理特性上的差异，通过微流控芯片过磁珠偶联的抗体结合，通过磁场分离富集目标色、基因组和转录组测序等深度分析单细胞滤或密度梯度离心进行分离这种方法不依赖细胞批准的系统就是基于测序技术能够揭示的异质性特征，为精FDA CellSearchCTC于抗体，可以捕获各种类型的这一原理，成为临床应用的金标准之一准治疗提供依据CTC检测技术的飞跃ctDNA01数字（）PCR dPCR将反应体系分割成数千至数百万个独立反应单元，每个单元独立进行PCR扩增通过统计阳性反应单元的数量，实现对低丰度突变的绝对定量检测，无需标准曲线

0.01%02技术BEAMing将DNA分子包裹在微珠上进行乳液PCR扩增，然后用荧光标记的探针检测特定突变该技术灵敏度极高，能够在大量野生型DNA背景下检测罕见突变检测下限现代技术可检测1:10,000以下的基因突变比例，相当于在一万个正常DNA分子中找到一个突变分子03二代测序（）NGS通过大规模平行测序，同时检测数百个基因位点的突变、插入、缺失等变异NGS不仅灵敏度高，还能提供全面的基因组信息，是液体活检的主流技术平台

99.9%特异性通过优化算法和实验流程，技术特异性接近100%，有效降低假阳性率里程碑事件2016年，FDA批准罗氏公司的cobas®EGFR MutationTest v2，成为首个获批用于指导非小细胞肺癌靶向治疗的血液ctDNA检测产品，标志着液体活检正式进入临床应用时代高灵敏度基因检测液体活检技术的核心在于从海量的正常背景中识别出极微量的肿瘤信号先进的测序平台和生物信息学算法使这一看似不可能的任务成为现DNA实，为精准医疗奠定了坚实基础多组学联合分析外泌体、蛋白质标志物与代谢组学外泌体蛋白质标志物代谢组学细胞分泌的直径纳米的囊泡，传统的肿瘤标志物如、、分析血液中小分子代谢物（如葡萄30-150CEA CA19-9富含（包括、、等仍具有重要价值新兴的蛋白糖、氨基酸、脂肪酸等）的变化模RNA mRNAmiRNA AFP）、蛋白质和脂质外泌体是质组学技术能够同时检测数百种蛋白式肿瘤细胞的代谢特征与正常细胞lncRNA细胞间通讯的重要媒介，肿瘤细胞释的表达水平，发现新的诊断和预后标显著不同，代谢组学提供了独特的诊放的外泌体携带促进转移和免疫逃逸志物断视角的分子信号多组学融合的优势不同层面的分子信息相互补充验证，提高检测的准确性和可靠性•单一标志物可能受多种因素干扰，多组学整合能够降低假阳性和假阴•性机器学习算法整合多维数据，构建更强大的诊断和预测模型•早期筛查阶段，多组学联合可显著提升对早期肿瘤的检出率•第三章液体活检的临床应用与未来展望液体活检技术已从实验室走向临床，在癌症早期筛查、治疗监测、预后评估等多个场景展现出巨大潜力本章将展示液体活检在不同癌种中的应用实例，以及技术发展的未来方向早期诊断与多癌种筛查一次检测，多种癌症组织溯源技术提前预警能力仅需10毫升血液样本，即可同时筛查肺癌、肝通过分析ctDNA的甲基化模式和突变特征，AI临床试验数据显示，液体活检能够在影像学检癌、结直肠癌、胃癌、食管癌、胰腺癌、乳腺算法能够推断肿瘤的组织来源，准确率超过查发现肿瘤之前数月至一年检测到分子水平的癌、卵巢癌、膀胱癌等9种常见恶性肿瘤90%这对于发现原发灶不明的转移癌具有重异常信号，为早期干预争取宝贵时间要意义公司的多癌早检测试GRAIL Galleri®这是目前最先进的多癌种筛查产品之一，基于cfDNA甲基化模式分析，可检测50多种癌症类型大型临床研究PATHFINDER显示，该测试在无症状人群中检出多种早期癌症，假阳性率低于1%尽管敏感性随癌症类型和分期不同而变化，但对于高死亡率癌症如胰腺癌、卵巢癌等显示出良好的检出能力非小细胞肺癌（）中的应用突破NSCLC分期系统TNMB中国医学科学院肿瘤医院陈克终教授团队于2024年在Science Bulletin发表重要研究，1提出在传统TNM分期基础上增加B（Blood，血液）维度，整合ctDNA检测信息TNMB分期系统能够更精准地预测患者预后，指导个体化治疗决策，相比传统分期显著提升预后评估的准确性靶向治疗耐药监测EGFR突变是NSCLC最常见的驱动基因，靶向药物如吉非替尼、奥希替尼疗效显著但2患者常在治疗6-12个月后出现耐药通过定期液体活检监测ctDNA中EGFR T790M等耐药突变的出现，可在影像学进展前数周发现耐药迹象，及时调整治疗方案，换用三代EGFR-TKI或其他治疗策略替代样本应用部分肺癌患者因肿瘤位置深在或身体状况不佳而难以获取组织样本研究表明，胸腔积3液、心包积液等浆膜腔积液中富含肿瘤细胞和ctDNA，可作为液体活检的优质替代样本积液样本中肿瘤DNA含量通常高于血液，检测灵敏度更高，为临床提供了灵活的选择乳腺癌精准治疗中的液体活检预后评估检测MRD术后阳性患者复发风险显著高于阴性微小残留病灶（ctDNA MinimalResidual Disease,患者多项研究显示，状态是独立的）是指手术或治疗后体内残留的微量肿ctDNA MRD预后因素，可用于识别高危人群，指导辅助治瘤细胞液体活检能够在影像学无法检出的水疗决策平发现，预警早期复发MRD治疗指导疗效监测阳性乳腺癌患者可通过液体活检监测HER2新辅助化疗和靶向治疗期间，水平的ctDNA扩增状态和耐药突变三阴性乳腺癌患HER2动态变化反映了肿瘤对治疗的反应ctDNA者可检测突变，指导抑制剂的使BRCA PARP快速下降提示疗效良好，持续升高则可能需要用液体活检还助力免疫治疗的疗效预测和监调整方案测国内外多家领先实验室和医疗机构正在积极推动液体活检在乳腺癌全程管理中的应用例如，安德森癌症中心、纪念斯隆凯特琳癌症中心等顶级医MD疗机构已将液体活检纳入乳腺癌临床路径，指导个体化治疗和随访监测精准医疗的关键液体活检让我们能够实时了解肿瘤的分子变化，就像给医生装上了透视眼这种动态监测能力是传统组织活检无法比拟的，它让精准治疗从理念变为现实动态监测与复发预警临床应用场景小时月26-12术后监测半衰期提前预警窗口ctDNA手术切除肿瘤后定期检测ctDNA，评估手术是否彻底清除肿瘤，监测微小残留病灶超短的半衰期使ctDNA能够实时反ctDNA阳性信号通常比影像学复发治疗期间映肿瘤的最新状态，避免滞后效早半年至一年出现，为临床干预提应供充足时间化疗、放疗或靶向治疗过程中监测ctDNA水平变化，及时评估疗效，优化治疗方案长期随访90%完成治疗后的患者需长期随访监测复发液体活检相比影像学检查更加便捷、经济，可预测准确率提高随访依从性术后ctDNA持续阳性患者的复发率可达90%以上，阴性患者复发率则显著降低前瞻性研究多项临床试验正在探索基于ctDNA引导的早期干预策略例如，英国皇家马斯登医院的研究显示，ctDNA阳性的结直肠癌患者接受早期强化治疗后，复发率显著降低未来，液体活检有望成为常规随访监测的标准手段案例分享肺癌患者突变靶向治疗MET患者背景86岁高龄女性患者，确诊非小细胞肺癌考虑到年龄和体能状况，传统化疗可能带来严重副作用，影响生活质量家属希望寻找更温和有效的治疗方案液体活检检测通过血液样本进行全面的基因检测，发现MET基因14号外显子跳跃突变（MET exon14skipping）这是一种罕见但可靶向治疗的驱动基因变异，为患者提供了新的治疗选择靶向治疗方案开始口服特泊替尼（Tepotinib），一种高选择性MET抑制剂患者耐受性良好，无严重不良反应，避免了化疗的恶心、脱发、骨髓抑制等副作用治疗效果与生活质量持续治疗18个月，肿瘤得到有效控制，影像学显示病灶缩小患者保持良好的体能状态，能够参与家庭活动，享受与孙辈相处的时光液体活检帮助我们找到了最适合母亲的治疗方案她不用承受化疗的痛苦,仍然能够保持生活的尊严和快乐这项技术真正体现了医学的人文关怀——患者家属液体活检的优势总结无创便捷仅需简单抽血，操作快速安全，患者接受度高适合多次重复采样，便于长期动态监测，特别适合老年、体弱或不适合手术活检的患者群体反映全貌血液循环全身，可同时捕获原发灶和多处转移灶的信息克服肿瘤异质性限制，提供更全面的基因组图谱，避免了单点活检的片面性实时动态ctDNA半衰期仅2小时，能够实时反映肿瘤的最新分子状态治疗期间可频繁监测，及时发现耐药或复发信号，为治疗调整争取时间精准指导识别可靶向的驱动基因突变，匹配精准治疗方案预测治疗反应和预后，优化临床决策支持个体化医疗，提高治疗效果，减少过度治疗技术与临床挑战灵敏度瓶颈特异性挑战早期肿瘤释放的或量极少，血液中含量可能低至血液中存在来自正常组织的游离，某些良性疾病、炎症或衰老也ctDNA CTC

0.01%DNA甚至更低现有技术虽已取得巨大进步，但对于极早期肿瘤和某些低会引起基因变异如何准确区分肿瘤来源和非肿瘤来源的信号是关键释放量的癌种（如脑瘤），检测灵敏度仍需进一步提升假阴性风险难题假阳性可能导致不必要的进一步检查和心理负担，需要更精准可能导致漏诊，延误治疗时机的生物信息学算法和临床验证标准化不足成本壁垒样本采集、处理、储存、检测流程在不同实验室间存在差异，影响结液体活检涉及高端测序平台、昂贵的试剂耗材和复杂的生信分析，单果可比性和重复性检测平台、试剂、阈值设定、数据分析方法缺乏次检测费用可达数千至上万元高昂的成本限制了技术在基层医疗机统一标准需要建立国际或国内统一的技术规范和质控体系，确保检构和资源匮乏地区的推广尽管随着技术成熟和规模化，成本逐步下测质量和临床可靠性降，但距离全民可及仍有距离克服这些挑战需要科研、临床、产业和政策制定者的共同努力持续的技术创新、大规模临床验证、标准化建设和成本控制是推动液体活检走向成熟和普及的关键规范化与标准化建设01国家级共识发布2025年，国家癌症中心联合多学科专家发布《多癌种联合筛查专家共识》，明确液体活检在筛查、诊断、治疗监测中的应用规范和技术标准该共识覆盖样本采集、质控要求、检测平台选择、结果解读等全流程02技术标准制定中华医学会检验医学分会等机构制定ctDNA、CTC检测的行业标准，规范样本前处理流程、DNA提取方法、文库构建质控、测序深度要求等关键环节建立质控物质和参考品，确保不同实验室结果的一致性和可追溯性03生信分析规范统一变异判读标准和临床意义分级（致病性、可能致病性、意义不明等）建立中国人群特异性的基因变异数据库，减少假阳性推广标准化的生信分析流程和软件工具，提高数据解读的准确性04产学研协作科研机构、医疗单位和企业联合开展多中心临床研究，验证技术的临床效用推动技术转化和产品注册审批，加速创新检测方法从实验室走向临床应用建立开放共享的数据平台，促进经验交流和协作创新未来发展方向赋能数据解读大规模临床验证成本下降与普及AI深度学习算法整合多组学数据，构建强大的预测开展前瞻性、多中心、大样本的随机对照试验，测序技术持续进步，试剂耗材成本逐年降低自模型能够从海量基因数据中识别复杂的模式严格评估液体活检的临床效用和卫生经济学价动化和规模化生产进一步降低单次检测成本开AI和生物标志物组合，提高诊断准确率自然语言值验证液体活检指导的治疗策略能否真正改善发更经济的检测平台和简化的工作流程，适合基处理技术辅助临床报告生成和知识库构建计算患者预后和生存质量探索最优的检测频率、时层医疗机构政府和医保支持，将液体活检纳入机视觉技术优化识别和分类间节点和决策算法积累真实世界证据，支持临高危人群筛查和常规随访项目，实现全民癌症早CTC床指南更新和医保覆盖筛的愿景智能赋能液体活检人工智能与液体活检的结合代表着精准医疗的未来方向能够处理和解读人类难以理解的高维复杂数据，从中挖掘出诊断和治疗的关键线索这AI种跨学科融合将加速液体活检技术的成熟和临床转化政策与产业支持政府研发投入国家科技重大专项、重点研发计划持续支持液体活检技术创新资助新型标志物发现、检测技术优化、大队列研究等项目建设国家级肿瘤基因组学和液体活检研究中心，汇聚顶尖人才和资源加强基础研究与临床转化的衔接，缩短从实验室到临床的周期医企协同创新三甲医院与生物技术企业深度合作，共建联合实验室和转化医学中心医院提供临床样本、病例数据和应用场景，企业提供技术平台和产品化能力联合攻关关键技术瓶颈，加速创新产品研发和临床验证建立利益共享机制，促进成果转化和产业化数据库建设建立国家级肿瘤标志物数据库，整合基因变异、临床病理、治疗随访等多维信息覆盖中国人群特异性的遗传背景和疾病谱特征实现数据共享和开放访问，支持科研和临床应用应用大数据和AI技术挖掘数据价值,发现新的生物标志物和诊疗靶点监管与审批优化药监部门优化创新医疗器械审评审批流程，开辟绿色通道制定适合液体活检产品特点的评价标准和注册指南加强上市后监测和真实世界研究，持续评估产品性能和安全性平衡创新激励与质量监管，确保患者用上安全有效的新技术伦理与患者关怀隐私保护基因信息属于高度敏感的个人数据必须建立严格的数据安全和隐私保护机制，防止基因歧视和信息泄露患者对自己的基因数据享有知情权、控制权和删除权相关机构应遵守法律法规，获得患者知情同意后才能采集和使用数据心理支持液体活检结果可能引起患者焦虑和心理压力，特别是检出阳性信号或意义不明的变异时医生应充分解释检测的意义、局限性和后续建议，避免过度解读和不必要的恐慌提供专业的遗传咨询和心理疏导服务，帮助患者正确理解和应对结果知情同意人文关怀的重要性液体活检不仅是技术创新,更体现了医学的人文精神早诊早治延长生命，无创检测减少痛苦，精准治疗提升生活质量技术进患者接受液体活检前应充分了解检测目的、方法、可能的结果及其含义、数据步的最终目的是让患者受益，让更多人拥有健康和尊严使用范围等签署知情同意书,确保自主决策权对于健康人群的早期筛查，更需谨慎，避免过度医疗化和造成不必要的心理负担结语液体活检引领肿瘤诊疗新时代从概念到现实精准医疗的桥梁从1869年首次发现循环肿瘤细胞，到21世液体活检是连接基础研究与临床应用的关纪液体活检技术的成熟应用，人类经历了键桥梁它让医生能够看见肿瘤的分子150年的探索历程滴血验癌从科幻般的面貌，根据基因图谱量身定制治疗方案梦想变为临床现实,得益于分子生物学、基实现了从千人一方到一人一方的转因测序、生物信息学等多学科的交叉融合变，让精准医疗从概念走向实践，真正惠和持续创新及患者未来可期尽管仍面临技术、临床、成本等多方面挑战，但液体活检的发展前景令人振奋随着技术不断成熟、成本持续下降、临床证据日益充分，液体活检有望成为肿瘤防治的常规手段期待在不久的将来，每个人都能便捷地享受这项技术，实现癌症的早发现、早诊断、早治疗，最终降低癌症死亡率，提升全民健康水平液体活检代表着肿瘤诊疗的未来方向让我们携手努力，推动技术创新和临床转化，共同迎接肿瘤防治的新时代，为患者带来更多希望和更好的明天致谢科研工作者致敬所有在液体活检领域辛勤耕耘的科学家和研究人员你们的基础研究和技术创新为临床应用奠定了坚实基础临床医生感谢每一位将液体活检技术应用于临床实践的医生你们的探索和反馈推动了技术的完善和规范化患者与家属特别感谢参与临床研究的患者和家属你们的信任和支持是推动医学进步的重要力量同时感谢国家癌症中心、各大三甲医院、科研院所和生物技术企业的大力支持正是在产学研医各方的共同努力下，液体活检技术才能快速发展并惠及广大患者让我们继续携手前行，为攻克癌症这一人类健康的重大挑战而不懈奋斗参考文献与资料来源12权威共识与指南重要研究论文•国家癌症中心.《多癌种液体活检联合筛查专家共识2025版》陈克终等.TNMB分期系统在非小细胞肺癌中的应用.Science Bulletin,2024•中华医学会检验医学分会.《循环肿瘤DNA检测专家共识2018》•中国临床肿瘤学会.《液体活检在肿瘤精准诊疗中的应用指南》Wan JCMet al.Liquid biopsiescome ofage:towards implementationofcirculating tumourDNA.Nature ReviewsCancer,2017Cristiano Set al.Genome-wide cell-free DNAfragmentation inpatientswith cancer.Nature,201934临床试验与报道数据库与平台•英国皇家马斯登医院.ctDNA引导的结直肠癌术后治疗临床试验•ClinVar:临床相关基因变异数据库•GRAIL公司.Galleri®多癌早检PATHFINDER研究•COSMIC:癌症体细胞突变目录•科技日报、健康报等权威媒体关于液体活检技术的系列报道•OncoKB:肿瘤精准医学知识库以上文献和资料为本演示文稿提供了坚实的科学依据和临床证据支持建议读者进一步查阅原始文献以获取更详细的信息谢谢聆听！欢迎提问与交流1进一步了解学术交流合作机会扫描二维码获取更多液体欢迎参加相关学术会议和期待与医疗机构、科研院活检技术资料和临床应用研讨会，共同推动液体活所和企业开展多方位合作案例检技术发展携手共进，让液体活检技术惠及更多患者，为人类健康事业贡献力量！。