血液循環(huán)腫瘤細胞(Circulating Tumor Cells, CTC)是指進(jìn)入到血液循環(huán)中的腫瘤細胞。部分CTC可以逃離機體免疫識別或藥物治療，在體內尋找合適的微環(huán)境，形成“種子”在遠端組織器官或原發(fā)組織種植生長(cháng)，造成腫瘤的轉移或復發(fā)。CTC檢查是測定血液中流動(dòng)癌細胞的一種檢查。通過(guò)CTC檢查能夠識別出影像檢無(wú)法發(fā)現的超早期微小癌，臨床上能夠比以往傳統的診斷方法更早的發(fā)現腫瘤，能得知超早期的原發(fā)癌發(fā)病率，以及超早期的癌癥轉移或復發(fā)。肺癌、直腸癌、乳腺癌、前列腺癌、胰腺癌等腫瘤患者CTC是血中觀(guān)察腫瘤預后治療效果的重要生物標記物。腫瘤病人血中CTC數目越多，病人的預后越差。
CTC與腫瘤的生長(cháng)和轉移
T≤ 0.05mm:血液循環(huán)中無(wú)CTC，腫瘤不可被檢測出;
T ≥ 0.5mm：血液循環(huán)中出現CTC，腫瘤仍然不能被影像學(xué)檢測出;
T ≥ 5mm：血液循環(huán)中出現CTC，腫瘤可以被影像學(xué)檢測出;腫瘤的細胞數是109，～10億個(gè);
T ≥ 50mm：血液循環(huán)中大量出現CTC，腫瘤出現轉移。
CTC的俘獲
CTC基于俘獲的原理有兩大類(lèi)，化學(xué)方法和物理方法。
化學(xué)方法
1) 化學(xué)方法主要是基于CTC是上皮細胞，大多數的上皮細胞的表面有一些特異的抗原標記物如EpCAM, Cytokeratins等，利用外來(lái)的抗體與抗原的結合就可以把CTC從血液中分離出來(lái)?；诳贵w的載體的不同，又有一些不同的分類(lèi)。
a) 一類(lèi)是抗體涂在固定的表面如微柱或者微腔如微流體控的裝置-通過(guò)增大抗原和抗體接觸面積來(lái)增加CTC的俘獲。
b) 另一類(lèi)是抗體涂在流動(dòng)的表面如磁珠，通過(guò)外加的磁性引力來(lái)達到純化和富集的目的。如通過(guò)FDA的Cellsearch?或國內類(lèi)似的產(chǎn)品。
2) 化學(xué)方法根據CD45的表達又分為陽(yáng)性和陰性?xún)煞N方法。這是基于CTC等上皮細胞不表達CD45。他們都利用了CTC不表達CD45的特點(diǎn)，把白細胞去掉。
3) 基于抗原和抗體的化學(xué)方法無(wú)論載體如何改變都無(wú)法克服技術(shù)本身的缺點(diǎn)：
a) 抗原與抗體的結合容易致CTC的凋亡，使得俘獲的CTC數目減少。這點(diǎn)已經(jīng)被證實(shí)，這也是Cellsearch?雖然通過(guò)FDA的批準但在臨床上得不到應用的主要原因之一。
c) 不能俘獲EMT細胞-即從上皮到間質(zhì)轉化的細胞，這類(lèi)細胞不表達傳統的上皮細胞表面抗原標記物，所以不被抗體識別和俘獲。這類(lèi)細胞惡性度最大，是腫瘤轉移的元兇。血液中有EMT細胞即表示患者預后不好。
物理方法
物理方法是根據細胞的形態(tài)大小和密度的不同。根據形態(tài)大小的不同是主流。這類(lèi)方法簡(jiǎn)便，不易致CTC的凋亡，也能俘獲EMT細胞。第一代的產(chǎn)品存在CTC的俘獲純度低的缺點(diǎn)，是由于膜自身的缺點(diǎn)引起的。俘獲后的CTC可以用于下游一系列的檢測，如FISH檢測染色體重組，免疫組織化學(xué)的CTC分型，CTC的基因測序，熒光定量基因表達水平的改變，細胞培養用于抗腫瘤的藥物敏感試驗和新的抗腫瘤藥物的開(kāi)發(fā)。
CTC在臨床中的主要應用
液態(tài)活檢是一種非侵入式、多次式的血液檢測方式。與傳統的固態(tài)活檢相比，液態(tài)活檢采集患者5～10ml 血液，采樣方便，且涵蓋了健康人的早期腫瘤篩查、后期腫瘤患者靶向用藥治療和預后，優(yōu)勢明顯。液態(tài)活檢主要涉及CtDNA和CTC。
CtDNA:是指來(lái)源于血液中腫瘤細胞即CTC釋放的DNA。它是血中腫瘤細胞凋亡后釋放出的小分子片段的DNA。腫瘤細胞的凋亡是不同于死亡的一種生物學(xué)過(guò)程。多種外在因素的刺激啟動(dòng)了細胞內部細胞凋亡途徑而發(fā)生的。有文獻報道腫瘤患者手術(shù)后 ctDNA顯著(zhù)性的下降，這給檢測技術(shù)提出了更高的要求。當血液中的ctDNA含量低時(shí)，就需要檢測靈敏度更高的技術(shù)，該技術(shù)能夠區分微小的基因突變信號和背景信號。因此，ctDNA檢測面臨著(zhù)開(kāi)發(fā)出高靈敏度的基因突變檢測技術(shù)的難點(diǎn)。
cfDNA：是指血液中無(wú)細胞的DNA。它主要來(lái)源于血液中凋亡的白細胞，只有很少的一部分來(lái)源于血中的腫瘤細胞，僅占<0.01%。來(lái)源于白細胞的DNA不帶有任何腫瘤的信息，在腫瘤的液態(tài)活檢中沒(méi)有的意義。但白細胞的克隆性造血現象會(huì )造成大量的基于CtDNA的基因突變檢測結果的假陽(yáng)性，把腫瘤的精準治療引向危險的境界。
意義不明的克隆性造血(Clonal hematopoiesis of indeterminate potential, CHIP )是指由一個(gè)造血干細胞或者其他早期的起始血細胞為了更好的適應環(huán)境而發(fā)展成一個(gè)帶有一些基因變異的亞型。這個(gè)亞型帶有基因變異一般是非驅動(dòng)性的，而且該亞型占血細胞的比率跟年齡有很大的相關(guān)性?？寺⌒栽煅梢苑譃閮煞N情況，一種是正常人因機體老化出現克隆性造血，另一種是白血病患者治療后長(cháng)期生存或無(wú)病狀態(tài)下的克隆性造血。
1) 研究表明，40歲以下的該亞型的比率只有少于1%，而超過(guò)70歲的，可能比率會(huì )高達10%～20%。
2) 在做cfDNA檢測中，如果在抽提cfDNA時(shí)，沒(méi)有將白細胞完全清楚干凈，那么帶有白細胞的cfDNA的檢測結果可能會(huì )出現幾十個(gè)低頻的非驅動(dòng)性變異，一般頻率會(huì )低于5%。
3) 隨著(zhù)ctDNA檢測技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多研究者開(kāi)始關(guān)注意義未明的克隆性造血(CHIP)現象，即在白細胞小克隆群體中癌癥相關(guān)基因的突變累積。無(wú)論是進(jìn)行組織測序還是液態(tài)活檢，CHIP的危害在于這些克隆突變可能被誤認為是體細胞突變，進(jìn)而在腫瘤組織測序后導致患者接受錯誤治療，或引起癌癥液體活檢結果的假陽(yáng)性。
4) 美國GRAIL 公司CCGA的研究結果顯示在這項研究中，對肺癌患者的檢測中超過(guò)54%的體細胞突變都是來(lái)源于白細胞，而不是腫瘤。在1400多個(gè)CCGA樣本中(576個(gè)對照樣本和836個(gè)患者樣本)，7%的樣本中表現出變異等位基因頻率超過(guò)10%的克隆造血現象，約40%的樣本具有的VAF(Variant Allele Frequency) 頻率低于1%。更重要的是，克隆造血的VAF頻率在癌癥樣本和非癌癥樣本中是相似的。在鑒定到的CHIP變異中，超過(guò)90%都是個(gè)體特異性的。這意味著(zhù)，在癌癥液體活檢方法中，并沒(méi)有某種生物信息學(xué)工具或其他捷徑可以解決克隆造血的干擾。
5) CCGA的數據結果同時(shí)表明避免假陽(yáng)性事件在cfDNA篩查中的必要性。
CTC在臨床應用上的優(yōu)勢
Chemi F等通過(guò)對100位早期非小細胞肺癌患者的研究發(fā)現(Nat Med 25, 1534–1539 ,2019)早期肺癌患者手術(shù)時(shí)的肺靜脈CTC(PV-CTC)能有效預測手術(shù)后的生存和復發(fā)情況。更值得關(guān)注的是，研究者運用高通量測序技術(shù)對腫瘤組織(原發(fā)灶多個(gè)部位、轉移灶)和液體活檢標本(CTC和cfDNA)進(jìn)行基因分析，并分別對比了ctDNA、CTC與原發(fā)腫瘤、轉移病灶間的信息一致性，旨在揭示腫瘤演化軌跡，探尋轉移發(fā)生的分子機制，為臨床如何干預能有效降低肺癌復發(fā)率，預防轉移提供研究基礎。結果發(fā)現：
(一) 肺癌早期的CTC比cfDNA攜帶更全面的腫瘤基因信息
肺癌早期CTC和ctDNA能否攜帶全面的腫瘤實(shí)時(shí)生物學(xué)信息，直接影響其在液體活檢領(lǐng)
域的發(fā)展前景。本研究充分證實(shí)了CTC在全面反映腫瘤生物學(xué)信息中的獨特優(yōu)勢。
(二) 肺癌早期CTC與10個(gè)月后轉移灶基因突變一致性達到91%
肺癌早期PV-CTC91%的突變可在10個(gè)月后發(fā)生的轉移灶組織中檢出(181/198)，而在原發(fā)灶該比例只有79%(157/198)。
(三) 肺癌早期CTC與轉移灶屬于同一腫瘤進(jìn)化分支，是肺癌復發(fā)的直接原因
研究者通過(guò)系統的腫瘤進(jìn)化生物學(xué)分析發(fā)現，肺癌早期CTC和轉移灶屬于同一特異的腫瘤進(jìn)化分支，該分支與原發(fā)腫瘤截然不同。因此肺癌早期的CTC正是導致術(shù)后復發(fā)的直接原因。
腫瘤早期CTC不僅能攜帶原發(fā)腫瘤的突變信息，也能攜帶數月后發(fā)生的轉移灶突變信息，這提示了CTC在克服腫瘤時(shí)空異質(zhì)性，提供腫瘤實(shí)時(shí)、全景基因突變譜的獨特優(yōu)勢，CTC甚至為提前預知轉移機制、明確遏制轉移的治療靶點(diǎn)、降低肺癌術(shù)后復發(fā)率方面，展現了巨大的應用潛能。
