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学术前沿 | 液体活检在临床肿瘤诊疗应用和医学检验实践中的专家共识

更新时间:2019-08-06

液体活检(liquid biopsy)技术被评为“2015年十大突破技术”,在肿瘤临床诊断治疗领域的应用日益广泛,是实现对肿瘤“个体化精准医疗”的重要手段。基于此技术,西陇生物经过多年研究和大量临床样本验证,开发出了肿瘤早筛系列产品——结直肠癌/肝癌/食管癌/宫颈癌/子宫内膜癌/膀胱癌/前列腺癌DNA甲基化精准检测


下面,我们一起从中华医学会检验医学分会、国家卫生健康委员会临床检验中心共同制定的《液体活检在临床肿瘤诊疗应用和医学检验实践中的专家共识》,了解液体活检技术在临床检验中的应用与规范


来源 |  中华检验医学杂志 2018 年 10 月 第 41 卷第 10 期



液体活检是指利用人体体液作为标本来源检测获取肿瘤相关信息的技术[1-2]。相比于传统侵入式组织活检,液体活检具有依从性佳、标本易获取、特异性好等优势;更重要的是,其能有效克服肿瘤异质性,可有效实现精准的肿瘤辅助诊断、实时监测、疗效评价及预后判断[2]。因此,液体活检有望成为癌症早期辅助诊断、伴随诊断、治疗监测及预后评估的理想技术。


液体活检主要包括循环肿瘤DNA(circulating tumor DNA,ctDNA)、循环肿瘤细胞(circulating tumor cell,CTC)和外泌体等检测,其中ctDNA与CTC是目前最受关注的两类液体活检靶标[3-4]。



ctDNA是指人体血液循环中携带有肿瘤特异性基因突变、缺失、插入、重排、拷贝数变异及甲基化等信息的DNA片段,其主要来源于坏死或凋亡的肿瘤细胞、循环肿瘤细胞或者肿瘤细胞分泌的外泌体[5]。


CTC是指自发或被动地从实体肿瘤病灶脱落进入到血液循环的肿瘤细胞。作为肿瘤转移/复发的“种子”,CTC携带有大量与肿瘤发生、发展、转移以及耐药相关的信息[6-7]。


在临床实践过程中应该谨慎评估液体活检的分析有效性、临床有效性以及临床实用性[8]。本专家共识围绕CTC和ctDNA两种靶标,综合近年来发表的液体活检领域重要研究成果、结合我国肿瘤液体活检的临床实践需求,就相关的临床常用检测技术的实施和质量管理提供常规指导原则。本共识主要分为两大部分:(1)液体活检的临床应用,(2)液体活检的医学检验实践。


第一部分 液体活检的临床应用


一、液体活检技术的选择


(一)ctDNA检测技术的选择


目前,实验室常用的ctDNA检测技术包括扩增受阻突变体系(amplification refractory mutation system,ARMS)、二代测序(next-generation sequencing,NGS)、数字PCR(digital PCR,dPCR)和核酸质谱检测等。


ARMS方法是目前获得中国食品药品监督管理局(China Food and Drug Administration,CFDA)批准可用于临床ctDNA检测的方法,在临床实践中应用相对普及。由于NGS方法在技术与成本方面存在瓶颈,使得ARMS在检测诸如EGFR等已知突变中具有明显优势。针对未知突变的发掘,NGS方法则具有其他方法无可比拟的技术优势。包括Nature Medicine[8]、Lancet Oncology[9]及New England Journal of Medicine[10]在内诸多顶级期刊所报道的多项临床试验结果证实NGS在耐药监测中具有重要的临床价值:通过NGS监测可有效发掘耐药新突变,及时调整干预措施,切实提高靶向治疗疗效。dPCR和基于质谱的核酸检测方法尽管可应用于已知突变ctDNA的检测,但仅限于实验室自建,尚缺乏高等级循证医学证据的支持,目前仍难以进入临床实践。


基于上述研究结果与临床实际,专家组认为检测已知、单个靶向治疗敏感或耐药型突变时,建议使用ARMS方法检测已知、多个平行临床治疗靶点或发现未知基因、探索临床价值与相关机制时建议使用NGS方法dPCR具有验证NGS检测结果的潜能,但在应用前应当严格评估其检测性能与临床意义


(二)CTC检测技术


CellSearch平台是目前唯一被CFDA批准用于定性检测循环血中上皮来源肿瘤细胞的技术。其在判断转移性结直肠癌、乳腺癌及前列腺癌患者预后的临床应用价值具有高等级循证医学证据支持。但此检测技术存在漏检率较高、富集后CTC活性差难以进行后续基因组分析等缺点。其他检测技术如免疫磁珠法和微孔过滤法等,尽管在多方面展现出优良的CTC检测性能,但目前仍缺乏足够的循证医学证据支持其临床应用。故临床常规检测CTC,建议各实验室选择适合自身条件的检测技术,在充分评估其检测性能后,应用于日常工作。


临床实践中选择液体活检技术:


共识1 检测患者ctDNA是否含有已知的、单个靶向治疗敏感或耐药型突变时,建议使用ARMS方法。


共识2 检测患者ctDNA已知的部分或全部临床药物治疗靶点谱或耐药指示靶点谱,或发现患者基因未知突变、探索临床价值与相关机制时建议使用NGS方法。


共识3 临床常规检测CTC,建议各实验室选择适合自身条件的检测技术,在充分评估其检测性能后,应用于日常工作。


二、液体活检的应用范围


(一)肿瘤早期辅助诊断


1. ctDNA早期辅助诊断价值:

随着检测技术敏感度提高,目前ctDNA已可在早期肝癌、结直肠癌、乳腺癌、胰腺癌以及肺癌患者循环中被检出[11-13],提示ctDNA对于这几种恶性肿瘤具有早期辅助诊断潜能


2. CTC早期辅助诊断价值:

既往CTC研究多集中于其转移/复发的预测价值[16-18]。近年来研究证实CTC的释放是一种肿瘤早期事件,提示CTC对肿瘤早期辅助诊断具有重要价值[19-21]。然而非肿瘤患者例如炎症性肠炎或慢性肝炎患者体中可检出低水平的假阳性结果[21-22]。由此可见,目前CTC并非一种完美的早期辅助诊断靶标。此外,目前也缺乏CTC展现出优于影像学诊断的临床证据。综上,现阶段CTC仍不适合单独用于肿瘤早期辅助诊断,需要更多的循证医学证据证明其价值。


(二)指导临床用药


1. ctDNA的临床用药指导作用:

肿瘤精准治疗可通过检测肿瘤相应的基因信息,选择合适的靶向药物用于后续治疗。故ctDNA检测可提供十分重要的参考信息。截止2018年3月,主要肿瘤相关基因改变的靶向药物选择如表1所示。



需要注意的是,目前ctDNA检测仅在非小细胞肺癌中被美国食品药品监督管理局(Food and Drug Administration,FDA)批准用于指导EGFR酪氨酸激酶抑制剂选择并写入美国国立综合癌症网络(National Comprehensive Cancer Network,NCCN)指南。对于其他药物选择,目前仍处于探索阶段,尤其在检测T790M时,对阴性结果应尽可能通过后续的组织检测进行确认。因此,未来还需要更多前瞻性循证医学证据来支撑ctDNA的指导作用。


2. CTC的临床用药指导作用:

CTC作为完整细胞,具有多种来源的肿瘤信息,包括蛋白、DNA突变、编码及非编码RNA信息等[18]。针对CTC的体外培养与药敏实验被证明可用于筛选靶向药物,具有巨大的临床转化潜能[4,34]。但是,现有临床CTC检测体系在活性CTC分离问题上仍存在关键性的技术瓶颈,尚不能满足提供多元化信息以指导靶向用药的临床需求;其他CTC分离检测技术或指导价值不明确或短时间内难以转化。故尽管CTC检测对于指导临床实行精准治疗具有重要的潜在价值,但在更先进的技术和更可靠的临床证据出现之前,不鼓励在实际临床工作中用其指导靶向化疗。


(三)靶向药物伴随诊断


1. ctDNA在靶向药物伴随诊断中的应用:

靶向药物使用过程中实行伴随诊断有助于确保药物安全性与有效性,是执行“精准医疗”理念的核心步骤之一。因此,伴随诊断在临床肿瘤综合管理中的价值愈发显著。截至2018年4月,已有多种靶向药物伴随诊断系统被FDA批准用于实际临床工作,常见适用伴随诊断的药物及其靶点如表2所示。



ctDNA检测相对于常规组织活检具有非侵入性、患者依从性好、异质性低、可反复取材等优势,其在靶向药物伴随诊断中具有很大的优势[1]。目前,ctDNA检测应用于非小细胞肺癌EGFR靶向治疗伴随诊断已被NCCN写入指南。未来伴随着更先进技术以及更多临床证据的出现,将会有越来越多ctDNA检测用于靶向药物伴随诊断。


2. CTC在靶向药物伴随诊断中的应用:

目前并无循证医学证据提示CTC可应用于伴随诊断,但小规模研究显示CTC分子谱分析对于靶向药物伴随诊断具有积极意义[35]。未来需要更多的高级别临床证据充分探索CTC在伴随诊断中的作用。


(四)实时疗效监测


1. ctDNA实时疗效监测价值:

相比传统的影像学与血清蛋白类肿瘤标志物,ctDNA在反映疗效方面具有更好的特异性与敏感度,理论上可准确反映机体肿瘤负荷的细微变化[1]。已有小规模队列研究证实连续监测肿瘤患者体内ctDNA突变丰度的变化可反映治疗后个体肿瘤负荷变化,及时提示临床更换有效的治疗策略[6,18,36]。


2. CTC实时疗效监测价值:

CTC在反映疗效中的优势在于其信息的多维性,除数量变化外还可提供丰富的参数供临床分析,从而系统地描绘出肿瘤演进分子图谱。研究显示CTC动态变化与疗效显著相关,且较影像学与蛋白类标志物展现出更好的敏感度与特异性[7,38]。但是,在现有检测技术条件下其疗效评估效能略逊于ctDNA,且CTC检测存在诸如重复性较差、循环空间异质性、缺乏理想分离方案等缺陷,限制其大规模临床应用[17]。


(五)肿瘤进展与不良预后早期预警


1. ctDNA早期预警作用:

ctDNA检测对于包括肺癌、结直肠癌、乳腺癌在内的多种实体瘤进展具有重要预警价值,其丰度改变可早于影像学发现复发/转移灶[1]。这意味着可通过ctDNA检测筛选出复发/进展高风险的患者,为其在临床进展前创造干预治疗的机会。此外,ctDNA丰度也与肿瘤患者无病生存期(disease free survival,DFS)以及总体生存期(overall survival,OS)密切相关,特定亚克隆ctDNA的检出对预测患者预后具有重要预测价值[37]。


2. CTC早期预警作用:

CTC检测被FDA审批可用于预警转移性结直肠癌、转移性乳腺癌、转移性前列腺癌患者的疾病进展/不良预后[18]。对其他实体恶性肿瘤例如恶性黑色素瘤、肝癌、胃癌等,CTC也展现出良好的预测价值[39]。


(六)耐药机制探索


1. ctDNA在耐药机制探索中的应用:

ctDNA在反映靶向治疗获得性耐药中具有天然优势,通过高灵敏度方法追踪ctDNA变异情况,进而绘制肿瘤获得性耐药基因变化演进图谱有助于揭示耐药新机制,发现新的治疗靶点[40-41];在发现特定亚克隆与耐药关联性的基础上,深入分析耐药克隆亚群并探究其分子机制,可为逆转获得性耐药提供充分的转化依据[42]。因此,ctDNA是一种非常理想的耐药机制探索切入点。需要注意的是,目前此领域的研究正处于起步阶段,还不足以引入临床实践。


2. CTC在耐药机制探索中的应用:

CTC本身作为肿瘤转移/复发的“种子”,其展现出的干细胞样特征、上皮-间充质转化特征、以及极强的耐受能力都提示其是肿瘤演进过程中耐受治疗的生力军与基石[43]。已有研究证实通过分析CTC基因谱可揭示化疗耐受的具体机制,并藉此逆转耐药[44]。但是目前此领域研究仍局限于极小部分的患者,对肿瘤的异质性与复杂性考虑并不充分,广泛性仍有待验证。


液体活检应用范围:


共识4 推荐液体活检应用于无法获取组织标本的患者。


共识5 ctDNA检测可应用于指导肺癌EGFR靶向药物选择与伴随诊断,ctDNA可能用于疗效监测、早期辅助诊断及肿瘤进展与不良预后早期预警,但现阶段仅限于科研探索。


共识6 CTC检测可用于转移性结直肠癌、乳腺癌与前列腺癌的进展/不良预后早期预警,但其指导用药、疗效监测、靶向药物伴随诊断及早期辅助诊断作用现阶段仅限于科研探索。


第二部分 液体活检的医学检验实践


一、体液标本选择、采集和预处理


(一)体液标本选择一般规律


在临床实践过程中,应综合考虑到患者病灶累及部位、转移情况的复杂性、不同体液标本的特征,优先选择液体活检靶标最易检出部位标本(例如广泛腹腔/盆腔转移患者可优选腹水;中枢转移性肿瘤可优选脑脊液);针对难以判断的患者,建议联合多种体液标本的检测结果,为临床勾勒肿瘤演化的全貌,提供多维的肿瘤患者诊疗的图谱。体液标本选择一般规律如表4所示:



液体活检实验室建立要求:


共识7  临床液体活检实验室必须遵循相关法规,有严格避免污染的措施并且定期核查评估。


共识8 建议开展液体活检项目的实验室根据需求配备多类跨学科人员。


共识9  报告的审核和发布须由从事液体活检相关工作2年及以上、经培训合格的本单位执业医师或者授权签字人(高级职称或医学博士学位)执行。


(二)标本的采集和预处理


体液中存在较强的背景干扰,加之液体活检的信息源极其微量,易在分析过程中出现偏差,因此液体活检对分析全过程的要求相对较高,尤其在标本预处理步骤需避免背景细胞或核酸对ctDNA和CTC的稀释作用,同时进一步防止对CTC的破坏和对ctDNA片段化以及降解,导致最终假阴性结果。


1. 体液ctDNA:

临床实验室能实现多种不同体液标本内ctDNA的检测,本应用建议仅概述常见体液标本处理的基本原则,对于其他体液标本的处理建议参考权威文献或抽提试剂盒的说明。



(1)血浆:目前研究表明最佳的标本类型为血浆,且最好采用含细胞稳定剂的抗凝管或者EDTA抗凝管采集血液。


(2)胸腔积液、腹腔积液:临床医师通过胸膜腔或腹腔穿刺术,采集胸腔积液或腹腔积液20ml置于预添加EDTA抗凝剂的无菌容器中(采集量视具体情况而定),采集完毕应即刻送至检测实验室,常温保存。


(3)尿液:留取随机中段尿20ml置于无菌容器(采集量视具体情况而定),采集完毕应即刻送至检测实验室,常温保存。


(4)脑脊液:临床医生通过腰椎穿刺术,采集脑脊液2~5ml置于无菌容器(采集量视具体情况而定),采集完毕应即刻送至检测实验室,常温保存。


(5)唾液:患者在标本采集前1h内应禁食、禁饮、禁烟以及禁止口腔清理程序。采集早晨9~10点的唾液标本置于无菌容器,采集完毕应即刻送至检测实验室,常温保存。


2. 外周血CTC:

肘部采集静脉血10ml(采血量视具体情况而定,建议不少于10ml,避免因标本量不足导致假阴性结果),避免凝血或溶血。采血完毕应即刻送至检测实验室,常温保存。


二、液体活检技术的优化和验证


在正式应用于临床前,应对检测技术或实施流程逐步优化,并完成相关性能验证或确认。各实验室在进行性能验证时,可结合自身特点与检测项目需求,在本章节设定框架下制定合适的性能验证流程。若优化实施要素,建议对检测技术或实施流程进行再验证或确认,以保证优化后的性能符合检验和临床要求。再验证或确认的程度和范围视优化的要素和程度而定。验证或确认必须贯穿整个实验流程。


体液标本选择、采集和预处理:


共识10 体液标本选择时应综合考虑肿瘤来源、肿瘤部位、播散途径、以及不同体液标本的特征,综合考虑以期提高检验效率。


共识11 标本预处理应遵循快速、稳定的原则,针对不同标本采用不同方案进行处理,尽可能保证待测物质的稳定性和浓度,确保检测质量。


(一)基于PCR方法(包括ARMS和dPCR)ctDNA检测体系的性能验证


分析性能验证项目应包括特异性、敏感度、测定下限、重复性、准确性、抗干扰能力六项。验证具体内容应遵循CLSI相关文件指示,具体参考如表5所示。



(二)基于NGS方法ctDNA检测体系的性能确认


NGS方法性能确认须包含阳性预期值(PositivePredictiveValue,PPV)、阳性百分比一致性、重复性、可报告范围/参考范围、最低检出限、抗干扰性能、临床有效性、及生信分析流程确认。确认具体内容应遵循CAP相关共识文献指示,具体参考如表6所示。



对已完成性能确认的检测体系进行改进或改动时,仅需依据体系改变部分作出相应验证即可,无需重新进行完整系统验证。


(三)CTC检测体系的性能验证


CTC检测体系应依据相应EP文件对其精密度、正确度、可报告范围、参考范围进行性能验证,具体参考如表 7 所示。



液体活检技术优化和验证:



共识12 商品化ARMS方法的检测体系应当遵循相关EP文件验证其敏感度、特异性、测定下限、重复性、准确性、以及抗干扰能力。


共识13 基于NGS方法检测体系须行阳性预期值、阳性百分比一致性、重复性、可报告范围/参考范围、最低检出限、抗干扰性能、临床有效性、及生信分析流程确认;如对已完成性能确认的检测体系进行改进,仅需依据体系改变部分作出相应验证即可,无需重新进行系统验证。


共识14 CTC检测体系应当遵循相关EP文件验证其精密度、准确度、可报告范围、参考区间;如基于其他方法的CTC检测体系则须在前述基础上再行检出限、干扰及携带污染验证。



展望


液体活检技术正以前所未有的速度向前发展。随着分子生物学技术的不断革新,液体活检检测的灵敏度与特异性也不断提高,使其成为未来对抗肿瘤的一大“利器”


我们应从检验医学的角度出发,立足于“准确性”与“临床有效性”这两个关键点,对液体活检项目的检验性能与临床意义进行系统评估,为指导临床精准诊疗提供充分的理论基础与转化依据。我们需要不断总结经验,不断提高认识,进一步加强规范,提高检测质量,积极推进液体活检的发展,助力肿瘤精准诊疗。




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