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1、2023液体活检在癌症筛直中的现状及展望（完整版）摘要中国癌症发病率持续升高，但受限于当前检测技术等诸多因素，癌症筛查和诊断的灵敏度、特异度不够理想。随着液体活检技术的发展，癌症的早筛、早诊产生了诸多突破性进展。液体活检应用于肺癌、胃癌、结直肠癌、肝癌、乳腺癌、膀胱癌等单癌种的筛查，具有侵入性小、快速便捷、可重复性强等优点，可实现癌症早发现、早诊断。液体活检还具有高特异度、高灵敏度、高性价比的特点，可以同时检测多种癌症，并提供准确的组织溯源结果，被认为是下一代癌症早筛技术的突破口。本文就液体活检在单癌种和多癌种领域的研究进展加以综述，并对未来癌症诊疗新格局进行了展望。正文癌症目前已成为我国居民
2、的首要死亡原因，且其发病率和死亡率还在不断攀升。据国际癌症研究机构数据显示：我国2020年有约457万例新发癌症病例和300万例癌症死亡病例，分别占全球新发癌症病例的24%和癌症死亡病例的30%1o并且，我国癌症的整体5年生存率与美国相比有较大差距（40%比67%）2,3,主要原因是我国大部分癌症患者在确诊时已属中晚期，预后较差。以肺癌为例，低剂量螺旋CT（low-dosecomputedtomography,LDCT）的推广使美国肺癌高风险人群肺癌死亡率降低了20%,全因死亡率降低了6.7%4;也使我国高风险人群中肺癌的检出率提升了4倍左右（1.5%比0.3%）50由此可见，早筛、早诊、早治
3、是提高癌症患者生存率的关键。从卫生经济学的角度来看，癌症早期发现可带来经济效益。广州市结直肠癌经济负担调查显示，不同分期结直肠癌患者的医疗费用水平差异存在统计学意义（P0.001）:癌前病变的费用最低，IV期平均费用是I期的2.7倍6,癌症筛查可以提高早期患者比例，降低医疗费用。2020年，国家癌症中心对结直肠癌、乳腺癌、肝癌、肺癌、食管癌和胃癌等6种常见癌症现有筛查方式的卫生经济性进行了系统评价，结果显示：以每挽救一个生命年的增量成本计算，食管癌筛查最为经济有效，其次分别为结直肠癌、胃癌和乳腺癌7o癌细胞在生长、坏死、凋亡的过程中，会释放一些癌症信号到体液（包括血液、尿液等）中，通过检测体液
4、中的癌信号可以早期发现癌症。作为体外诊断的重要分支，液体活检还具有快速便捷且侵入性小等优点。随着液体活检技术的发展，癌症的早筛、早诊也产生了诸多突破性进展。本文主要就液体活检在癌症早筛、早诊技术的发展现状加以综述，并对未来癌症诊疗新格局进行展望。一、现有癌症早筛手段的局限性尽管早筛、早诊可以显著提高早期癌症检出率”制氐癌症相关死亡率；但受限于当前检测技术等诸多因素，目前大部分癌症没有推荐的筛查方法。美国癌症研究所只推荐对肺癌、结直肠癌、乳腺癌和宫颈癌进行筛查，获得推荐的筛查手段也只能做单一癌种筛查，灵敏度和特异度也不够理想。而且由于部分筛查方式存在侵入性、操作不便、有辐射性等问题,导致民众对于
5、筛查的依从性很低。LDCT是肺癌常规筛查手段,美国肺癌筛查项目数据显示，LDCT筛查I/期肺癌的检出率约70%,但同时也带来了较高的假阳性率8L肠镜检查是结直肠癌诊断的金标准,肠镜筛查可以降低56%的结直肠癌发病风险以及57%的死亡风险；但由于肠镜操作复杂（需要良好的肠道准备、完整的盲肠插镜率和足够的退镜时间），以及存在穿孔、出血等无法忽视的并发症，导致临床依从性很低9o中国医学科学院肿瘤医院2019年发起的一项研究显示，在结直肠癌高风险人群中，仅有约14%人群同意接受肠镜检查10L乳腺铝靶（X线）筛查乳腺癌在特异度96%时,灵敏度可达到80%o乳腺铝靶联合乳腺超声筛查可达到96.2%的灵敏度
6、和92.6%的特异度11o我国乳腺癌易感人群接受X线筛查的比例约为50%12,而在欧盟国家，筛查率约为95%13,显著高于我国。中国乳腺癌筛查指南推荐的乳腺B超筛查,我国3569岁女性的筛查率仅为22.5%140此外，每年接受乳腺X线筛查可能存在诱发恶性肿瘤的风险，据估计，一生中乳腺X线辐射诱发恶性肿瘤导致的女性死亡率为16/10万150宫颈液基细胞学涂片筛查宫颈癌的性能优于巴氏涂片，但灵敏度依然较低,在特异度96.3%时,灵敏度仅为53.0%16o相比单癌种特殊的筛查手段，血清肿瘤标志物筛查是另一种广泛用于单癌种或多癌种筛查的手段。有文献报道癌胚抗原(Carcinoembryonicanti
7、gen,CEA)在结肠癌中的灵敏度为40.5%,特异度为95.4%17;在胃癌中的灵敏度为19.8%,特异度为95%18o但CEA在肺癌、乳腺癌等肿瘤以及一些良性疾病中也有高表达19糖类抗原19.9(carbohydrateantigen19.9,CA19.9)在中国胃癌人群中灵敏度为10.3%,特异度为95%18;在胰腺癌中灵敏度为64%,特异度为99%20;其他如肝、肺部以及妇科等良性疾病中也可见CA19.9升高210综上可见，血清肿瘤标志物灵敏度及特异度均不高，常常在肿瘤进展到一定阶段才发生指标升高，且在部分良性病变中也同样会发现相似的变化,通过血清肿瘤标志物的单独升高无法提示肿瘤来源，
8、因此无法作为临床常规筛查手段推广。总之，现有的癌症筛查手段比较匮乏，依赖于软件及硬件的支持，对广大基层医疗卫生机构的医疗资源和技术水平要求较高，民众接受度较低，花费较大，收益较小。基于以上国情，研发和推广具有更高效率、更高性能以及更经济的肿瘤早期筛查技术对我国的肿瘤防治工作具有重要意义。二、液体活检在不同癌种中的筛查进展近年来涌现出许多癌症早筛、早诊的方法，可以提前检出或者帮助鉴别诊断良恶性W瘤。液体活检作为体外诊断的重要分支，具有快速便捷且侵入性小等优点。常见的生物标志物包括循环肿瘤细胞(circulatingtumorcellzCTC1循环肿瘤DNA(circulatingtumorDNA
9、zCtDNA细胞游离DNA(cell-freeDNA,cfDNA外泌体口循环肿瘤RNA等220CtDNA是基于对肿瘤相关驱动基因变异的检测,因而利用其进行肿瘤筛查可能具有较好的特异度22;但由于早期肿瘤患者突变负荷低，目前的检测技术难以检测到浓度极低的CtDNA含量，因此CtDNA的检测多用于局部晚期或远处转移的肿瘤22,230CtDNA某些区域的异常甲基化也可作为早期筛查的生物标志物。基因启动子区域的甲基化改变在癌症发生的早期阶段就会出现，甚至早于基因突变出现之前240在早期癌症中,相关的特异性甲基化位点众多,其改变有数量级上的优势24o除了DNA,外周血中包含多种RNA,其中微小RNA(m
10、icroRNA,miRNA)在细胞生长、发育及疾病发展中起着十分重要的作用，血清中miRNA在肿瘤中会呈现特异表达22,但是单个miRNA作为生物标志物的预测效能不足，因此基于循环miRNA和外泌体miRNA进行多个标志物的建模以及标准化miRNA的分离和定量和用于数据分析的方法是目前探索的主要方向。(一)肺癌CfDNA可以在突变、甲基化和片段化三个层面为肺癌早期筛查提供信息。有研究表明利用CfDNA突变特征区分肺癌患者和高危人群,在98.0%的特异度下，I期灵敏度为41.0%67.0%250Liang等26通过筛选肺癌相关甲基化特征建立分类器，发现特异度为95.8%时，IAI期的灵敏度提高至
11、51.6%81.4%.此外,Mathios等27开发了一种以全基因组技术来分析CfDNA片段化模式的方法一用于早期拦截片段的DNA评估(DNAevaluationoffragmentsforearlyinterception,DELFI);在肺癌诊断中，特异度为80%,灵敏度约为90%o然而,在早期肺癌特别是肺腺癌筛查中,CfDNA灵敏度低的问题仍需解决28o有研究证实了肿瘤自身抗体(autoantibody,AAB)嗅素结构域蛋白1在肺腺癌中的表达明显高于其他类型肺癌，并选择了6种AAB建立模型区分肺癌患者和健康人群，1期灵敏度和特异度分别为92.2%和85.7%,阳性预测值(positiv
12、epredictivevaluezPPV)和阴性预测值(negativepredictivevalue,NPV)分别为59.4%和97.5%28液体活检可以存在于LDCT的上游，与LDCT联合或存在于下游来完善肺癌筛查。如使用DELFI进行预筛查，通过LDCT进一步评估阳性受试者,可显著提高肺癌筛查的效能；PPV从单独使用LDCT筛查时的1.9%提高至3.9%并可减少不必要的后续辐射暴露和侵入性活检27oRen写29利用AAB分类器置于LDCT下游帮助区分LDCT难分辨的肺结节良恶性病变，诊断准确率由50.0%提高至89.1%。理论上，LDCT提供肺结节生长的宏观形态特征，而液体活检提供分子层
13、面的微观信息，两者相辅相成,联合模式值得探究旦值得注意的是，LDCT本身灵敏度较高,将液体活检置于其上游时仍需谨慎。(二)食管癌、胃癌、肠癌传统的血清蛋白标志物检测胃癌灵敏度较低，但联合血清蛋白酶原I/H胃泌素17、幽门螺旋杆菌抗体检测及受检者年龄和性别的评分方法可有效区分高危和低危人群(患病率12.3%比1.2%)30O此外，有研究者开发了针对食管腺癌癌前病变巴雷特食管的脱落细胞取样装置，在检测出细胞学阳性的患者中再进行内镜检查；在高危人群中，基于细胞学检测组的巴雷特食管检出率是常规诊疗组的10.6倍310液体活检也可作为内镜检查前的分层工具。一项纳入胃癌高危人群的前瞻性研究显示，血清12个
14、miRNA组合的灵敏度、特异度、PPV和NPV分别为87.0%、68.4%、6.6%和99.5%;miRNA检测阳性者再进行内镜检查，减少了检出胃癌患者需要的内镜检查次数，进一步提高卫生经济学效益32o其他液体活检标志物如CfDNA甲基化33和血清外泌体长链非编码RNA18等在食管癌和胃癌的探索多为回顾性，结果仍需进一步验证。一般而言，结直肠癌的发生发展会历经漫长的癌前病变，识别进展期腺瘤并通过及时干预能降低肠癌发病率34o但现有筛查方式中肠镜的侵入性操作导致其依从性差10,免疫化学法粪便隐血试验(fecalimmunochemicaltestzFlT)和化学法粪便隐血试验(guaiac-ba
15、sedfecaloccultbloodtest,gFOBT)等检测癌前病变的效能有限350美国食品药品监督管理局(foodanddrugadministration,FDA)批准的肠癌早筛产品COIC)guard0检测了粪便样本中突变、甲基化、蛋白及FIT,显示出优于FIT的灵敏度(92.3%73.8%),识别癌前病变的灵敏度相比Frr有所提急42.4%比23.8%),但整体特异度有所降假86.6%比94.9%)360除粪便样本外,液体活检也可用于结直肠癌的早筛，已有多项大样本前瞻性研究验证其效能。SEPT9甲基化位点是FDA批准的结直肠癌血液样本早筛标志物，灵敏度和特异度为48.2%和91.
16、5%,PPV和NPV为5.2%和99.5%;但在早期肠癌及癌前病变的灵敏度较低，仅为11.2%370另一项研究从回顾性队列中筛选出一独立甲基化位点cg10673833,并在结直肠癌高危人群的前瞻性队列中验证了其效能，灵敏度和特异度为89.7%和86.8%,PPV和NPV为11.8%和99.8%;但同样发现其检出癌前病变的效能不足，灵敏度仅为33.3%38o相较于独立的甲基化位点，基于多靶点甲基化检测的机器学习模型在多项研究中展现出更高的灵敏度(83.6%87.9%)和相似的特异度(83.3%91.9%)38z39,40oM他结直肠癌血液标志物包括血清蛋白与多糖411血清miRNA42和CfDNA片段图谱43等，但尚缺乏前瞻性研究验证。总体来说，现有液体活检标志物在进行结直肠癌早筛中已
