液體活檢使用血液而不是腫瘤組織來診斷癌症
通常，使用組織活檢來檢查腫瘤。 從腫瘤中取出少量樣品進行基因分型，或分析基因組成。 這種方法的問題在於活檢腫瘤可能具有挑戰性。 此外，腫瘤活檢僅提供腫瘤的快照。
Labgaa和合著者在2015年撰寫的發現醫學文章中陳述了以下有關常規腫瘤活檢的內容：
出於顯而易見的原因，通過順序活組織檢查很難監測腫瘤進展。 而且，活組織檢查僅反映腫瘤的一個點，因此不可能代表大腫瘤體細胞突變的整個範圍。 另一種方法是對同一個腫瘤進行多次活檢，但這種方法似乎既不現實也不准確。
液體活組織檢查涉及從患有癌症的患者獲得的血液樣品中測量循環DNA（ctDNA）和其他腫瘤副產物。 這種新興的診斷方法有望成為快速，無創和成本效益的。
液體活檢的歷史
1948年，Mandel和Métais，一對法國研究人員首先鑑定了健康人血液中的ctDNA。 這一發現早於它的時間，直到幾十年後才開始進一步探索ctDNA。
1977年，Leon和他的同事首先發現癌症患者血液中ctDNA的量增加。
到1989年，Stroun及其同事確定了血液中的腫瘤（即癌症）特徵。 這些發現後，其他幾個小組發現了腫瘤抑制因子和致癌基因的特定突變，微衛星不穩定性和DNA甲基化，這證明ctDNA通過腫瘤釋放到循環中。
雖然我們知道源自腫瘤細胞的ctDNA在血液中循環，但該DNA的來源，釋放速率和釋放機制尚不清楚，研究結果不一致。 一些研究表明，更多的惡性腫瘤包含更多的死亡癌細胞並釋放更多的ctDNA。 然而，一些研究表明，所有細胞都釋放ctDNA。 儘管如此，癌症腫瘤似乎可能會使ctDNA水平升高，使ctDNA成為癌症的良好生物標誌物。
由於血液中的碎片較多且濃度較低，ctDNA難以分離和分析。 血清和血漿樣品中ctDNA濃度存在差異。 似乎血清而不是血漿是ctDNA的更好來源。 在Umetani及其同事的一項研究中發現，與血清相比，血漿中的ctDNA濃度一直較低，因為在純化過程中循環DNA可能會丟失，因為凝固和其他蛋白質在製備標本過程中被消除。
根據Heitzer及其同事的說法，以下是一些需要解決的具體問題，以利用ctDNA的診斷潛力：
首先，預分析程序需要標準化...。 選擇確保提取足量高質量DNA的分離方法至關重要，並且已經表明，採血和處理的分析前因素可強烈影響DNA產量......。 其次，最重要的問題之一是缺乏量化方法的統一。 不同的定量方法，...產生不同的結果，因為這些測量的目標是全部或僅可擴增的DNA ......。 第三，關於ctDNA釋放的起源和詳細機制知之甚少，並且在大多數研究中混淆了也可能導致ctDNA釋放的事件。
目標與非目標方法
目前，在分析ctDNA血漿（或血清）時有兩種主要方法。 第一種方法是針對性的，尋找指示腫瘤的特定基因改變。 第二種方法是不具有針對性的，並且涉及尋找可反映癌症的ctDNA的全基因組分析。 或者，外顯子組測序已被用作更具成本效益的非靶向方法。 外顯子組是轉錄製造蛋白質的DNA部分。
採用有針對性的方法，血清分析一小組驅動突變中的已知基因突變。
驅動突變是指基因組中的突變，其促進或“驅動”癌細胞的生長。 這些突變包括KRAS或EGFR 。
由於近年來的技術進步，針對少量ctDNA基因組分析的有針對性的方法已成為可行。 這些技術包括ARMS（擴增難治突變系統）; 數字PCR（dPCR）; 珠，乳液，擴增和磁性（BEAMing）; 和深度測序（CAPP-Seq）。
儘管技術上的進步使得有針對性的方法成為可能，但是針對性的方法僅針對幾個突變位置（熱點），並且遺漏了很多驅動突變，如腫瘤抑制基因。
非靶向液體活檢方法的主要優點是，由於測試不依賴復發性遺傳變化，因此可用於所有患者。 經常性遺傳變化不包括所有癌症，也不是特定的癌症特徵。 儘管如此，這種方法缺乏分析靈敏度，腫瘤基因組的分析尚不可能。
值得注意的是，整個基因組測序的價格大幅下降。 2006年，全基因組測序的價格大約為30萬美元。 到2017年，每個基因組的成本已降至約1,000美元（包括試劑和測序機器的攤銷）。
液體活檢的臨床應用
在癌症患者或良性疾病患者的健康患者中，使用ctDNA的最初努力是診斷和比較水平。 這些努力的結果是混合的，只有一些研究顯示顯著差異表明癌症，無病狀態或複發。
ctDNA只能在部分時間用於診斷癌症的原因是因為可變量的ctDNA來源於腫瘤。 並非所有的腫瘤“脫落”相同量的DNA。 一般來說，更早期的，廣泛的腫瘤比早期的，局部的腫瘤更多地進入循環。 另外，不同的腫瘤類型將不同量的DNA轉移到循環中。 來自腫瘤的循環DNA分數在研究和癌症類型中變化很大，範圍從0.01％到93％不等。 值得注意的是，一般來說，只有少數ctDNA來源於腫瘤，其餘部分來自正常組織。
循環DNA可以用作疾病的預後標誌物。 循環DNA可用於隨時監測癌症的變化。 例如，一項研究表明，結直腸癌患者的兩年生存率（即在結直腸癌診斷後至少兩年仍存活的患者數量）和KRAS熱點突變在沒有證據的患者中為100％相應的循環DNA。 此外，可能在不久的將來，循環DNA可用於監測癌前病變。
循環DNA也可用於監測對治療的反應。 由於循環DNA可以更好地反映腫瘤的基因組成，因此該DNA可能含有診斷性DNA，可用於替代從腫瘤本身獲得的診斷性DNA。
現在，我們來看看液體活檢的一些具體例子。
Guardant360
Guardant Health開發了一項測試，利用新一代測序技術對73種癌症相關基因的突變和染色體重排進行循環DNA分析。 Guardant Health發表了一項研究報告了液體活檢在腫瘤學中的應用。 該研究使用來自15,000名患有50種腫瘤類型的患者的血樣。
大多數情況下，液體活檢檢測結果與腫瘤活檢中觀察到的基因改變一致。
根據美國國立衛生研究院：
Guardant360在重要癌症相關基因（如EGFR，BRAF， KRAS和PIK3CA）中鑑定出與以前在腫瘤活檢樣品中鑑定的頻率非常相似的相同關鍵突變，統計學相關性為94％至99％。
此外，根據美國國立衛生研究院的研究人員報告如下：
在研究的第二部分中，研究人員評估了近400名患者 - 其中大多數患有肺癌或結腸直腸癌 - 同時擁有血液ctDNA和腫瘤組織DNA結果，並比較了基因組變化的模式。 液體活檢的總體準確度與腫瘤活檢分析的結果相比為87％。 當在6個月內收集血液和腫瘤樣品時，準確度提高到98％。
雖然血液中的循環DNA水平很低，Guardant360仍然是準確的。 通常情況下，循環腫瘤DNA只佔血液中DNA的0.4％。
總體而言，Guardant的研究人員利用液體活檢能夠確定67％的患者能夠指導醫生治療的腫瘤標誌物。 這些患者有資格獲得FDA批准的治療以及研究治療。
ctDNA和肺癌
2016年，FDA批准cobas EGFR突變檢測用於檢測肺癌患者循環DNA中的EGFR突變。 該試驗是第一個FDA批准的液體活檢，並確定了可能使用厄洛替尼（特羅凱），阿法替尼（Gilotrif）和吉非替尼（Iressa）作為一線治療的靶向治療以及osimeritinib（Tagrisso）作為治療對象的患者為二線治療。 這些靶向療法攻擊具有特定EGFR突變的癌細胞。
重要的是，由於假陰性結果的數量很高，FDA建議還從患有陰性液體活檢的患者身上取得組織活檢樣本。
ctDNA和肝癌
在過去的20年中，死於肝癌的人數有所增加。 目前，肝癌是世界上癌症死亡的第二大原因。 沒有可用於檢測和分析肝臟或肝細胞（HCC），癌症的良好生物標誌物。 循環DNA可能是肝癌的良好生物標誌物。
請看以下引自Lagbaa和合著者關於使用循環DNA診斷肝癌的可能性：
在包括50名HCC患者的回顧性研究中，RASSF1A，p15和p16的高甲基化被認為是早期診斷工具。 還對四種異常甲基化基因（APC，GSTP1，RASSF1A和SFRP1）的特徵進行了診斷準確性測試，而RASSF1A的甲基化被報導為預後生物標誌物。 隨後的研究使用深度測序技術分析了HCC患者的ctDNA ....引人注目的是，在兩個HBV攜帶者中檢測到異常的DNA拷貝數，這些攜帶者在採血時既往沒有HCC史，但在隨訪期間發展為HCC。 這一發現打開了評估ctDNA拷貝數變異作為早期HCC檢測篩查工具的大門。
一句話來自
液體活組織檢查是一種激動人心的基因組診斷新方法。 目前，某些提供全面分子譜分析的液體活檢可用於醫生補充從組織活檢獲得的遺傳信息。 也有一些液體活檢可用於代替組織活檢 - 當組織活檢不可用時。
需要記住的是，許多液體活檢試驗目前正在進行中，需要做更多的研究來充實這種干預的治療效用。
>來源：
>腫瘤遺傳學變化的血液檢驗顯示了對腫瘤活檢的替代方案的承諾。 美國國立衛生研究院。
> Heitzer E，Ulz P，Geigl JB。 循環腫瘤DNA作為癌症的液體活組織檢查。 臨床化學。 2015年; 61：112-123。 doi：10.1373 / clinchem.2014.222679
> Lagbaa J，Villanueva A.在肝癌中的液體活組織檢查。 發現醫學。 2015; 19（105）：263-73。
>液體活檢：在血液中使用DNA來檢測，追踪和治療癌症。 美國國立衛生研究院。
> Umetani N等人。 血清中游離循環DNA的量高於血漿中的量，主要不是由分離過程中被污染的外來DNA引起的。 Ann NY Acad Sci。 2006; 1075：299-307。
> Wellstein A.癌症藥物治療的一般原則。 In：Brunton LL，Hilal-Dandan R，Knollmann BC。 編輯。 Goodman＆Gilman's：The Pharmacological Basis of Therapeutics，13e紐約，紐約州：McGraw-Hill。