文献精读|液体活检如何赋能乳腺癌诊疗?CTC/ctDNA/miRNA与外泌体的临床应用解析
2025-07-17

液体活检即从患者的血液、尿液、唾液、粪便、脑脊液等体液中分离获得肿瘤DNA、RNA、肿瘤细胞或细胞外囊泡等肿瘤衍生材料的过程。通过对体液中肿瘤衍生材料所包含的基因组、蛋白质组等数据进行分析,临床能够获得并纵向实时监测关于个体患者肿瘤特征的详细信息。在乳腺癌诊疗中,液体活检的应用涵盖诊断、疗效监测、治疗方案指导和复发检测等多个关键环节。当前,有关液体活检的相关研究已成为了乳腺癌领域的热议话题之一。近日,于Gland Surg 发表的一篇综述文章系统总结了液体活检在乳腺癌诊疗中的应用,重点分析了循环肿瘤细胞(CTC)、循环肿瘤DNA(ctDNA)、microRNA(miRNA)及外泌体等生物标志物的临床价值,并对未来研究方向提出了建议1


CTC


CTC是指早期从原发肿瘤分离并进入血流的肿瘤细胞,与肿瘤的分期、转移和不良预后相关。美国食品药品监督管理局(FDA)已批准将CTC计数作为转移性乳腺癌的预后评估工具。除此之外,CTC分子谱分析可识别治疗靶点和耐药机制,为个体化治疗提供依据。CTC簇是指在血液中共同移动的2至50个肿瘤细胞群,通常伴有非癌细胞,如免疫细胞或基质细胞。CTC簇与疾病的侵袭性与耐药性相关,可提供额外的预后信息,因此同样是研究的重点。目前临床诊断与监测仍以单个CTC为主。


► 检测方式:


CellSearch系统(免疫磁富集):经FDA批准用于转移性乳腺癌患者,以每7.5毫升全血中5个CTC为标准进行计数。然而,该方法可能无法检测到正在经历上皮-间质转化(EMT)的CTC。

微流控平台:基于细胞大小、变形能力或表面标志物捕获CTC,灵敏度高。

分子方法(如RT-PCR):检测CTC特异性转录本(如CK19),但无法计数。

无标记技术:利用电荷等特性分离不同的CTC,且不带有标记偏差。

多重荧光免疫细胞化学(ICC):可同时分析多个标志物,来区分肿瘤细胞与正常血细胞,从而检测CTCs。该方法既支持检测,也能够用于治疗指导的谱型分析。


ctDNA


ctDNA由肿瘤释放到血液中的片段化DNA组成,能够实时反映肿瘤负荷。ctDNA检测可识别能干预的突变(如磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸3-激酶催化亚基α[PIK3CA]、雌激素受体1[ESR1]),监测治疗反应。在数字PCR(dPCR)技术的支持下,ctDNA可较影像学更早预测复发。


► ctDNA检测的不同作用:


组织信息依赖型(Tumor-informed)的ctDNA检测:需事先通过原发肿瘤组织的检测了解患者的肿瘤特异性突变,而后通过ctDNA检测监测分子残留病灶(MRD)与复发的敏感性和特异性。

组织信息非依赖型(Tumor-agnostic)的ctDNA检测:无需对肿瘤组织进行检测,通过ctDNA检测常见突变,可用于早期检测、治疗监测和靶向治疗指导。


► 检测方式:


dPCR:对已知突变具有高灵敏度。

下一代测序 (NGS):可全面分析基因组改变情况。

BEAMing与表观遗传学分析:聚焦罕见突变或肿瘤特异性甲基化。


miRNA


miRNA是一类小型非编码RNA,可调控基因表达并反映肿瘤特征。8-miRNA组合检测早期乳腺癌的AUC达0.915,跨种族有效。其他miRNAs(如miR-17-5p、miR-21)具预后价值,但尚未获FDA批准。miR-103a-3p、miR-145和miR-451等几种miRNA已在早期乳腺癌检测中显示出应用前景。一个八种miRNA检测模型成功检测出了白人和亚洲人群中的乳腺癌,包括癌前病变和早期癌症(I-II期)。此外,研究发现,血清中miR-17-5p、miR-125a、miR-125b、miR-200a、let-7a、miR-34a、miR-21、miR-99a和miR-497的水平可评估乳腺癌预后。目前miRNA检测尚未获得批准应用于临床,但我们对其未来的潜力充满期待。


► 检测方式:


定量逆转录聚合酶链反应(qRT-PCR):灵敏度和特异性的金标准。

下一代测序(NGS):对已知和新型miRNA进行全面分析。

数字液滴PCR(ddPCR):可有效定量低丰度检测miRNA。


外泌体


外泌体是携带肿瘤源性分子物质(如蛋白质和核酸)的小型囊泡。它们能够反映乳腺癌的分子特征,可辅助诊断、治疗监测和复发检测。虽然某些外泌体作为癌症生物标志物显示出较高的灵敏度和特异度,但其临床实用性仍需通过大规模研究加以验证。此外,缺乏标准化的分离和鉴定方法也阻碍了研究的可重复性和可扩展性。目前,外泌体液体活检尚未获得FDA的批准,但其在早期检测和监测治疗反应方面存在巨大潜力。


► 检测方式:


纳米颗粒追踪分析(NTA):测量外泌体的大小和浓度。

流式细胞术:识别外泌体表面标志物,如CD63和CD81。

RNA测序:检测miRNA等RNA。


其他新兴生物标志物


► 循环免疫生物标志物:

循环免疫细胞,尤其是T细胞和自然杀伤细胞,会在癌症进展过程中发生数量和表型的变化。研究表明,外周血中特定的T细胞受体库以及免疫检查点分子的表达[如程序性死亡蛋白1(PD-1)和细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4(CTLA-4)]可提示乳腺癌,并预测免疫治疗的治疗反应。


► 肿瘤诱导血小板(TEPs):

血小板可以通过摄取肿瘤来源的RNA和蛋白质而被激活。通过RNA测序和其他分子技术检测TEPs的RNA特征可以高精度地区分癌症患者和健康个体,甚至可以区分不同类型的癌症。在乳腺癌中,特定的TEPs与疾病分期和分子亚型相关。


► 蛋白质生物标志物:

除了传统的血清标志物[如癌抗原15-3(CA 15-3)、癌胚抗原(CEA)]外,新型蛋白质组学技术正在鉴定血浆中与乳腺癌相关的特异性蛋白特征谱。基于质谱的检测技术和蛋白质微阵列发现,相较于单一标志物,这些蛋白组合能提升检测的敏感性与特异性,反映肿瘤负荷、治疗反应,甚至耐药机制。


液体活检在乳腺癌临床中的应用


► 乳腺癌诊断

液体活检可通过检测CTC、ctDNA或miRNAs等生物标志物,结合影像学方法诊断早期癌症。这种方法对于乳腺致密、乳房X光检查结果不明确或不愿接受乳房X光筛查的女性具有重要价值。一项前瞻性临床研究证实,在区分早期乳腺癌病例与良性乳腺疾病方面,液体活检显示出93.1%的特异性和94.64%的总体灵敏度。同时,液体活检在导管原位癌(DCIS)的检测方面同样展现出有效性。值得注意的是,相关证据提示,当液体活检呈阳性,但影像学检查结果却无法确诊癌症时,患者通常会在接下来的两年内确诊乳腺癌。


► 监测治疗反应

ctDNA水平下降与良好预后相关。同样,miRNA特征也表明对治疗的敏感性或耐药性。


► 个性化治疗

针对PIK3CA、ESR1、丝氨酸 - 苏氨酸蛋白激酶(AKT1)和磷酸酶及张力蛋白同源物(PTEN)相关基因改变的ctDNA检测可指导靶向药物的选择。同时,通过ctDNA进行连续的全面肿瘤分析,能够揭示肿瘤的持续演变情况,有助于确定新的、有效的治疗策略。


► 检测复发

ctDNA或miRNA水平的升高可在影像学改变前提示复发,以便及时干预。然而,在此阶段进行治疗干预是否能改善疾病预后,则需要临床试验进一步明确。


► 临床指南与实践

目前,FDA已批准ctDNA检测用于识别转移性乳腺癌患者的PIK3CA或ESR1等基因改变,美国临床肿瘤学会(ASCO)、美国国立综合癌症网络(NCCN)和欧洲肿瘤内科学会(ESMO)乳腺癌指南中亦有相关推荐。然而,其在早期乳腺癌筛查及乳腺癌复发检测中的应用仍处于研究阶段。已有研究提示,对新辅助化疗后的早期三阴性乳腺癌(TNBC)患者进行ctDNA和CTC检测,结果与疾病复发独立相关,液体活检或可作为未来新辅助治疗后风险分层的潜在工具。


结  语


液体活检技术正在重塑乳腺癌诊疗体系,但其临床应用仍面临着经济可及性、检测灵敏度及标准化流程等多重挑战。在技术层面,早期乳腺癌的低丰度生物标志物检测仍是难点。同时,样本处理流程和检测技术的差异可能会影响结果的可重复性,而肿瘤异质性特征更增加了数据解读的复杂性。临床需建立标准化流程以实现液体活检的广泛应用。


未来,研究者或可通过生物信息学与多组学技术的融合,特别是人工智能算法的引入,探索ctDNA和CTCs定量检测以及转录组分析机器学习模型的潜力,提升液体活检的特异性和敏感性,推动液体活检在肿瘤精准诊疗体系中的应用。


参考文献
1.Venkataraman J, Crook T, Mokbel K. Liquid biopsy in breast cancer: a practical guide for surgeons. Gland Surg. 2025 Apr 30;14(4):754-760. doi: 10.21037/gs-2025-11. Epub 2025 Apr 25. PMID: 40405948; PMCID: PMC12093179.

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