“為什么不能早一點發(fā)現(xiàn)癌癥？”這是很多晚期癌癥患者收到醫(yī)院的最后通牒時內心的吶喊。得益于早篩技術的進步以及健康教育等因素，2019年1月8日，美國癌癥協(xié)會發(fā)布的美國2019年腫瘤統(tǒng)計報告（Cancer Statistics，2019）中，1991-2016這25年來腫瘤死亡率持續(xù)下降，特別是肺癌、乳腺癌、前列腺癌與結直腸癌四種常見高致死性腫瘤。?來自加州大學圣地亞哥分校的兩位研究者Poore和Knight認為，患者血液中出現(xiàn)的微生物DNA可作為癌癥早期的標志物。他們開發(fā)了一種新基于液體活檢的癌癥早篩方法，可以通過簡單地分析血液中存在的微生物DNA（細菌和病毒）的類型，來識別癌癥患者，以及哪種癌癥。該研究于2020年3月11日發(fā)表在《Nature》雜志上。

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一、16%的癌癥患者歸因于微生物感染！?目前臨床上的癌癥早篩產品主要通過鑒定人類基因水平的變異來實現(xiàn)的。但我們體內的微生物基因數(shù)量遠大于人類基因的數(shù)量，微生物對于癌癥的發(fā)生起著重要的作用。《柳葉刀》上的兩篇論文研究了有關感染引起的癌癥患病率的最佳數(shù)據(jù)，并提出了驚人的數(shù)字：16%和15.4%！?2008年IARC(the International Agency for Research on Cancer)統(tǒng)計全球有16.1％的癌癥病例是由傳染病引起的，即1270萬新發(fā)癌癥病例中有200萬例是傳染源引起的。比如：EB病毒（Epstein-Barr virus）可引起淋巴瘤或單核細胞增多癥，胃癌可能由HP(幽門螺桿菌)引起，肝癌可能是由HBV和HCV(乙型和丙型肝炎)引起的。HPV（人乳頭瘤病毒）引起子宮頸癌。其中，乙型和丙型肝炎，HPV和HP在這些病例中占了大部分，總計約190萬人。?更近一篇的IARC數(shù)據(jù)揭示2012年的1400萬新癌癥病例中，有220萬例（15.4%）可歸因于致癌性感染。全世界最重要的傳染原是HP（77萬例），人乳頭瘤病毒（64萬例），乙型肝炎病毒（42萬例），丙型肝炎病毒（17萬例）和EB病毒（12萬例）。Kaposi肉瘤（KS）是撒哈拉以南非洲地區(qū)第二大癌癥負擔病因。KS是一種具有局部侵襲性的內皮細胞腫瘤，典型病變表現(xiàn)為皮膚多發(fā)性斑點狀、斑塊狀或結節(jié)狀病損，也可累及黏膜、淋巴結和內臟器官。此病和人類第8型皰疹病毒（HHV-8）感染有關。?因為據(jù)目前所知，HIV僅與其他致癌傳染原結合才可增加癌癥風險；因此，研究者選擇將HIV陽性人群中的癌癥歸因于共同感染。估計在2015年聯(lián)合抗逆轉錄病毒療法時代，美國HIV陽性人群中40％的癌癥是由感染引起的。?這些由感染引發(fā)的癌癥病例分布根據(jù)國家和發(fā)展狀況的差別，從美國，加拿大，澳大利亞，新西蘭以及西歐和北歐的某些國家的不足5％，到撒哈拉以南非洲的某些國家的50％以上。? ?

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盡管微生物檢測在臨床診斷已經經歷很長的應用和研究階段。臨床檢驗也有相對成熟的一套方法體系。除了涂片鏡檢，將待檢樣品取材、制片后在顯微鏡下觀察、分析和判斷樣品中微生物種類外，還有生化，免疫，PCR，宏基因組測序，蛋白質譜等方法。其中生化法通過檢測微生物表達的特異性的酶，從而鑒定微生物種類。免疫學檢測是利用抗原和抗體在體外特異結合后出現(xiàn)的各種現(xiàn)象，對樣品中的抗原或抗體進行定性、定量、定位的檢測。90年代分子診斷技術的興起大大提高了病原體檢測的靈敏度和特異性，并縮短了檢測周期，PCR擴增后是擴增富集已知病原體基因片段之后再測序。但該方法對于未知病源的感染無能為力。?微生物檢測目前大部分應用于呼吸道感染性疾病和神經系統(tǒng)感染性疾病的診斷，在癌癥診斷方面的研究還屬于新興領域。?二、微生物基因組+機器學習，另一種“液體活檢”?Poore和Knigh從TCGA數(shù)據(jù)庫中搜索了4,831個WGS研究和13,285個RNA-seq研究，涉及10,481例癌癥患者的18,116個樣本，以找微生物DNA reads。研究人員利用這些成千上萬的癌癥樣本中的微生物DNA特征，訓練并測試了數(shù)百個機器學習模型，并將某些微生物DNA特征與特定癌癥聯(lián)系起來。?? ? ? ?

結果顯示，研究發(fā)現(xiàn)的微生物DNA特征在大多數(shù)主要癌癥類型之內和之間是獨特的。經過訓練的機器學習模型在區(qū)分癌癥類型以及癌癥與正常組織方面表現(xiàn)良好，可將某一類型癌癥與其他所有32種癌癥類型區(qū)分開，并能識別15種癌癥類型患者與健康個體。機器模型可以正確地識別出肺癌患者，敏感性為86％；識別無肺部疾病患者，特異性為100％。這些模型還以81％的敏感性正確區(qū)分前列腺癌患者和肺癌患者。??

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擔任圣地亞哥精準免疫治療中心的副主任帕特爾認為，雖然液體活檢和腫瘤早篩取得了驚人的進步，但是當前的液體活檢尚未能將正常的遺傳變異與致癌的早期變異區(qū)分開來。由于二代測序技術局限的影響，某些低頻變異不能檢測出，這會延誤癌癥早期患者的診治。很難在腫瘤脫落的罕見細胞中找到一個非常罕見的人類基因突變，這就是為什么在低疾病負荷的情況下，當前的液體活檢通常會返回假陰性結果的原因。?三、液體活檢市場現(xiàn)狀?知名分子診斷公司Foundation Medicine、Guardant Health、Grail以及國內的鹍遠基因、基準醫(yī)療、艾德生物等均在開發(fā)“液體活檢”產品，即通過檢測血液中的來自腫瘤組織脫落的游離循環(huán)DNA(ctDNA)或腫瘤細胞(CTC)，快速診斷特定癌癥。液體活檢也可以用于監(jiān)視癌癥是否復發(fā)或轉移。由于只需要取5到10毫升血液，風險極小，取樣成本低，在臨床上受到了許多青睞。?2016年7月，美國食品和藥物管理局批準了羅氏子公司Foundation Medicine研發(fā)的cobas EGFR突變檢測v2試劑盒，這是FDA批準的首個基于血液的癌癥藥物特羅凱（erlotinib）伴隨診斷試劑，可以檢測非小細胞肺癌患者中的表皮生長因子受體（EGFR）基因突變。此類突變約占非小細胞肺癌（NSCLC）的10-20％。?2019年4月，F(xiàn)oundation Medicine于9月份在美國推出了其液體活檢組織FoundationOne Liquid，與Guardant Health的Guardant360一起加入了癌癥早篩的市場。但是，這些針對多項癌種的血液檢測均未獲得FDA的批準，以實驗室開發(fā)的檢測方法銷售。羅氏認為FoundationOne Liquid可能是第一個被批準的液體活檢，包括多個伴隨診斷和基因組生物標志物，例如腫瘤突變負擔。?

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2016年1月，GRAIL在基因測序巨頭Illumina等公司的聯(lián)合支持下成立，致力于開發(fā)基于血液的癌癥早期檢測方法。自成立之日起，該公司經過A、B、C三輪融資，數(shù)額已超過13億美元。2016年底，該公司啟動了循環(huán)游離基因組圖譜研究（Circulating Cell-free Genome Atlas，CCGA）項目。2020年初，GRAIL宣布啟動其首個基于泛癌種早期檢測的干預性臨床試驗——PATHFINDER研究。據(jù)悉，PATHFINDER是一項前瞻性、多中心的臨床研究，以幫助指導50多種癌癥的后續(xù)診斷檢查。該研究計劃招募約6200名患者，并至少觀察一年時間。?? ? ? ?

結語?

研究人員也指出，血液微生物檢測發(fā)展成為FDA許可的癌癥診斷檢測方法，還有很長的路要走。現(xiàn)在需要更大、更多樣化的患者群體來驗證和完善其機器學習算法模型。同時，為了加快這一商業(yè)化進程和臨床應用，Knight和Poore已經申請了專利，并與合著者Sandrine Miller-Montgomery共同創(chuàng)立了一家名為Micronoma的公司。血液中微生物的信息不依賴人體DNA的罕見變化，并且能夠區(qū)分微生物來自哪個部位。有望幫助臨床解決液體活檢中假陰性較多的困境和難題！