液体活检:阅读从Biofluid疾病的迹象
液体活检是一种新型诊断工具,寻求从各种biofluids疾病的迹象,比如血液和脑脊液。由于易于抽血和相对易于脑脊液利用组织切片相比,液体活检被拥戴为一种微创的方法诊断和监测疾病进展和评估对治疗的反应。液体活检工作通过检测核酸、蛋白质、细胞和细胞外囊泡(包细胞内容)在血液和脑脊液。液体活检摆脱有关疾病通过分析生物分子的本质特征。上下文中的癌症,例如,这包括检测生物分子在固体肿瘤增长进入流通,即。、血液。这包括循环tumor-derived DNA(游离cfDNA)和tumor-derived循环肿瘤细胞(ctc)。cfDNA可以港突变出现在肿瘤。如果确定是一个可行的司机突变,这可能表明潜在的治疗途径,如酪氨酸激酶抑制剂对酪氨酸激酶驱动肿瘤发生突变。
一颗冉冉升起的明星:液体活检在肿瘤诊所
一个搜索PubMed的2022年9月,使用术语“液体活检“取得了~ 10550的点击量,其中~ 7260或69%仅发表在过去5年。因此,这是一个快速发展的技术在广泛的学科。癌症应用程序控制,但积极的研究正在追求其他几个医学领域,包括产前测试在生殖医学,病原体检测和宿主细胞在传染病互动,自身免疫性疾病,这些只是其中一部分。此外,液体活检测试cfDNA癌症甚至进入了诊所。几种液体活检诊断测试的tumor-derived cfDNA已通过美国食品和药物管理局(FDA)作为检测各种同伴诊断癌症和他们的相应的可操作的突变。因此,液体活检准备做出重大贡献的临床护理病人,尤其是在肿瘤领域。
改变癌症检测和治疗的景观与液体活检
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癌症液体活检:推进的方法
虽然液体活检被广泛利用在癌症生物学检测cfDNA,包括fda检测乳腺癌、卵巢癌、前列腺和非小细胞肺癌,研究继续扩大的肿瘤的曲目和技术。
在过去的十年里,安德鲁·k·古德温基因组学教授和部门主任诊断,病理学和实验室医学系,堪萨斯大学(KU)医学中心副主任,KU癌症中心,发展液体活检平台分析肿瘤的各种材料,改善病人护理。古德温的工作桥之间的“死亡谷”基础科学研究和临床领域。“我开始参与转化医学之前甚至公认的研究领域。我职业生涯的一个主要问题是分子评估患者样本来指导他们的治疗,主要是在癌症。我找可以提高早期发现的方法,便于诊断和监测疾病负担和对治疗的反应。液体活检是一种特殊的工具来实现这些目标,”古德温解释说他背后的动机的研究。
“当液体活检第一次出现时,他们发现ctc,然后进化看其他循环模型,如cfDNA,现在最近RNA游离。有爆炸的液体活检cfDNA测试,寻找肿瘤突变时组织活检不能被执行,”古德温。除了广泛的工作cfDNAGodwin了细胞外囊泡的兴趣在过去十年。“毫无疑问cfDNA是个优秀的生物标志物的肿瘤。然而,我的观点是,我们可以获得更多的信息从一个集成的液体活检方法通过检查附加材料脱落的肿瘤,如细胞外囊泡”。细胞外囊泡膜结合包发布的细胞,表达各种表面标记相关的细胞起源和携带货物从rna,蛋白质和代谢物。“细胞外囊泡可以作为癌症生物标记基于其表面和货物的内容。例如,他们可以携带信使rna窝藏肿瘤突变或生物分子与肿瘤病理生理学有关。我们也可以利用他们早期癌症检测,诊断,识别机制肿瘤侵犯和耐药性和监控对治疗的反应”,阐述了古德温。
此外,古德温的实验室和的同事们正在开发微流体平台分离循环癌症生物标记,包括cfDNA或细胞外囊泡。微流控设备由micro-meter大小的通道和钱伯斯执行分析迅速操纵小体积的液体。“微流体平台为隔离生物标志物提供许多优势,因为他们结合捕获或浓缩步骤,即。,of cfDNA or extracellular vesicles, with the molecular profiling and/or quantification step, which can be performed ‘on chip’. Thus, they streamline the analytical process,” described Godwin of the technology.
“微流体的另一个重要好处是工作能力与小卷,所以,只有少量的病人biofluid样本是必需的。我们最近插图使用微流体设备的可行性检测液只有2固体还原剂的等离子体卵巢癌患者开创性的研究,”古德温解释道。卵巢癌很难检测早期。被称为癌症低语,表现症状,女性往往被忽视。不幸的是,它通常是广泛的诊断,使得它难以治疗和预后差。分析等离子体从20卵巢癌患者与10个年龄组的观测表明,细胞外囊泡表达叶酸受体α可能作为生物标志物早期发现和进展。
古德温和他的研究小组也在研究液体活检的潜力尤因肉瘤的肿瘤,简称ESFT。ESFT的癌症骨或软组织,染色体易位EWS-ETS分子特征。“虽然EWS-ETS易位是一个强烈的分子诊断ESFT,不幸的是它需要组织活检的肿瘤,可以是痛苦的或无法访问。液体活检可以提供一个潜在的解决方案。我们可以检测EWS-ETS信使核糖核酸在细胞外囊泡从一个细胞模型,最近,证明了的力量在细胞外蛋白质组签名囊泡诊断ESFT,”古德温解释的结果。
古德温将继续推动他的研究,进行纵向研究评估的效用液体活检对高危人群的早期检测,如在乳腺癌易感基因1和BRCA2突变运营商。“我可以想象一个快速和敏感液体活检测试妇女患卵巢癌的筛查,”他说的终极目标。“技术推动科学和测试可能最终在医疗点格式进行管理,患者会得到他们的结果直接在他们访问的年度考试。”
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器官损伤:液体活检可概括的平台铺平了道路
尽管癌症生物学和肿瘤领域已经由液体活检的大部分研究,有研究追求扩大应用在其他领域。“液体活检为范围广泛的诊断应用程序是有用的。除了癌症、液体活检可能是杠杆监控器官损伤,对我们的极大的兴趣,”阐述了Iwijn De Vlaminck康奈尔大学生物医学工程教授,他的研究。“器官损伤后会出现移植在传染性或免疫相关疾病和并发症。液体活检方法特征几个优势监控器官损伤。首先,它是微创,导致更少的不适患者可以使用,因此纵向。第二,液体活检可以应用在一个没有针对性格式利用分子技术描述和量化cfDNA分子发布的受伤器官biofluid。”
具体来说,德Vlaminck和他的团队确定器官cfDNA来源于基于不同的分子特征。“器官损伤是一种常见的现象,发生在不同的疾病过程。坏死和凋亡细胞从受伤器官泄漏cfDNA进入流通,我们检测和分析,生成一个受影响的组织和器官的信息。器官损伤可能发生在患者移植后终端器官衰竭或血液癌症。感染会引发炎症反应,可导致器官损伤。”
在先前的研究中,德Vlaminck证明donor-derived cfDNA可以确定在等离子体的器官接受者心和肺移植。在这两个实例,纯化cfDNA测序量化部分归因于器官捐赠者,与主机相关的积极拒绝通过组织活检。器官接受者被放置在一个免疫抑制疗法降低移植排斥的风险,而不幸的是提高患者对感染的易感性。事实上,巨细胞病毒、疱疹病毒和腺病毒序列非人cfDNA在场,表明可能的感染。“最近我们报告液体活检综合平台在同种异体造血细胞移植受者化验cfDNA血液恶性肿瘤。我们杠杆cfDNA甲基化签名追踪组织起源,确定瀑特异性损伤在收件人,和分析部分donor-to-recipient cfDNA评估移植排斥。在平行,我们确定突变tumor-derived cfDNA评估癌症复发和执行cfDNA宏基因组分析评估感染,”De Vlaminck解释道。分析170年27造血细胞移植受者血浆样本发现solid-organ-derived等离子cfDNA升高,表明广义器官损伤,一个月内的移植与移植物抗宿主病,偶尔接受者的免疫并发症。此外,先前的研究结果复制,捐赠者cfDNA分数较高的预测移植排斥,和病毒感染,癌症复发可被检测到。
的另一个重点De Vlaminck实验室器官损伤为传染性疾病的结果。“我们做了一个研究肾移植受者的尿液样本,没有细菌或病毒尿路感染。当然,我们发现尿cfDNA传染病利用宏基因组分析,如预期。但是,同时,我们还发现甲基化cfDNA签名表明病毒——和bacteria-induced肾脏和膀胱组织损伤患者的尿路感染,”De Vlaminck研究的总结。
合同制造小说Metabolism-Based液体活检
De Vlaminck也和他的团队利用液体活检平台基于cfDNA甲基化签名监控器官损伤感染严重程度的代理COVID-19病人。“非常早期的流感大流行很明显,诊断工具是需要评估的严重性COVID-19感染,关注病人的状态,”De Vlaminck讨论他的动机的研究。”所以,我们调查cfDNA血浆样本中签名的器官损伤COVID-19患者与那些来自其他病毒感染患者和健康对照组。“cfDNA窝藏甲基化签名提示肺、肝和红细胞COVID-19祖损害与严重。总cfDNA与世界卫生组织顺序量表对气管插管患者的疾病进展和显著升高。
De Vlaminck认为cfDNA液体活检中的信息可能非常有用的研究,最终,诊所。“我们的目标是建立一个可概括的液体活检平台数量和确定器官损伤。这将是一个微创、快速和没有针对性的诊断工具,可以生成一个全面的照片器官损伤的病人在单个测试”。
在过去的几年中,液体活检有迅速发展的研究领域为cfDNA诊所同伴诊断癌症。然而,研究的范围继续扩大tumor-derived内容适合液体活检,可能产生额外的信息。此外,研究追求液体活检平台除了癌症领域扩大潜在的医学应用。
