Science：另辟蹊径！两种方法显著提高癌细胞监测能力

一种在血液样本中显著恢复更多循环肿瘤DNA的新方法可以提高用于检测、监测和指导肿瘤治疗的液体活检的灵敏度。

　　

肿瘤会不断地从垂死细胞中脱落DNA， 这些 DNA 会在患者血液中短暂循环，然后迅速被分解。 许多公司已经开发出了能够检测出这种肿瘤 DNA 的血液检测方法，从而有可能帮助医生诊断、监测癌症或选择治疗方法。

然而，在任何给定时间内循环的肿瘤DNA数量都非常少，因此要开发出足够灵敏的检测方法来检测这种微小信号，这一直是一项挑战。

最近来自麻省理工学院、博德研究所和哈佛大学的一组研究人员想出了一种方法，绕开增加灵敏度这个问题，而是通过暂时减缓血液中循环的肿瘤DNA的清除，来显著增强这种信号。

研究人员开发了两种不同类型的可注射分子，他们称之为“priming agents（启动剂）”，可以暂时干扰人体从血液中清除循环肿瘤DNA的能力。在一项对小鼠的研究中，研究表明，这些药物可以充分提高DNA水平，从而使可检测到的早期肺转移灶的比例从不到10%跃升至75%以上。

这种方法不仅可以早期诊断癌症，还可以更灵敏地检测肿瘤突变，从而指导治疗。它还可以帮助提高癌症复发的检测。

“你可以在抽血前一小时使用其中一种药剂，这样就能观察到以前看不到的东西。这意味着我们应该能够让每个做液体活检的人，无论出于什么目的，体内更多的分子来工作，”文章作者Sangeeta Bhatia说。

这篇论文发表在《科学》杂志上。

更好的活检

液体活检能够检测血液样本中的少量DNA，现在被用于许多癌症患者，用来识别有助于指导治疗的突变。然而，随着灵敏度的提高，这些测试可能会对更多的病人有用。但提高液体活检灵敏度的大多数努力都集中在开发新的测序技术上，以便在抽血后使用。

这个研究组在集思广益，想办法如何使液体活组织检查提供更多信息的过程中，另辟蹊径想出了一个主意，即在采集样本之前，试图增加患者血液中的DNA含量。

“肿瘤一直在创造新的无细胞DNA，这就是我们试图在抽血中检测到的信号。然而，现有的液体活检技术受到血液中收集的物质数量的限制，这项工作的目的是考虑如何事先注入一些东西，有助于提高或增强在同一个小样本中可收集的信号量。”

人体使用两种主要策略来清除血液中的循环 DNA。被称为DNAases的酶在血液中循环，分解它们遇到的DNA，而被称为巨噬细胞的免疫细胞在血液通过肝脏过滤时吸收游离DNA。

研究人员决定分别针对这些过程中的每一个。为了防止DNA酶分解DNA，他们设计了一种单克隆抗体，可以与循环DNA结合，保护DNA免受酶的破坏。

“抗体是一种成熟的生物制药模式，它们在许多不同的疾病环境中都是安全的，包括癌症和自身免疫治疗，我们的想法是，我们是否可以利用这种抗体来帮助保护DNA暂时免受循环中的核酸酶的降解? 通过这样做，我们改变了平衡，使肿瘤产生DNA的速度略快于DNA的降解速度，增加了抽血中的浓度。”

他们开发的另一种启动剂是一种纳米颗粒，旨在阻止巨噬细胞吸收游离DNA。众所周知，这些细胞有吞噬合成纳米颗粒的倾向。

“DNA是一种生物纳米颗粒，因此肝脏中的免疫细胞可能像吸收合成纳米颗粒一样吸收DNA，如果情况确实如此，那么我们可以使用一个安全的虚拟纳米颗粒来分散那些免疫细胞的注意力，让循环中的DNA单独存在，这样它就可以处于更高的浓度”。

更早的检测肿瘤

研究人员在接受癌细胞移植的小鼠身上测试了他们的启动剂，癌细胞往往会在肺部形成肿瘤。细胞移植两周后，研究人员发现，这些启动剂可以使血液样本中循环肿瘤DNA的数量增加60倍。

一旦采集了血液样本，就可以进行与现在用于液体活检样本的相同类型的测序测试。这些测试可以挑选出肿瘤DNA，包括用于确定肿瘤类型和可能最有效的治疗方法的特定序列。

癌症的早期检测是这些启动剂的另一个有前景的应用。研究人员发现，在抽血前给小鼠注射纳米颗粒启动剂，可以让它们检测到75%的低癌症负担小鼠血液中的循环肿瘤DNA，而如果没有这种注射，就无法检测到任何肿瘤DNA。

“癌症液体活检的最大障碍之一是血液样本中循环肿瘤DNA的稀缺，因此，看到我们迄今为止所取得的巨大效果，并设想这对患者可能产生的影响，这是令人鼓舞的。”文章作者Adalsteinsson说。

在注射了任何一种启动剂后，血液中的DNA水平需要一两个小时才能上升，然后在大约24小时内恢复正常。

“这些药剂能在几小时内达到峰值活性，然后迅速清除，这意味着人们可以到医生的办公室接受这样的药剂，然后在一次就诊中抽血进行检测。" 这一特点预示着将这一概念转化为临床应用的可能性很大。

研究人员已经成立了一家名为Amplifyer Bio的公司，计划进一步开发这项技术，希望能进入临床试验。

“一管血比结肠镜检查甚至乳房x光检查更容易诊断，最终，如果这些工具真的具有预测性，那么我们应该让更多的患者进入这个系统，他们可以从癌症拦截或更好的治疗中受益。”