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“滴血验癌”这个美梦，我们可真是做了好久了。
理论上来说，血液中的游离DNA（cfDNA）含有来自肿瘤的循环肿瘤DNA（ctDNA），以此为材料进行癌症筛查大有可为。
但实际上，cfDNA含量低降解快，很难满足检查需要。
cfDNA的半衰期仅有30-120分钟。标准抽血的10ml血液中，大约可以分离出5ml血浆，平均每毫升能够提供10ng cfDNA，相当于约15000个单倍体基因组当量（GE）。
对于晚期癌症患者，ctDNA在cfDNA中的占比可达10%；但在局晚患者中，这一比例骤降至0.1-1%；至于早期癌症患者或经治患者，ctDNA比例可能还不足0.1%。
显然，ctDNA含量低的患者才是液体活检筛查受益的大头，但也正是这部分患者的血液样本，ctDNA含量根本不足够进行有效的检测。研究数据显示，对1期癌症，基于ctDNA的筛查试验敏感性仅有20-40%。
有什么办法能让微量的ctDNA“显形”呢？
本周，《科学》杂志发表了一项来自麻省理工学院和博得研究所科学团队的新成果，研究者们从ctDNA的降解环节入手，开发了一种双成分的预处理剂，通过脂质纳米颗粒和单克隆抗体与cfDNA的结合，减少cfDNA被巨噬细胞吞噬和核酸酶降解。
实验中，提前1-2小时注射预处理剂，即可将采集的ctDNA提升10倍以上，随后利用ctDNA进行的肿瘤分析，更是可以将检测小肿瘤的灵敏度从不足10%提升至75%以上！
研究者将这种预处理剂类比为活检界的造影剂，希望它能够大幅度提高液体活检的临床实用性。
论文题图
为了增加提取到的样本量，科学家们已经想出了不少方法。比如说血浆置换，但它需要专业的设备、非常耗时，也不适用于危重患者；还有一种思路是在离肿瘤更近的区域采样，例如在膀胱癌患者的尿液中采集cfDNA；还可以使用体内干预手段，比如聚焦超声或放射疗法，增加ctDNA脱落。
先不谈经济问题，后两者可行的基础是已知肿瘤位置，这显然是不适用于癌症筛查的。
研究者从头理了一下cfDNA和ctDNA的诞生与消失，觉得后者还是大有可为的。ctDNA的降解和清除主要依赖核酸酶降解、肾脏排泄和单核吞噬细胞系统（MPS），如果能够延缓ctDNA消失，采集自然会变得容易很多。
研究者想出了两种办法。
第一，循环中的cfDNA与组蛋白结合，形成直径约11nm的纳米微粒，研究者设计了一个相似的纳米脂质体，可以与cfDNA竞争被MPS吞噬，这就能够减少cfDNA的清除；第二，使用单克隆抗体与cfDNA结合，可以避免它被核酸酶降解。
在小鼠中进行的实验证实了两种方法的有效性，单独使用均可将注射后1小时采样到的cfDNA样本量大幅度提升。
在MC26肺转移小鼠中，注射预处理剂同样能够显著增加血浆cfDNA含量。在肿瘤进展的第1/2/3周，采集的cfDNA浓度分别为对照的7/14/28倍；对样本进行1822种肿瘤特异性单核苷酸变异（SNV）分析，三个时间点鉴别出的突变数量分别为4/19/60倍。
脂质纳米颗粒能显著提升cfDNA浓度和肿瘤相关突变的检出量
以2 SNV为阈值，低肿瘤负荷小鼠很难检出肿瘤，但在使用了脂质纳米颗粒预处理剂后，75%小鼠被检出了。
类似的，单抗预处理剂处理后，以2 SNV为阈值，检测低肿瘤负荷或微小残留病水平的ctDNA（约为1-10/百万），仅需0.33ml血样，远低于常规抽血。
此外，预处理剂对cfDNA的影响时间并不长，实验中24小时即可恢复正常水平。这意味着患者的使用场景的确非常类似造影剂，在血检前1-2小时注射并很快被身体代谢掉。
当然，这种预处理剂在人体中的应用效果和耐受性还需要进一步研究证实。
参考资料：
[1]https://www./doi/10.1126/science.adf2341
[2]https://www./doi/10.1126/science.adn1886
本文作者丨代丝雨
