一滴血就能检测出13种癌症？测试数据的波动可能比你想象的要大

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几天前，日本东芝公司宣布开发了一种新技术，可以从一滴血中检测出13种癌症，并从2020年开始进行实验测试。公司还与东京医科大学、国家癌症研究中心等机构合作开展产学研合作，希望在几年内投入生产。

用一滴血检测13种癌症就像用痕迹追踪“凶手”，必须依靠载体，如指纹进行案件调查。东芝声称这项技术使用了microRNA。与病例调查所需的指纹数据库相似，有必要为不同的癌症建立一个特定的microRNA数据库，通过microRNA来识别癌症。

“癌症患者有什么特异的microRNA？这不是一对一的关系，而是一种组合。出现的类型和频率需要建模和算法分析，并在临床实践中不断测试和修改。”北京交通大学生命科学研究所教授、中国人民解放军总医院癌症中心实验室研究员朱云峰表示，用一滴血检测13种癌症不是一个简单的判断问题，因为一滴血中几乎没有肿瘤相关信息，需要信号放大。然而，在信号放大过程中，初始量低往往导致波动范围大，因此仍有大量临床样本需要检测和校正。

或者告别蛋白质标记1.0时代

“传统生命科学认为生命中的功能分子是蛋白质。因此，早期对肿瘤标志物的研究主要集中在蛋白质方面，即我们经常听说的CA199和CA153，并且已经在临床上使用了大约30年。”朱云峰解释说，虽然传统的肿瘤标志物在疗效评价中发挥了一定的作用，但它们不适合于肿瘤的早期诊断，因为近一半的肿瘤患者甚至一些经病理诊断的患者体内的肿瘤标志物在正常范围内。

如果说蛋白质肿瘤标志物是1.0时代的肿瘤检测和诊断，那么在2.0时代的肿瘤诊断中，人们不仅继续寻找更准确的蛋白质标志物，而且还开始探索什么样的信号分子可以更准确，甚至可以更早地检测出肿瘤。

“2003年人类基因组计划第一稿完成后，出现了一种不符合学术界期望的情况。人们认为作为高等生物，人类基因应该有大约100，000个，但结果显示只有大约20，000个。”朱云峰说。那么，是什么造成了巨大的反差呢？人们发现，核糖核酸的功效被大大低估了。以前，它被认为是一个“跑龙套”，但现在发现，核糖核酸可以作为一个功能分子广泛参与生命过程的调节。

随着对核糖核酸的进一步了解，核糖核酸作为肿瘤诊断标志物的潜力逐渐显现。根据核糖核酸片段的不同长度，科学家称长度小于25个碱基的核糖核酸为微核糖核酸。进一步的研究表明，microRNA在细胞调控中发挥着重要作用。一些可以促进目标基因信使核糖核酸的降解，而另一些可以抑制目标基因信使核糖核酸的翻译...尽管它们很小，但在调节基因表达方面却是“残酷的角色”。

一滴血中几乎没有肿瘤信息，数据波动很大

“目前，已经发现了2000多种人类microRNA，其中一些已被证实与肿瘤的发生和发展密切相关。对这部分微核糖核酸的深入研究将有助于揭示肿瘤发生的机制，同时，通过总结肿瘤与微核糖核酸文库的对应关系，可以获得用于诊断不同肿瘤的微核糖核酸指纹图谱。”朱云峰说:“例如，要检测13种肿瘤，那么基于外周血中microRNA的类型和浓度的‘指纹图谱’与每个肿瘤之间的对应关系就建立起来了，也就是说，建模过程需要首先完成。”

朱云峰表示，由于建模过程中使用的样本量有限，基于此建立的模型与肿瘤诊断之间的对应关系需要不断优化，并随着分析样本量的增加在实践中不断修正。因此，模型的建立和改进是在大数据的基础上不断“完善”的。因此，对于13种癌症的microRNA的分析和判断，需要针对13种癌症患者进行大规模的病例分析。目前，东芝的设备仍处于未经权威部门授权甚至进入临床试验的阶段，因此登陆时间不详。

近年来，microRNA图谱分析已用于肿瘤诊断，主要是因为microRNA在外周血中相对稳定。这是因为一方面，microRNA可以与蛋白质形成复合物；另一方面，部分microRNA存在于外体中，这大大增加了其稳定性。随着商用microRNA提取试剂盒技术的成熟和优化，检测灵敏度有了很大提高。然而，朱云峰认为，血容量越大，结果将越稳定，并且一滴血中几乎没有肿瘤信息，这将导致检测数据的大幅波动。

肿瘤早期预警，ctDNA“指纹”更有前景

如果说microRNA检测相当于坏人“埋地雷”时被发现，蛋白质检测类似于“雷电爆炸”，那么基于表观遗传学的ctDNA(外周血肿瘤DNA)检测相当于坏人购买雷管和火药时被发现。

CtDNA是指肿瘤细胞DNA在脱落或凋亡后释放到循环系统中。通过检测它，可以追踪肿瘤细胞的来源和血液中肿瘤的痕迹，是一种新的肿瘤标志物。“脱氧核糖核酸是遗传信息的载体，但肿瘤细胞中的脱氧核糖核酸经历了遗传突变。肿瘤细胞死亡后，其DNA将被释放到细胞外基质中，然后被带入血液中，从而使外周血中DNA携带的信息能够反映体内肿瘤细胞的存在。”朱云峰告诉记者。

肿瘤发生的遗传基础是经常发生的基因突变。然而，突变不是一下子发生的，所以我们能更早地预测它吗？朱云峰解释说，影响基因的功能因素包括两个方面:基因结构的变化和表达水平的变化，基因的表达水平受包括甲基化在内的表观遗传学的控制。因此，检测引起基因突变的DNA表观遗传修饰的变化，可以早期预警癌症的发生，实现早期诊断和干预。(常陆张家星)

编者:纪爱玲

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