最近在血液中发现的细胞外rna,包括细胞外囊泡(EVs)中的rna,再加上低起始量rna测序的进展,使科学家能够研究它们在人类疾病中的作用。迄今为止,大多数研究都集中在小rna上,而且缺乏优化长rna测量的方法。我们使用血浆RNA评估了六种长RNA测序方法在两个不同位点的性能,并报告了它们在 基因组/转录组的reads(%) 、 检测到的基因数量 、 长RNA转录本多样性 和 可重复性方面 的差异。使用最佳的方法,我们进一步比较了EV和不含EV的RNA血浆中长RNA的谱。
为了系统地比较文库构建试剂盒/条件,我们使用了来自两个独立血浆样本池的总RNA。我们将两个库中的总RNA平均分为6个不同的RNA测序试剂盒/条件,并在两个独立的位点重复构建文库。在样品制备后,我们使用Illumina的HiSeq2500平台进行了长RNA测序,以评估基因组和转录组定位百分比。
在比对之前,从每个样本fq数据中抽取50 million read pairs数据作为后续分析。
在比对到转录组时,我们查看了四种RNA biotypes定量结果:protein-coding, lncRNAs, ncRNAs, and pseudogenes
文章小结:评估指标基因组/转录组的reads(%)、检测到的基因数量、长RNA转录本多样性和可重复性方面的差异
导语:人体内存在的液体称为体液。体液中含有多种无机物和有机物。无机物与部分以离子形式存在的有机物统称为电解质。葡萄糖、尿素等不能解离的物质称为非电解质。
体液以细胞膜为界分为细胞内液和细胞外液。
正常情况下,体液之间的水与电解质处于动态平衡,这种平衡状态易受体内外因素影响而被破坏,导致代谢紊乱,即水、电解质和酸碱平衡紊乱。
第一节 机体水、电解质的平衡及紊乱
一、体液中水、电解质分布及平衡
(一)水的分布及平衡
人体内含水量与年龄、性别有关,还与组织结构有关。
1.水的来源和去路:
水的来源:
饮水约1200ml、食物中含水约1000ml、代谢内生水约300ml,共约2500ml。
水的去路:
肾脏排尿1500ml、自肺呼出400ml、皮肤蒸发500ml、粪便排出100ml,共约2500ml
正常情况摄入量与排出量持平。
2.影响体液动态平衡的因素
(1)影响水在血管内外转移的因素主要通过血管壁
血浆胶体渗透压(主要)、毛细血管通透性、毛细血管静水压
(2)影响水在细胞内外转移的因素 主要通过细胞膜
晶体渗透压
水从低渗透压的一侧流向高渗透压一侧。
正常情况下,细胞内外渗透压相等
3.水代谢平衡的调节:
水的调节中枢在下丘脑,通过神经体液调节
(1)口渴思饮
产生口渴的原因:血浆晶体渗透压升高、血管紧张素Ⅱ增多、生活习惯等。
(2)抗利尿激素:
抗利尿激素的作用是作用于远端肾小管的,促进水的重吸收,减少尿量。
血浆晶体渗透压升高、血容量下降、剧烈运动和疼痛等可使抗利尿激素分泌增多。
(3)心房肽、肾素-醛固酮系统亦有调节水的功能。
(二)电解质分布及平衡
1.电解质的含量和分布:
有机电解质:蛋白质和有机酸
无机电解质:主要是无机盐,
无机盐中所含的金属元素是Na+、K+、Ca2+、Mg2+,以及微量的铁、铜、锌、锰、钼等。
(1)钠、氯
是细胞外液中主要阴阳离子,每公斤体重约含钠1克。
钠离子是细胞外液含量最高的阳离子,对保持细胞外液容量、调节酸碱平衡、维持正常渗透压和细胞生理功能有重要意义。
来源:机体通过膳食及食盐形式摄入氯和钠,
排泄:Na+、Cl-主要从肾排出,肾排钠量与食入量保持平衡。
肾对保持体内钠含量有很重要的作用,“多吃多排,少吃少排,不吃不排”
钠代谢的调节:钠代谢的调节主要通过肾脏,调控钠排出的因素有:
①球-管平衡:肾小管重吸收的钠与肾小球滤过的钠成比例。
②肾素-血管紧张素-醛固酮系统:此系统是调控水盐代谢的重要因素
③其他激素:抗利尿激素、糖皮质激素、甲状腺素、甲状旁腺素和心钠素等。
(2)钾
是细胞内液的主要阳离子之一,健康成年人,每公斤体重含钾量为2克
分布:98%分布在细胞内液,2%在细胞外液。
来源:钾,人体钾的来源全靠从食物中获得,在动植物食品中含量丰富。
排泄:主要通过肾脏排出,特点是“多入多出,少入少出,不入也出”,所以禁食的病人应注意补钾。
各部分体液中的电解质含量不尽相同(见表3-6-1)。
(3)体液电解质分布特点
①血浆和细胞内液离子分布不同
血浆:
阳离子:Na+、Ca2+、Mg2+、 K+,其中以Na+含量最高,约占阳离子总量的90%以上,
阴离子:Cl-和HCO3-为主
细胞内液:
阳离子:K+、Mg2+和Na+,K+最多
阴离子:磷酸盐和蛋白质为主,
细胞内外液中钠和钾的浓度的差别主要依赖于细胞膜上的特殊结构即Na+-K+ATP酶(钠泵)的主动转运功能
钠泵将细胞内液的钠离子运转到细胞外液,将钾离子转移到细胞内液。
该过程耗能
消耗一个分子的ATP,可将3个钠离子从细胞内泵到细胞外,将2个钾离子和1氢离子由细胞外泵到细胞内。
电解质的作用:维持细胞内外液的渗透压、体液的分布和转移、参与酸碱平衡及神经肌肉兴奋性的维持。
细胞间液是血浆的超滤液,其电解质成分和浓度与血浆极为相似。
②体液中阴离子总数与阳离子总数相等,并保持电中性
一般阴离子随阳离子总量的改变升高或降低,以适应阳离子的改变。
血浆中Cl-、HCO3-总和与阳离子Na+浓度之间保持有一定比例关系,
即:Na+=HCO3-+Cl-+12(10)mmol/L。
③各体液渗透压相同,
摩尔渗量为294~296mOsm/L;
理论渗透压为756~760kPa。
2.电解质与血浆晶体渗透压:
根据血浆钾、钠、葡萄糖、尿素的浓度可计算出:
血浆晶体渗透压=2(Na+ + K+)+葡萄糖+尿素。
二、水、电解质平衡紊乱
(一)水平衡紊乱
水平衡紊乱可表现为总体水过少或过多或总体水变化不大,但水分布有明显差异
水平衡紊乱往往伴随有体液中电解质的改变及渗透压的变化。
1.脱水:
人体体液丢失造成细胞外液的减少,称为脱水。
脱水因血浆钠浓度变化与否,又可将脱水分为高渗性、等渗性和低渗性脱水。
(1)高渗性脱水:
失水失电解质
原因:多见于饮水不足,如高温作业大量出汗,或非显性失水持续进行从而使水排出量增多。
特点
①体液电解质浓度增加,渗透压升高;
血浆Na+浓度大于150 mmol/L或Cl—与HCO3-浓度之和大于140mmol/L;
②细胞外液量减少;
③细胞内水向细胞外液转移,造成细胞内液明显减少。
临床症状:口渴、体温上升、尿量减少、出现各种神经症状,体重明显下降等。
(2)等渗性脱水:
失水=失盐
原因:常见于呕吐和腹泻等丧失消化液情况,
特点:
①体液电解质浓度改变不大,渗透压保持正常
血浆Na+浓度为130~150mmol/L或Cl—与HCO3-浓度之和为120~140mmol/L,
②细胞外液量减少,细胞内液量正常。
③胞外液量减少可导致血容量不足,血压下降、外周血液循环障碍等。
(3)低渗性脱水:
失盐失水
原因:丢失体液时,只补充水而不补充电解质造成,
如胃肠道消化液的丧失(腹泻、呕吐等)以及大量出汗情况下,仅补充水分而未补充丧失的电解质,
特点:
①血浆Na十浓度小于130mmol/L或Cl—与HCO3-浓度之和小于120mmol/L。
细胞外液的渗透压低于正常
②细胞外液量减少,细胞内液量增多,
③重稍有减轻。
2.水过多:
当机体摄入水过多或排出量减少,使体液增多、体重增加、血容量增多以及组织器官水肿。根据体液的晶体渗透压分为三种类型:
高渗性(盐中毒)、等渗性(水肿)及低渗性(水中毒)水过多。
临床上水肿较为常见。
水肿时细胞外液量(主要是组织液)增多,而渗透压仍在正常范围。
一般当增加的体液量超过体重的10%以上时,可出现水肿临床表现。
水肿常见的原因有血浆蛋白浓度降低,或充血性心力衰竭,或水和电解质排泄障碍等。
(二)钠平衡紊乱
水与钠的正常代谢及平衡是维持人体内环境稳定的重要因素。
细胞外液钠浓度的改变可由水、钠任一含量的变化而引起,
钠平衡紊乱常伴有水平衡紊乱。
1. 低钠血症:
血浆钠浓度小于130mmol/L称为低钠血症
血浆钠浓度是血浆渗透浓度(Posm)的主要决定因素,低钠血症又称低钠性低渗综合征。
Posm降低导致水向细胞内转移,使细胞内水量过多,这是低钠血症产生症状和威胁生命的主要原因。
血浆钠浓度并不能说明钠在体内的总量。
(1)原因:
摄入少(少见)、丢失多、水绝对或相对增多
(2)类型:可分为肾性和非肾性原因两大类。
肾性原因:
肾功能损害:可因渗透性利尿、肾上腺功能低下以及急、慢性肾功能衰竭等引起低钠血症。
非肾性原因:
可见于呕吐、腹泻、肠瘘、大量出汗和烧伤等疾病过程,除丢失钠外,还伴有不同比例的水的丢失。
低钠血症使细胞外液渗透压下降,水分向细胞内转移,进而出现细胞水肿,严重者有可能出现脑水肿和消化道紊乱。
假性低钠血症:由于血浆中一些不溶性物质和可溶性物质的增多。使单位体积的水含量减少,血钠浓度降低(钠只溶解在水中),引起低钠血症,前者见于高脂蛋白血症(血脂10g/L高球蛋白血症(总蛋白100g/L如多发性骨髓瘤、巨球蛋白血症、干燥综合征);后者见于静脉注射高张葡萄糖或静脉滴注甘露醇以后。
2.高钠血症:
主要见于水的摄入减少(如下丘脑损害引起的原发性高钠血症)、
排水过多(尿崩症)、
钠的潴留(原发性醛固酮增多症、Cushing综合征)。
(三)钾平衡紊乱
1.钾代谢:
钾是维持细胞新陈代谢、调节体液渗透压、维持酸碱平衡和保持细胞应激功能的重要电解质之一。
(1)来源去路:
来源:食物
每日摄入量50~75 mmol,一般膳食每日可供钾50~100mmol;足够维持生理上的`需要。
90%的钾由肠道吸收
(2)钾代谢的调节:
体内钾的主要排出途径是经肾以尿钾形式排出。肾排钾对维持钾的平衡起主要作用。
①影响肾脏排钾的主要因素:醛固酮,其次为糖皮质激素,
体液酸碱平衡的改变也影响肾脏对钾的排泄,酸中毒时,尿钾增多;碱中毒时,尿钾减少。
②影响钾在细胞内外转移的因素
生理性因素:Na+-K+ATP酶、儿茶酚胺、胰岛素、血糖浓度、剧烈运动等;
病理性因素:血pH、高渗状态、组织破坏、生长过快等。
钾的浓度与细胞外液HCO3-的浓度直接有关.
2. 钾平衡紊乱:
钾总量是指体内钾的总含量,由于钾主要分布在细胞内(约占总量的98%),因此血K+浓度并不能准确地反映体内总钾量。
血K+浓度是指血清K+含量,
血浆钾浓度要比血清钾浓度低约0.5mmol/L左右,因为血液凝固成血块时,血小板及其他血细胞会释放少量钾入血清之故,临床以测血清钾为准。
影响血钾浓度的因素:
钾在细胞内外的移动
血浆的浓缩与稀释
钾总量过多或过少
当细胞内钾向细胞外大量释放或血浆明显浓缩,钾总量即使正常甚至缺钾也可能出现高血钾
体液酸碱平衡紊乱,必定会影响到钾在细胞内、外液的分布以及肾排钾量的变化。
(1)低钾血症:
血清钾低于3.5mmol/L以下,称为低钾血症。
原因:
①钾摄入不足;
长期进食不足(如慢性消耗性疾病)或者禁食者(如术后较长时间禁食),
由于钾来源不足,而肾仍然排钾,很易造成低钾血症。
②钾丢失或排出增多:
严重腹泻、呕吐、胃肠减压和肠瘘者,
肾上腺皮质激素有促进钾排泄及钠储留作用,当长期应用肾上腺皮质激素时,均能引起低血钾;心力衰竭,肝硬化患者,在长期使用利尿剂时,因大量排尿增加钾的丢失;
③细胞外钾进入细胞内:
如静脉输入过多葡萄糖,尤其是加用胰岛素时,促进葡萄糖的利用,进而合成糖原,都有K+进入细胞内,很易造成低血钾#
代谢性碱中毒或输入过多碱性药物,形成急性碱血症,H+从细胞内进入细胞外,细胞外K+进入细胞内,造成低血钾症。
血浆稀释也可形成低钾血症。
(2)高钾血症:
血清钾高于5.5mmol/L,以上,称为高血钾症。
原因:
①钾输入过多,
钾溶液输入速度过快或量过大,特别是有肾功能不全、尿量减少,又输人钾溶液时易于引起高血钾。
②钾排泄障碍:
各种原因引起的少尿或无尿如急性肾功能衰竭;
③细胞内的钾向细胞外转移,
如大面积烧伤,组织细胞大量破坏,细胞内钾大量释放入血;
代谢性酸中毒,血浆氢离子往细胞内转移,细胞内钾向细胞外转移,与此同时,肾小管上皮细胞泌H+增加,泌K+减少,使钾贮留于体内。
三、钾、钠、氯测定及方法学评价
(一)样品的采集和处理
血清、肝素锂抗凝血浆、汗、粪便、尿及胃肠液均可作为测定钠钾样品。
血清或血浆可在2~4℃或冰冻保存。
钾测定结果明显受溶血的干扰,因为红细胞中钾比血浆钾高二十几倍,故样品严格防止溶血。血浆钾比血清低0.1~0.7mmol/L,这种差别是由于凝血过程中血小板破裂释放钾之故。
钠的测定受溶血影响很小。
全血未及时分离或冷藏均可使血钾上升。
(二)方法学
钾、钠的测定方法有:火焰光度法、离子选择电极法、冠醚法和酶法。
氯的测定方法有:离子选择电极法、硫氰酸汞比色法、硝酸汞滴定法和电量分析法(库仑滴定法)
1.火焰光度法:
Na+、K+测定可采用火焰光度法。
原理:火焰光度法是一种发射光谱分析法,利用火焰中激发态原子回降至基态时发射的光谱强度进行含量分析。
该法可检测血清、尿液、脑脊液及胸腹水的Na+和K+,该方法属于经典的标准参考法,
优点是结果准确可靠,广为临床采用。
通常采用的定量方法有标准曲线法、标准加入法和内标准法。
(内标法是标本及标准液采用加进相同浓度的内部标准元素进行测定,一般是加入锂内标,测定的是锂/钠或锂/钾电流的比值,而不是单独的钠或钾的电流,这样,可减小燃气和火焰温度波动等因素引起的误差,因而有较好的准确性。)
2.化学测定法:
Na+和K+的化学测定主要利用复环王冠化合物如穴冠醚或球冠醚,亦称为冠醚,均为离子载体,由于大环结构内有空穴,分子内部氧原子有未共用电子对可与金属离子结合,根据空穴大小,可选择性结合不同直径的金属离子,从而可达到测出离子浓度的目的。
Cl-的化学测定法:采用Fe存在下,Hg(SCN)2与Cl-反应生成与Cl-等当量的SCN,再与铁结合成Fe(SCN)的红色化合物,进行比色,定量标本中Cl-的含量。该法测定时,血清中性因素如F、Br和I也可以起反应;其量很少,故可忽略不计。某些药物及胆红素均对其有影响。以上比色法均可在自动生化分析仪进行批量测定,属临床常用的一种方法。
3.离子选择电极法(ISE法):
原理:离子选择电极是一种电化学传感器,其结构中有一个对特定离子具有选择性响应的敏感膜,将离子活度转换成电位信号,在一定范围内,其电位与溶液中特定离子活度的对数呈线性关系,通过与已知离子浓度的溶液比较可求得未知溶液的离子活度,
优点;ISE法具有标本用量少,快速准确,操作简便等优点。是目前所有方法中最为简便准确的方法。
缺点:电极具有一定寿命,使用一段时问后,电极会老化。
4.整合滴定法:
Cl-可采用特定的整合剂滴定法进行,
Molrr法:以KrCrO4,为指示剂,用AgN03滴定血清中Cl-。
Sehales法:以二苯卡巴腙作指示剂,用Hg(N03)2滴定血清中Cl-。滴定法需要熟练的操作,终点要准确,尽可能排除主观因素的干扰,否则误差很大。
干扰因素较多,难以得到准确的结果,目前已很少应用。
5.酶法:
酶法测定钠的原理是利用钠依赖的β-半乳糖苷酶催化人工底物ONPG(邻硝基酚β-D-吡喃半乳糖苷),分解释放出有色产物邻硝基酚,在波长420nm处测吸光度变化。
酶法测钾的原理是利用对丙酮酸激酶的激活作用,后者催化磷酸烯醇式丙酮酸变为乳酸同时伴有还原型辅酶Ⅰ的消耗,在波长340nm处测NADH的吸光度下降。
酶法测氯的原理是利用氯使α-淀粉酶与钙离子结合变成有活性的形式,然后与α-和β-葡萄糖苷酶共同催化人工合成底物2-氯4-硝基苯酚-口-D麦牙庚糖苷(CNP-G7)使其水解产生2-氯4-硝基苯酚,此产物在波长405nm处有最大吸收,血氯浓度与α-淀粉酶活性成正比,同时也与2-氯4-硝基苯酚的生成量成正比。
酶法的优点是不需特殊仪器,缺点是价格较贵。
实习生丨 林昀肖、刘荷月
编辑丨 李欣夷
9月原本是秋天收获的季节,但对“女版乔布斯”、美国血液检测公司Theranos的创始人伊丽莎白·福尔摩斯来说,是寒冬提前到来。
近日,媒体报道称, 福尔摩斯将接受审判,为此前自己设的“骗局”让投资者损失超过7亿美元买单。 9月2日,该消息冲上热搜榜。
据了解,2018年3月,福尔摩斯和公司Theranos被美国证券交易委员会(SEC)指控欺诈,面临高达12项的欺诈罪名。如果被判有罪,福尔摩斯将面临最高20年的监禁。
其实,通过血液进行癌症检测,是一种液体活检技术。液体活检是指通过采集人的血液、积液、尿液、唾液等体液样本,检测生物标志物、进行肿瘤分析的诊断技术。该技术取样过程方便快速,对人体侵入性较低,依从性良好,具有无创和高效等优点。
近年来,我国每年新发癌症病例超过350万,死亡病例超过200万,防控形势严峻。 液体活检技术使癌症早期阶段的筛查成为可能。 “早筛的意义,在于能够大幅提升治愈率,并大幅降低医疗成本,提升患者的生活质量。”中国抗癌协会泌尿男生殖系肿瘤专业委员会主任委员、复旦大学附属肿瘤医院副院长叶定伟在接受媒体采访时表示。
滴血测癌骗局
2014年,硅谷明星生物 科技 公司Theranos耗资近600亿元的“血液检测”神话曾经轰动全美。该公司声称发明了一种突破性的创新技术, 通过指尖采集一两滴血液就能完成专业实验室才能完成的超过240种测试, 范围从胆固醇囊括到癌症检测。
在鼎盛时期,Theranos的估值一度达到90亿美元(接近600亿人民币),福尔摩斯也在2014年登上福布斯杂志封面,其大胆言论和黑色高领毛衣让媒体纷纷将其称为“女版史蒂夫-乔布斯”。
但2015年10月,有媒体揭露Theranos的“滴血测癌”为惊天骗局。 该公司系购买西门子公司仪器进行检测,并将检测结果冒充成自己的检测结果。 紧随其后的调查结果也显示,其所发明的检测机器“爱迪生”漏洞百出, 相关技术根本无法支撑“滴血测癌”的美好愿望。
2018年3月,福尔摩斯和公司Theranos被美国证券交易委员会(SEC)指控欺诈,面临高达12项的欺诈罪名。如果被判有罪,福尔摩斯将面临最高20年的监禁。检察官表示,她在测试方面故意误导患者,并向投资者夸大公司业绩。
Theranos公司也于2018年倒闭。据最新消息, 福尔摩斯的开庭陈述将于2021年9月8日举行,审判预计将持续13周。
与之形成鲜明对比的是,2016年1月,美国第一家用表观技术来查癌症的Grail公司甫一成立并即受到热捧,谷歌和比尔·盖茨都参与投资。上述企业负责人指出,Grail能够开发相应技术,是因为在学术上有了明确的方法论,表观遗传学可以用做肿瘤筛查已通过许多科学家研究和实验的证明,在生物学领域得到公认。而福尔摩斯的所谓“滴血测癌”从来没有解释清楚其科学原理,也没有得到专业人士的认可。
“科学家的认知不是由媒体和公众评价决定,而是由学术成果来定的。没有学术积累,即使是商业天才也不可能做出创新,这是对科学的不尊重。”上述企业负责人表示。
血液能测癌吗?
实际上,美国血液检测公司Theranos和创始人伊丽莎白·福尔摩斯被指控, 并不意味着血液检测不能测癌,而是滴血测癌这个概念本身不够科学。
那血液检测筛查早期癌症的原理为何?
通俗来讲,人体是由无数细胞所组成,所有细胞都会向血液内释放DNA和蛋白质,包括变异的癌细胞。而癌细胞蕴含的DNA和蛋白质变异在进入血液后,可以通过血液检查发现,从而识别早期癌症。
如复旦大学研究员陈兴栋团队研究发现,对于结直肠癌、食管癌、肝癌、肺癌和胃癌5种常见恶性肿瘤,早期的癌症信号——微量肿瘤甲基化就存在于血液循环之中,可以无创检测出来。
此外,该团队还发现 癌症信号在病症发展早期、甚至在无症状未确诊的若干年前,就会存在于血液中。 利用泰州前瞻性队列的样本,复旦研究团队在严格意义上证明DNA甲基化测序能够比传统诊断方法更早发现癌症。
鹍远基因研究人员基于ctDNA甲基化特质设计了一套机器学习方法PanSeer ,在训练集中的特异性为94.7%,对确诊后采集的病人样本以及确诊前采集样本的敏感性分别达到88%和91%。在一个独立的测试样本集中,该研究团队在207个 健康 对照样本重现96%特异性的前提下, 在113个确诊后采集的病人样本上达到了88%的敏感性。 此外,在98名确诊前1-4年采集的样本中也达到了95%的检测敏感性。
上述研究共同通讯作者、鹍远基因公司联合创始人兼首席技术官刘蕊博士认为,该研究在技术上的最大突破,是利用半靶向PCR技术构建血浆游离DNA靶向测序文库的方法,大幅度提高甲基化靶点的富集效率,解决了早期癌症患者血浆中ctDNA稀少、常规方法DNA丢失率高、检测灵敏度受限等问题。
陈兴栋表示,目前国外一些类似多癌早期筛查研究的检测方法成本很高。此项研究证实, 仅需从单管血液中取样少量DNA即可检测, 具备作为潜在一线癌症早筛手段的有效性和经济性。
实为液体活检
通过血液进行癌症检测,属于一种液体活检技术。液体活检即通过采集人的血液、积液、尿液、唾液等体液样本,检测生物标志物、进行肿瘤分析的诊断技术。液体活检的工作流程包括采集样本、物流运输、样本检测和检测报告。
尽管组织活检是肿瘤诊断的金标准,可做形态学和分子评估,但研究表明,由于肿瘤内和同一患者肿瘤间均具有异质性,所以组织活检不能捕捉一个患者的全部肿瘤负荷的基因组学全貌;另外,组织活检还存在侵入性较大、可能提供不了足够样本用于病理检测、不适用于动态监测、有些肿瘤位置不合适穿刺等缺点。
液体活检技术具有无创和高效的优点。 液体活检取样过程方便快速,对人体的侵入性较低,依从性良好。同时其检测过程操作简单,对医疗资源的依赖性较低,样本可及性高,方便进行多次取样。检测周期通常在1-2 周。
但液体活检技术也有捕获能力差、检出率低、个体化差异大等方面的问题,其技术还在进一步完善中。
据头豹研究院分析,液体活检技术主要有三种分析物。 第一种是循环肿瘤细胞(CTCs)的检测。 这是自发或因诊疗操作从实体瘤病灶脱落进入外周血循环的肿瘤细胞。由于其携带大量与肿瘤产生、转移以及耐药机制相关信息,可用于监测肿瘤动态与临床治疗效果,也可用于检测药物敏感性。
目前,CTC检测技术在判断转移性结直肠癌、乳腺癌及前列腺癌患者预后等方面的临床应用价值已得到证实。
第二种是循环肿瘤DNA(ctDNA)的检测。 ctDNA指由肿瘤细胞释放到人体血液系统中的循环DNA片段,来源于坏死或凋亡的肿瘤细胞、CTC及肿瘤细胞外泌体,含有肿瘤基因组所特有的基因突变,可用于检测微小残留病灶和隐匿性转移病灶及监测肿瘤治疗效果,也可用于分析肿瘤细胞突变、扩增、缺失等遗传信息的变化。ctDNA检测可在临床症状出现前检出肿瘤,具有辅助早期诊断的应用潜能。
第三种是外泌体检测。 外泌体是肿瘤细胞脱落的囊泡,在血液、唾液、尿液等多种体液中均有分布。外泌体通常大量产生、释放,并在外部脂质膜的保护下维持囊泡成分稳定,其携带的定量信息可预测恶性肿瘤是否存在。
目前,在液体活检早筛市场上, 燃石医学、泛生子 等初创生物技术公司都进行了广泛布局。近期美国基因测序巨头因美纳(Illumina)拟80亿美元收购的癌症筛查初创公司 Grail 也在开发液体活检技术,希望能够对卵巢癌等癌症进行早期筛查。
市场潜力巨大
据了解,我国每年新发癌症病例超过350万,死亡病例超过200万,防控形势严峻。近年来,肺癌、乳腺癌及结直肠癌等发病呈显著上升趋势,肝癌、胃癌及食管癌等发病率仍居高不下。
以肝癌为例,据西南证券研究报告,在不考虑市场渗透率的情况下, 我国肝癌早筛早诊市场空间高达2000亿元。 液体活检技术使得癌症早期阶段的筛查成为可能,无论是肿瘤诊断,治疗还是监控领域,液体活检的优势都使其成为最具发展潜力的肿瘤无创诊断手段,具有极高的临床应用价值和市场前景。
“早筛的意义在于能够大幅提升治愈率,大幅降低医疗成本,提升患者的生活质量。”中国抗癌协会泌尿男生殖系肿瘤专业委员会主任委员、复旦大学附属肿瘤医院副院长叶定伟在接受媒体采访时表示。
资本市场对液体活检的早筛技术热情高涨。据不完全统计,今年上半年, 全球液体活检行业发生15起主要融资项目,融资总额超6.4亿美元。 另据Evaluate Medtech数据,整个2020年融资排名前十的公司中,有一半都是液体活检领域初创企业。
上半年融资的15家液体活检公司中,公开融资轮次有14家。从融资轮次来看,主要集中在A轮,共6家。其次是B轮和C轮,分别为3家。未来这一市场还有着较大的成长空间。
据了解,目前 华大基因、迪安诊断、贝瑞基因、美康生物 等十余家上市公司将肿瘤早筛以及液体活检纳入其业务范畴。美国 Exact Sciences 公司的早期肝细胞癌(HCC)血液检产品在2019年获得FDA授予的突破性医疗器械认定;而 Grail、广州燃石 等在泛癌种液体活检早筛上也正在积极研发。国内也有多个研究机构在此领域开展研究,目前多家生物 科技 企业积极入局癌症早筛早诊领域,并进行产品转化。
国家层面也高度重视肿瘤早筛。《“ 健康 中国2030”规划纲要》指出,要强化慢性病筛查和早期发现,针对高发地区重点癌症开展早诊早治工作,推动癌症脑卒中冠心病等慢性病的机会性筛查,并提出到2030年要实现全人群全生命周期的慢性病 健康 管理,总体癌症5年生存率提高15%。受政策和市场双重推崇的影响,肿瘤早筛早诊已成为国内和国际研究的热门领域。
华安证券预测,尽管目前仍处于发展的早期阶段,随着技术的不断突破和国家政策的大力支持,我国基于液体活检的肿瘤早筛市场预计在2030年达到千亿规模。
关键词:血浆外泌体测序