张凯莉等循环肿瘤细胞的生物学特性及其意义作一综述的富集分离及鉴定的方法 ! 的富集分离的方法主要基于 ! 不同于血细胞的生物学和物理学的特征基于生物学的分离方法在免疫磁珠富集分离方法问世之前最常用的 ! 检测方法是基于 ! 表面标记物的流式细胞分选技术 + 然而流式细胞分选技术

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境野章
5 years ago
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1 复旦学报医学版循环肿瘤细胞的生物学特性及其意义张凯莉高小妹综述钦伦秀审校复旦大学附属华山医院普外科上海复旦大学肿瘤转移研究所上海复旦大学生物医学研究院上海摘要循环肿瘤细胞 $#$!*! 是导致肿瘤发生远处转移的重要因素近年随着 *! 检测技术的进步发现 *! 的数目与患者预后密切相关根据 *! 的生物学特性进行亚群分型能够更合理地指导个体化治疗方案的选择关键词循环肿瘤细胞肿瘤转移肿瘤治疗中图分类号. 文献标识码 )!!',,$$,! "!, /,+01 7' 1+ 8' 0 ' )'!%'$#%$&'$!# ## $$$$'&'$!# ## $'/$&'$!# ## %$#$!*!!!2 $!$$!$!! $%$%"$"#!!$%$$$%#!2*! $$! %2!$%#%$!$!$% "$$""$2*! $#!##!$!$%$*!! $$$%"#!!2 "$$!!"! $$$ "$#$ $ $!$!! $%" 肿瘤细胞的播散是肿瘤发展进程中的重要特征肿瘤细胞从原发病灶脱落浸润基底膜穿过血管壁进入血液循环形成循环肿瘤细胞 $#$!*! 随着血液循环到达并定植在远端器官或重新定植到原发病灶导致原位复发和远端器官转移病灶的形成早在年 *%!+!%3$% 首次发现肿瘤患者外周血中存在 *! *! 作为转移病灶的种子前体在肿瘤转移过程中扮演了十分重要的作用近年由于其分离和鉴定技术的发展 *! 再次成为肿瘤转移研究领域的热点年至今关于 *! 的研究平均以每周篇的速度呈现在 - 同时 *!# 上显示近项以 *! 作为肿瘤生物学标记物的临床试验越来越多的研究结果表明 *! 数目和其生物学特性与肿瘤转移紧密相关且具有极为重要的临床指导意义本文就 *! 的富集分离检测技术生物学特征及潜在的临床应用这三方面对 *! 的研究现状!"#$% &'62

2 张凯莉等循环肿瘤细胞的生物学特性及其意义作一综述的富集分离及鉴定的方法 *! 的富集分离的方法主要基于 *! 不同于血细胞的生物学和物理学的特征基于生物学的分离方法在免疫磁珠富集分离方法问世之前最常用的 *! 检测方法是基于 *! 表面标记物的流式细胞分选技术 + 然而流式细胞分选技术灵敏度低假阳性高成为 *! 后续分析的一大障碍之后免疫磁珠富集分离法是根据 *! 和血细胞差异表达的蛋白标志物进行阳性富集和阴性富集首先根据 *! 和血细胞在胚胎发育过程中来源于不同的胚层 *! 来源内胚层具有上皮样特性高表达表皮标志物如胞质上皮细胞角蛋白家族 $9$!7! 和上皮细胞黏附分子 "$%%! &"+ 其中 &"+ 在 *! 中特异性高表达而在血细胞中不表达能够有效地将完整的 *! 从血细胞中分离出来基于这一原理将抗 &"+ 抗体偶联到磁珠上在磁场力的作用下将 &"+ 高表达的 *! 从血细胞中分离出来年研发的 %!!$ ( 运用这一原理富集晚期乳腺癌前列腺癌和结直肠癌患者外周血中的 *! 然后用 777 的混合抗体进行荧光染色鉴定同时对仅在白细胞中高表达的 4 荧光染色排除白细胞对 *! 判定的干扰但 %!!$ ( 检测到 *! 的数量极少最近基于阳性选择而研发的 #3"! (+* 这项技术极大地提高了 *! 的检测速度和效率美国麻省总院 * 教授等联合 *! 的生物学特性和物理学特性建立一个微流控装置平台 *'%" 如抗原依赖性的免疫磁珠分离的, #'%" 然而大量的研究证明肿瘤在发生侵袭转移的过程中会发生上皮间质转化 "$%!%'$!$&* 即上皮样标志物如 &"+&'% 的下调 0' % 的上调基于 &"+ 的富集方法在检测 *! 可能存在细胞群体的限制所以还有学者用器官特异性的细胞表面标志物或干细胞标志物来富集 *! 如在乳腺癌中除了通用的 &"+ 常用的标记物还有 7,&.&.-. 和等前列腺癌的标志物有 +.&1. 和 -*&0 肝细胞癌的常用标记物有 $9$!&" '%($1"+- 和等此外 * 组根据流体确定的侧向位移惯性聚焦和磁导入研发的 *'%" 可直接从全血中分离出具有活性的 *! 回收效率较 %!!$ ( 由显著提高到最近这个研究团队又研发出用于分离 *! 团簇的的微流控装置对于 *! 的富集分离不仅吸引生物学家和物理学家的兴趣同时材料科学家也积极参与 *! 富集分离的研究中值得一提的是 *!#,. 课题组研发的系列 0(%"! 可通过改变反应温度收集芯片中捕获的 *! 基于物理学的富集分离的方法依据 *! 不同于血细胞的物理特性如细胞大小密度形变性及载电量进行富集分离 ( 等根据,"1,"), 和 0- 的大小参数设计了 &*!$!2"$%$! 可对全血中的 *! 进行计数免疫形态学鉴定和分子表征的分析根据肿瘤细胞与白细胞的密度差异可进行密度梯度离心法进行分离主要用试剂盒 9 "! 和这两种方法要求的血量比较大一般需要 * 团簇在该方法中可能沉降入红细胞层而丢失物理学方法分离获得的 *! 通常会存在较大的白细胞污染直接影响对 *! 的分子生物学特性的分析富集分离之后的 *! 的鉴定方法主要根据肿瘤细胞基因组的异倍性转录组的特异性及标志性的蛋白质表达进行最终确定经典的方法集中在染色体的比较基因组杂交 "$ # %1, 40+ 或.0+ 荧光原位杂交 2!$' %$, 实时定量 -..'$-..*'-. 以及 *! 在蛋白质水平通过免疫荧光进行亚群的分子分型目前比较成熟的体外 * 富集检测系统有 %!!$ #3" * &-,&+ *'%"*'%"('9 体内 * 富集系统有 $ -%$!$ 和 0$$ 的临床应用及其潜在应用价值年经美国 4+ 认证的 %!!$ ( 系统对转移性乳腺癌前列腺癌和结直肠癌患者血样中进行 *! 检测计

3 复旦学报医学版年月数并与患者预后作相关分析发现系统治疗之前的 *! 可作为预测患者预后的独立指标此后在小细胞肺癌非小细胞肺癌肝癌和肝胆管癌中以 %!!$ ( 系统为平台检测治疗前 *! 数目并分析与患者的预后相关性进一步证明 *! 可作为肿瘤预测患者预后的独立指标同时对外周血单核细胞通过.*'-. 分析 *! 特异性的 &"+ 的.0+ 表达水平发现 &"+ 或的.0+ 丰度也可以作为预测肝癌患者预后的独立指标同时作为患者预后的生物学标志的血清蛋白标志物和 *! 之间是否具有相关性呢在前列腺癌中发现基线 *! 数目与肿瘤大小常规的血清蛋白质标志物如 -+ 没有明显的相关性在患者体内 *! 不断从原发病灶或者是转移病灶进入血液循环所以 *! 的数目存在时空的异质性目前 *! 的数目被认为在治疗期间的变化有可能作为评判治疗效果的指标 ) 等开展关于 *! 在转移性乳腺癌患者临床应用中的有效性的多中心研究再次证实治疗前 *! 大于的患者比小于的患者具有更短的无进展生存期和总体生存期开展治疗后对患者 *! 实时监测相较于治疗前的 *! 数目在周时 *! 数目增加的患者比周 *! 数目增加的患者的预后要差而同一时间点癌胚抗原和肿瘤抗原浓度变化与患者临床预后的相关性不如 *! 数目的变化理想综上 *! 数目的多少及其在治疗中数目的 9 变化可用于判断患者的预后生存情况和治疗方案的有效性但 *! 数目并不能精准地指导治疗方案的选择故在 *! 计数的临床意义研究之后科学家将研究方向转向 *! 的生物学特性研究的生物学特性研究在 * 富集分离的技术日渐成熟后随着单细胞研究技术的不断革新关于 * 的研究逐步由探寻某种实体瘤中 * 数目与患者预后的关系以及药物疗效的监测方面转向 * 的生物学特征与肿瘤转移肿瘤细胞离开原发瘤进入血液循环成为单个细胞失去细胞间相互作用而发生失巢凋亡最近在转移性乳腺癌中发现抗凋亡蛋白 )' 在 *! 中高表达但结果与预期相反具有高表达 )' 的 *! 的患者预后好这一现象需要进一步的研究结果来解释现有的研究表明肿瘤具有极大的异质性在其发生发展过程中肿瘤干细胞!$!! 是肿瘤持续生长的主要原因而 &* 与肿瘤转移紧密相关科学家大胆猜测并验证原发瘤来源的 *! 是一个异质性极高的群体该群体中可能包含不同表型的亚群不同亚群的 *! 可能具有不同的生物学特征如 &* 样 *!! 样 *! 和转移起始细胞 $!$!!$$! 样 *! 器官靶向性转移的 *! 和耐药相关 *! 直接与肿瘤转移及耐药相关年关于胰腺癌的研究发现在胰腺原位癌形成之前肿瘤细胞发生 &* 进入血液循环定植在肝脏中最终形成转移灶说明 &* 在肿瘤转移过程中发挥重要的作用对 &* 的进一步研究发现间质型的肿瘤细胞容易进入血管但是不易发生远端转移大家逐渐认为介于上皮性和间质型的肿瘤细胞可能具有肿瘤干细胞样的特征那么是否可以根据 & 型或型标记物来鉴定 *! 亚群呢年等对个乳腺癌患者 *! 进行检测发现很少有细胞同时表达 &' 型在跟踪一例患者治疗过程中 * 表型的动态变化时发现 &' 表型的比例随着患者疾病状态发生改变其中间质型 *! 在患者疾病进展期比例明显增高在间质细胞团簇中发现高表达的 *1' 血小板分泌 *1' 促进肿瘤细胞向间质型转变而血小板在肿瘤的着床黏附的过程中发挥重要的作用这提示在肿瘤进展中 ' 型的 *! 可作为耐药标志物和新的治疗靶点 ) 等发现在与乳腺癌患者预后更具相关性的是 &"+ 4 4 &* *! 而不是所有的 &"+ *! 同时在小鼠模型中证实 &"+ 4 4 &* *! 具有更强的肿瘤形成能力和远端转移能力前期研究表明肿瘤的转移具有器官偏好性 *! 的分群将来可用于转移病灶的确定年 /%# 从乳腺癌患者的 *! 中鉴定出 &"+',&. &1.,-& 0$% *! 具有特异性脑部转移年在结直肠癌中发现 4 的肠癌干细胞有非常强的靶向转移到肝脏的潜能在 * 的基因水平上对转移性前列腺癌的 *! 进行全外显子测序发现 *! 中仅 5 的突变发生在原发瘤和淋巴转移样本而在 *! 中可发现原发瘤和淋巴转移样本中 5 的驱动突变和转移相关突变提示 *! 可能作为新的治疗靶点同年等在乳腺癌中也发现 *! 比

4 张凯莉等循环肿瘤细胞的生物学特性及其意义原发肿瘤具有更多的新增突变根据突变结果进行药物敏感测试发现 *! 细胞系的药物敏感程度与患者一致不同的突变特征对同一治疗方案的敏感程度不同提示 *! 的基因突变信息可指导肿瘤患者的治疗方案的选择在非小细胞肺癌和转移性结直肠癌中均发现 *! 的突变位点能够很大程度上覆盖原发灶和转移病灶的突变根据患者 *! 的 40+ 信息可以指导精准医疗那么根据.0+ 的信息是否能起到相同的作用年在小鼠胰腺癌模型的外周血 *! 中发现 $ 高表达抑制细胞的失巢凋亡促进细胞的非依赖性增长最近 $ 等通过对前列腺癌患者 *! 单细胞.0+ 测序发现 $ 异常高表达减弱了 +. 抑制剂的抗增殖效应从而引发 +. 阳性细胞耐药导致患者治疗失败结语综上相较于常规的肿瘤诊断途径包括组织病理学分析和高分辨率在体成像技术 *! 的检测可无创取样并可实时监测患者病情目前除了对 *! 的检测技术和生物学特性的研究外还有体外创建 *! 细胞系利用 *! 来源的小鼠肿瘤模型和类器官模型进行药物敏感性的预临床试验和药物敏感性分析的探索对 *! 的检测与生物学特性的分析将有助于肿瘤患者早期转移的诊断辅助精确临床分期实时监测术后患者肿瘤复发与转移评估预后及合理地选择个体化的治疗策略参考文献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

5 复旦学报医学版年月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收稿日期编辑张秀峰

7 北京大学学报医学版 # +94* 4 ' % 论著!! "# $ #% %"&!%'!! $ "( )& * $ +,-.)/ ) 01 " * ). " 2")3 )01 ( /" 433% /1 " 0 "51 " -.)/$ 6',)") 4.))%) 0

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