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肿瘤

一文读懂循环肿瘤细胞(CTC)

来源:源正细胞   日期:2017-02-23   
循环肿瘤细胞(CTC,Circulating Tumor Cell)是存在于外周血中的各类肿瘤细胞的统称,因自发或诊疗操作从实体肿瘤病灶(原发灶、转移灶)脱落,大部分CTC在进入外周血后发生凋亡或被吞噬,少数能够逃逸并锚着发展成为转移灶,增加恶性肿瘤患者死亡风险。

循环肿瘤细胞(CTC,Circulating Tumor Cell)是存在于外周血中的各类肿瘤细胞的统称,因自发或诊疗操作从实体肿瘤病灶(原发灶、转移灶)脱落,大部分CTC在进入外周血后发生凋亡或被吞噬,少数能够逃逸并锚着发展成为转移灶,增加恶性肿瘤患者死亡风险。

大量研究表明,CTC以不同形态存在于外周血中,既有游离的单个CTC,也有聚集成团的细胞团(CTM)。肿瘤细胞在进入外周血循环的过程中会发生上皮-间质转变(EMT),故CTC存在不同类型,包括上皮细胞表型、间质细胞表型和上皮细胞与间质细胞混合表型。CTM和间质细胞表型CTC具有更强的转移潜能。

通过CTCs来研究肿瘤生物学——由技术进步引起的复兴!

循环肿瘤细胞CTCs,1869年澳大利亚病理学家John Ashworth首次提出这一概念。在1ml血液里约含有5百万个单核细胞的背景条件下来研究罕见稀有的肿瘤细胞犹如大海捞针,这是CTCs研究面临的主要技术挑战。如今,在细胞富集、分离、分子分析和生物信息学等方面的卓越的技术发展重燃CTCs这一领域的研究。研究发现肿瘤细胞的扩散传播是肿瘤患者死亡的主要原因。

利用肿瘤细胞表面标记物或肿瘤细胞的物理特性进行CTCs的富集,例如细胞的大小和形态;这些都是肿瘤细胞的特性。任何一种富集CTC的技术都有可能因为稀有的肿瘤细胞与血细胞具有相同的特点,而不能富集到真正意义上的循环肿瘤细胞的风险。

最近的一项处理技术完全的跳过了循环肿瘤细胞富集这一步骤,而是对每一个细胞进行鉴定分析,接着是肿瘤细胞的识别,通过精细复杂的单细胞选择设备,或者通过介电电荷传递单-CTC分子分析的物理分离方法。

患者的循环肿瘤细胞能够在体外或免疫功能不全的小鼠体内生长,再通过高分辨率显微镜观察他们的生物学行为。

循环肿瘤微栓——团伙协同生存之旅!

形成循环肿瘤微栓(CTM))即CTCs集群是肿瘤转移最主要的危险先兆,CTM细胞成分包含有血小板、基质细胞、造血细胞等;但每一种细胞在CTM中扮演的角色还不清楚。普遍的观点认为:单独的CTC在循环过程中容易死亡,而肿瘤微栓中的肿瘤细胞受到保护而免于凋亡。一个含有20-30个细胞的CTM是怎样穿过狭窄的毛细血管形成新的病灶,或许是加强对肿瘤细胞的保护免于免疫系统的攻击有关。

CTCs的分子特性——单细胞革命

结合高效的细胞富集方法和分子生物学的进步使得单个CTC或CTM的DNA和RNA研究阐明肿瘤的异质性和初级肿瘤与二级肿瘤之间的关联。CTC DNA整个基因组的扩增已经被用来证实肿瘤拷贝数变化和体细胞突变的存在。单个CTC RNA分析为确立每个取样细胞的生物学功能、识别潜在的药物靶点建立方法,例如EMT在疾病的进展过程中。整合单细胞RNA 、DNA的方法有利于建立潜在基因/表观遗传变化和RNA链之间的关联。

CTCs的播散

CTC致瘤性测试,通过肿瘤患者血样中的CTC扩增移植模型(CDX),乳腺癌,小细胞肺癌、黑色素瘤,CDX使肿瘤疾病的生物学进展得到全面分析,肿瘤潜在新疗法的体内试验成为可能。同时,CTCs的富集和体外培养蓄势待发,潜在的实时药物敏感测试(当肿瘤活检更具挑战性),为耐药机制的研究提供难得的机会。

CTCs的临床应用

最近,外周血中循环肿瘤细胞DNA(ctDNA)的分离,分子分析取得的巨大进步预示着“液体活检”的黄金时代。鉴于大量的具有里程碑意义的ctDNA的研究证明了ctDNA的临床应用潜力,美国FDA批准了首个基于ctDNA的伴随诊断;

尽管FDA认识到在近十年里,CTC在许多癌症的预后可作为评估肿瘤患者的管理工具,但CTC的临床应用一直表现平平。最近随着CTC异质性和CTC体内、体外扩增技术的研究以及改进的单细胞分子分析,CTC领域在癌症扩散和治疗反应在生物学方面提供了独特见解。联合CTC、CTM和ctDNA扩大提高了液体活检的临床效用。

图示来源 | 《cell》

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