作為傳統活檢的替代技術以及癌癥早期篩查的新技術，液體活檢技術通過非侵入性的血液取樣方式獲得腫瘤信息以輔助癌癥治療，是“精準醫療”領域中具代表性的診斷技術。

目前液體活檢主要腫瘤來源的生物標志物分別是循環腫瘤細胞（CTC）、循環腫瘤DNA（ctDNA）、外泌體和循環RNA。這些物質均可以通過腫瘤周邊的血管進入血液循環，通過抽取血液樣本檢測這些物質，可以用于腫瘤的早期診斷、療法選擇、預后判斷和療效監測等。

圖：液體活檢的內容和作用

一、循環腫瘤細胞(Circulating Tumor Cells， CTCs)

1869年，澳大利亞籍醫生Ashworth首次提出循環腫瘤細胞（Circulating Tumor Cells，CTCs）的概念。目前，CTCs是指存在于外周血中的各類腫瘤細胞的統稱。

CTCs轉移過程中必經階段：

CTCs通過從腫瘤組織中脫落游走至血管，穿過血管進入血循環，克服自身及血循環中各種因素的殺傷作用，到最后定植形成新的轉移灶等多個生理步驟，使得CTCs可順利侵襲轉移從而促進相關疾病的進展。

圖：CTCs轉移過程

CTCs的檢測：

對CTCs檢測包含細胞富集和細胞檢測兩部分，可以進行不同的組合，形成不同的技術。最常見的富集方法是抗體介導或物理方法富集，接下來進行免疫組織化學計數或遺傳分析。

圖：CTCs細胞富集和細胞檢測過程（A行顯示了磁珠-抗體富集方法；B行顯示了物理富集方法；C行顯示了最常用的細胞檢測方法。）

通過對血液中CTC的數量以及蛋白表達、序列檢測等可以獲取腫瘤的病變信息。

目前已發展出一代CTC技術用于對CTC數量檢測。

Immunicon公司的Cellsearch CTC 檢測系統2004年通過FDA認證，也是唯一通過FDA批準用于臨床的一代CTC檢測系統，可以說是行業內的金標準。2012年Cellserach系統通過CFDA認證進入中國市場。目前Immunicon公司被強生子公司Veridex所收購。盡管一代CTC技術領先進入臨床應用，但目前技術水平尚不完善，只能用于對CTC數量的檢測，無法進行進一步的深入檢測，加上靈敏度較低，應用局限于轉移性乳腺癌、轉移性結直腸癌和轉移性前列腺癌。

二代CTC技術正在加速研發實現中，相比于一代，二代CTC將能夠實現對CTC細胞除數量以外的基因測序、蛋白表達、染色體變異水平等更全面的檢測，獲取更多腫瘤信息，同時靈敏度也將進一步提高，做到腫瘤的提前發現和治療。二代CTC研發的參與公司眾多，但目前還沒有被批準上市的產品，沒有形成行業內標準，更沒有行業巨頭出現，處于較多參與者競爭局面，技術不斷成熟當中。

二、血漿游離腫瘤DNA('Cell-Free' Circulating Tumor DNA，ctDNA)

ctDNA（circulating tumor DNA）即循環腫瘤DNA，是人體血液循環系統中不斷流動的攜帶一定特征（包括突變，缺少，插入，重排，拷貝數異常，甲基化等）來自腫瘤基因的DNA片段。一般來源于壞死或凋亡的腫瘤細胞，循環腫瘤細胞和腫瘤細胞分泌的外泌體。通過對ctDNA片段捕獲測序可以獲得腫瘤特異性突變信息，幫助醫生診斷和個性化用藥指導。

圖：ctDNA來源

ctDNA的檢測：

ctDNA的檢測平臺目前有二代基因測序和數字化PCR，可分別對ctDNA的序列信息和序列數量做檢測，適用于非小細胞肺癌、乳腺癌、結直腸癌、皮膚癌等常見腫瘤，檢測的目標基因目前多以KRAS、PTEN、EGFR、BRAF等熱門基因為主。ctDNA的片段捕獲需要提前知道和準備待檢測突變，突變文庫的制備過程繁瑣且高成本。ctDNA尚沒有FDA認證產品問世，目前還處在科研階段。與CTC相比，二者均屬于液體活檢范疇，高靈敏度和低成本，適用于大多數腫瘤檢測，并且可同時從血液中提取，獲得互補信息。

三、外泌體(exosome)

外泌體（exosome）是細胞分泌出的包含了復雜 RNA 和蛋白質的30-150nm的小囊泡，其主要來源于細胞內溶酶體微粒內陷形成的多囊泡體，經多囊泡體外膜與細胞膜融合后釋放到胞外基質中 。

1983年發現于綿羊網織紅細胞中的外泌體，近年來成了研究領域里的明星，大量的相關研究見諸報道。尤其2015年以來外泌體研究與應用飛速發展，國自然基金外泌體中標項目和文章發表數量大幅增加。

圖：外泌體國家自然科學基金中標項目

外泌體與腫瘤發展

外泌體是腫瘤診斷、腫瘤發展和腫瘤治療的重要參與者。

外泌體的主要功能就是遞送各種生物分子，包括蛋白質、多肽配體、DNA和RNAs。因此腫瘤細胞分泌的外泌體在腫瘤發展和治療中扮演角色主要表現在以下方面：1、促進腫瘤細胞發展，侵襲和轉移；2、促進腫瘤的血管新生；3、腫瘤免疫調節；4、腫瘤化療的增敏作用。

圖：外泌體在腫瘤發展中的角色

外泌體的分析

外泌體數據庫 ExoCarta，目前已包含9769種蛋白質，4946種mRNA條目，3408種mRNA，2838種miRNA，1116種脂質條目。

通過超速離心法或者磁珠法提取外泌體后，分離純化出來的exosome可以做蛋白，也可以做RNA（microRNA和LncRNA），36%的研究人員通過Westernblot或其他方法來鑒定蛋白，29%的人員利用qPCR對microRNA表達譜進行分析，9%利用芯片進行microRNA表達譜分析。同時，新一代測序的用戶也不少，13%的人員利用NGS開展microRNA/小RNA研究，9% 開展mRNA研究，另外基于組學研究的質譜分析法也越來越常用。此外，目前的大部分工作還是停留在科研階段，后續的生物標志物開發和驗證不多，而診斷和療法的開發就更少。Razvi認為，exosome的定性和定量研究是個快速發展的市場。同時，循環生物標志物的市場也存在著機遇和挑戰。不過，無創產前檢測技術的成功讓人們相信，循環生物標志物有望在腫瘤及其他疾病的診斷上發揮作用。

液體活檢技術使得癌癥早期階段的篩查成為可能，無論是腫瘤診斷，治療還是監控領域，液體活檢的優勢都使其成為最具發展潛力的腫瘤無創診斷手段，具有極高的臨床應用價值和市場前景。

整個液體活檢領域大致可以分為上游樣品捕獲技術，中游測序服務和下游數據分析。上游技術和下游的數據分析是技術壁壘較高的環節，目前的研發公司也都聚焦在上游的技術開發，數據積累是后續的環節。基因測序則是比較成熟的環節，國內提供測序服務的公司像華大基因、達安診斷等均已占據一定的市場，測序技術也在不斷更新換代中。

圖：中國液體活檢企業產業布局匯總

根據動脈網2017年中旬對國內液體活檢相關企業產業布局的摸底，液體活檢可分為6個子領域，即上游的捕獲、基因擴增、試劑以及儀器市場；中游檢測服務市場以及下游數據市場。

由于上游市場的技術難度較大，更多的企業選擇在中游環節布局。目前，涉足上游捕獲市場的企業有13家，基因擴增相關企業6家，中游環節布局企業則有37家。

表：液體活檢相關企業掃描