主题：癌症液体活检简介

嘉宾：颜林林

主办：统计之都

场地：北京大学

组织：吕翔  魏太云  高涛  于嘉傲  杨舒仪

纪要：于嘉傲

简介：第 37 期沙龙（北京）于 2016 年 4 月 17 日在北京大学顺利举办。本次沙龙由人大统院本科生杨舒仪主持，沙龙主讲人颜林林，本科毕业于厦门大学生命科学学院生物专业，现为北京大学生命科学学院生物信息专业博士研究生，研究方向为人类基因组学中的高通量测序技术应用及数据分析。拥有十多年软件开发项目实战经验，涉足视频点播、图像处理、数据库信息系统、网络安防等多个领域，技术上擅长 C/C++ 语言编程。崇尚开源，故对 Linux、R 语言等都比较热衷。

液体活检，即从血液等体液中提取癌细胞 DNA，用以获得癌症相关信息的检测技术。由于其无创伤和高灵敏等特点，近年来被众多公司和机构热捧，被誉为 “癌症诊断领域的颠覆性技术”。本次沙龙颜林林介绍了液体活检的基本原理及当前进展，并从生物信息学和统计学的角度，阐述该领域现在面临的诸多问题，以及作为非医学专业人士，如何利用大数据技术，共同参与到这场人类与癌症持续了几十年的战争中来。

下面是对沙龙主要内容的回顾：

颜先生从癌症研究的历史出发，列举癌症研究史上的各个重要事件：随着技术手段的提升，癌症治疗方法不断升级，自最初手术疗法—放射疗法—化学疗法—免疫疗法到靶向药物的诞生，直至 2015 年美国总统奥巴马正式宣布启动《精准医疗计划》，癌症液体活检技术正是在这样的大背景下应运而生。

1．癌症液体活检及其意义

传统癌症诊断治疗中的问题：

传统检测手段：影像学检查、组织活检

ⅰ 识别困难，早期无法发现，基于医生主观判断

ⅱ 有创伤取样（穿刺 / 手术），存在较大风险

ⅲ 肿瘤存在异质性（穿刺只能获得肿瘤的一个截面），信息采集并不全面

ⅳ 术后病程追踪困难，不能准确把握耐药及复发信息

而液体活检正是解决以上问题的一种新思路、新方法，亦是精准医疗理念 · 的体现：不需要药物对所有患者具备普适性，但对特定患者有效即可。

液体活检基本原理：

由于细胞的坏死、程序性死亡以及以外泌体载体的 DNA 分泌（癌症的标记物质），组织细胞 DNA 会游离进入血浆，因此血浆中除大量血细胞之外还将存在游离 DNA，从这些 DNA 中可以观察癌症的特有突变，也因而可将特定游离 DNA 作为癌症的标记物检测癌症。此外，液体活检还可以检测癌症的扩散情况，即是否出现了癌症细胞的组织间转移。

液体活检的检测对象：

循环肿瘤细胞、循环肿瘤细胞 DNA、外泌体和体液中其他肿瘤标志物。

颜先生特别强调，并不是血浆中所有游离 DNA 都是循环肿瘤 DNA（即 ctDNA），它们同样可能来自组织细胞的坏死和程序性死亡。由于液体活检只需测试者血液，因而该技术可以在无创条件下完成对癌症的检测。同时，颜先生介绍了液体活检所涉及的部分检测技术，并重点介绍了新一代测序技术 NGS 技术—得到大量 DNA 的新型手段，借此可以得到更多更详细的信息，也因而可挖掘更多的癌症相关信息。

液体活检手段的优势及意义：

ⅰ 高灵敏、无创伤、信息全

ⅱ 可以进行癌症早期发现和筛查

ⅲ 指导靶向药物选择，进行个性化用药：通过筛查基因组信息，判断患者特有的基因突变位点，有针对性地选择药物

ⅳ 伴随诊断监测及实时干预：基于检测手段的无创性，可以相对高频进行检测，以进行动态实时监测

颜先生同时理论结合实际，讲述了 ctDNA 及癌症早筛的实际操作、癌症通路及靶向药物的选择、基因突变及癌症病程进展。

2．液体活检中的基因检测技术

PCR 技术（链式聚合酶反应）原理及过程：

在 DNA 聚合酶催化下，以母链 DNA 为模板，以特定引物为延伸起点，通过变性、退火、延伸等步骤，体外复制出与母链模板 DNA 互补的子链 DNA，是一项 DNA 体外合成放大技术，能快速特异地在体外扩增待检测 DNA。

颜先生还针对性回答了参会者对于放大过程产生的噪音处理问题：借由二项方式模拟抽样，校正最终获得的信息。

传统 DNA 测序技术原理：

借由带有荧光标记的双脱氧核苷酸获得不同长度的 DNA 片段，进行电泳读出 DNA 的字符串信息。

但由于 DNA 字符串信息量太大，且传统技术只能获得一条字符串信息，颜先生介绍了新一代测序技术：通过反复在同一位置进行扩增，每次添加带有萤光信号的碱基，反复拍照，确定每个位点上的碱基信息，进而同时获得百万条字符串信息。

数据分析基本流程：

各公司均在该流程基础上不断完善并进行数据积累，颜先生还就实际案例演示了上述数据分析流程。

核心统计问题：贝叶斯公式

在识别突变、用药指导、复发预测各环节均有所应用

面临的诸多挑战：

ⅰ 数据种类多样，质量参差不齐

ⅱ 实验环节多，每个步骤都引入更多误差：每个生物技术都不可避免地产生误差，唯有通过大量数据检验才可能解决

ⅲ 针对特定问题，样本数相对不足：不可能针对所有样本进行全基因组测序，只能用最小成本测定特定基因组

ⅳ 需要尽可能整合并利用已知信息，包括各类科研及临床实验结果

3．对未来的展望及思考

ⅰ 包括测序数据、临床资料在内的大规模信息的积累与整合

基因组测序成本的数次大幅降低，由最初的百亿元测序成本，到现在只需千余美元

一旦数据处理能力跟进，可以预见未来数据的获得将会更加轻易。

ⅱ 多机构多中心联合，行业自上而下全面共同推进

ⅲ 不同学科的深度交叉融合，促成新技术和新方法的涌现（如新型测序仪的诞生）

ⅳ 技能的成熟化和可复制化，虹吸更多资金和人才，进一步开拓行业和学科的边界

最后，颜先生就现场参会者们提出的疑问进行了细致的解答，大家积极热情地讨论，本次沙龙圆满结束。

本次沙龙的演讲材料请点击此处。

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