背景介绍
随着科技的日新月异，科研工作者正在用全新的视角和手段揭示生命的奥秘，尤其是在疾病预防与早期筛查领域，血液检测技术已经开启了一扇崭新的大门，犹如一把解开健康密码的独特钥匙。现代医学研究表明，血液中隐藏着人体健康的丰富信息，从分子水平到整体生理机能，无一不反映出潜在的健康状况。
近年来，随着通过高通量测序、液体活检等先进技术对血液样本的深入分析，促使医学工作者能够在疾病尚未出现明显症状之前进行精准识别与预警，这无疑是对传统医疗模式的重大突破。临床上的共识是，疾病的早筛/早诊很重要。但是大多数疾病的隐蔽性很强，并且早期疾病的发生往往出现在影像学检查发现异常之前。传统的血液生化检测在很多情况下确实存在一定的局限性，特别是在疾病早期筛查方面。这是由于生化检测通常用于检测血液中的各种酶、蛋白质、电解质、脂类和其他代谢产物的水平，虽然其可反映机体某些器官的功能状态或代谢异常，但对于许多复杂疾病如恶性肿瘤的早期检测来说，这些生化标志物可能尚未出现明显变化或者变化不具有足够的特异性。
肿瘤标志物在血液中的含量可以反映肿瘤的存在和发展情况。通过检测这些标志物的含量，医疗工作者可以对肿瘤进行分期，从而制定更加精准的治疗方案。因此，血液检测在疾病分期中发挥着重要作用，可以为医疗工作者提供重要的参考信息，有助于制定更加精准的治疗方案和判断疾病的预后情况。在肿瘤形成的早期阶段，肿瘤释放到血液中的标志物如循环肿瘤细胞（Circulating Tumor Cells, CTCs）或循环肿瘤DNA（Circulating Tumor DNA, ctDNA）浓度可能极其微小，传统检测手段往往无法达到足够高的灵敏度来捕捉这些信号。随着科学技术的发展，越来越多的研究倾向于开发新型分子生物学和生物标志物（biomarker）检测技术，如基于高通量测序的液体活检，它能够检测更低水平的ctDNA、miRNA或其他biomarker，从而提高早期肿瘤筛查的可能性。
图1 ctDNA的检测（Sánchez-Herrero et al., 2022）。
蛋白质组学新技术的突破为biomarker的开发以及鉴定开辟了新的方向，例如Olink蛋白质组学是一种新开发的具有高灵敏度的定量蛋白质测量技术，该技术基于邻位延伸分析技术（Proximity Extension Assay, PEA），这使得Olink能够在非常低的浓度下准确、可靠地测量蛋白质，为肿瘤早筛提供了重要的基础，它还能应用在疾病的预后、疾病的分层以及个性化治疗等方面。
下面，就和小医一起来了解下近年来血液检测在临床检测中的应用吧！
一、血液检测在结直肠癌研究中的应用
ctDNA是肿瘤细胞在生长、凋亡、坏死或被免疫系统清除过程中释放到血液中的DNA片段。这些DNA片段包含了源自肿瘤细胞的基因组信息，可能携带有与肿瘤发生发展相关的基因突变、扩增、缺失或其他分子变化。利用现代高灵敏度的检测技术（如数字PCR、下一代测序即NGS等），可以在血液样本中检测到这些微量的ctDNA。血液中检测ctDNA不仅可以用于恶性肿瘤早筛，也可以作为评估治疗效果的手段。
结直肠癌（Colo rectal cancer, CRC）是全球恶性肿瘤相关死亡的第二大病因，主要原因是治疗后5年内生存率仍然低至60%，且复发率相对较高。有充分的证据表明，III期结直肠癌患者从辅助化疗中获益是一致的，但辅助化疗对II期结直肠癌患者的优势仍存在争议（Shibutani et al., 2021）。因此，尽早对高危患者进行分层是至关重要的，以便更精准地预测疾病进展、预后情况，并据此制定个体化治疗策略。2023年4月，Mo Shaobo等人在JAMA oncology（IF=28.4）上发表了题为“Early Detection of Molecular Residual Disease and Risk Stratification for Stage I to III Colorectal Cancer via Circulating Tumor DNA Methylation”的研究性文章。研究者于2019年12月12日-2022年2月28日从2家医院招募了350名I至III期CRC患者，分别在术前、术后、辅助化疗期间、辅助化疗后每3个月采集一次血液样本，通过采用多重ctDNA甲基化定量聚合酶链反应测定来检测血浆样本中的ctDNA，并有效评估ctDNA与结直肠癌复发的相关性（图2）。
图2 ctDNA甲基化测序在早期检测I至III期结肠直肠癌的分子残留疾病和风险分层的实验设计（Mo Shaobo et al., 2023）。
实验总共评估了299例I至III期CRC患者。在296例术前样本患者中，其中232例检测出6种ctDNA甲基化标志物呈阳性。术后第1个月，ctDNA阳性患者复发的可能性是ctDNA阴性患者的17.5倍（HR：17.5；95% CI：8.9-34.4；P<0.001）。ctDNA和癌胚抗原检测数据显示，复发风险分层的HR为19.0（95% CI：8.9-40.7；P<0.001）。此外，在接受不同持续时间和强度的辅助化疗的患者中，术后1个月的ctDNA含量与预后密切相关。辅助化疗后，ctNDA阳性患者的无复发生存期明显短于ctDNA阴性患者（HR：13.8；95% CI：5.9-32.1；P<0.001）。终末期治疗后的ctDNA分析显示，ctDNA阳性患者的无复发生存率低于ctDNA阴性患者（HR：20.6；95% CI：9.5-44.9；P<0.001）。ctDNA检测分析确定的CRC复发时间早于放射学证实的CRC复发时间，平均提前了3.3个月（IQR：0.5-6.5个月）。
二、血液检测在系统性肥大细胞增多症研究中的应用
系统性肥大细胞增多症（Systemic Mastocytosis, SM）是一种罕见的血液系统恶性肿瘤，特点是体内肥大细胞异常增殖并在骨髓及其他器官（如皮肤、肝脏、脾脏、淋巴结等）中广泛分布。确定系统性肥大细胞增多症的病情分期对于该疾病治疗具有重要意义，有助于指导治疗策略、评估预后、监测病情变化以及推动临床试验和药物研发。2023年2月，Söderlund Stina等人在Journal of Allergy and Clinical Immunology（IF=14.2）上发表了题为“proteomic and transcriptomic screening demonstrate increased mast cell-derived CCL23 in systemic mastocytosis”的研究性文章。团队通过对SM患者和健康受试者进行血浆蛋白质组学和单细胞转录组学分析，发现CCL23是SM疾病的生物标志物（图3）。
图3 蛋白质组学和转录组学分析SM的实验设计（Söderlund et al., 2023）。
研究者招募了68名志愿者进行研究，其中包含39名惰性系统肥大细胞增生症患者（ndolent Systemic Mastocytosis, ISM）、9名晚期全身性肥大细胞增多症患者（Advanced Systemic Mastocytosis, AdvSM）以及20名健康者。血浆蛋白质组学分析发现与健康人群相比，19种蛋白质在ISM患者血液中上升；与惰性患者相比，16种蛋白在晚期患者中上升；其中，CCL19、CCL23、CXCL13、IL10和IL12Rβ1在惰性患者中相对于健康人群和晚期患者显著升高。单细胞转录组测序结果表明，肥大细胞可特异性地产生CCL23、IL10和IL6。CCL23在SM中增加主要由肥大细胞过多分泌导致的，CCL23在血浆的含量水平与SM疾病严重程度相关。此外，在血清中测定CCL19、CCL23、CXCL13、IL10和IL12Rβ1的含量也有助于确定SM的病情分期。
二、血液检测在系统性肥大细胞增多症研究中的应用
围产期心肌病（Peripartum cardiomyopathy, PPCM）是一种在妊娠晚期或产后早期导致孕产妇发生心力衰竭（Heart failure, HF）的罕见病因。虽然大多数PPCM患者心功能正常化，但部分患者仍会发展为持续性心肌病，并且出现严重不良后果的风险增加，甚至导致死亡。PPCM发生的几个危险因素已被确定，包括先兆子痫、遗传易感性和血管激素等。但PPCM中相关免疫通路失调的机制尚不清晰，PPCM的生理学仍然不完全清楚。2023年8月，JP Lovel等人在Heart Failure（IF=13）上发表了题为“Serum proteomic analysis of peripartum cardiomyopathy reveals distinctive dysregulation of inflammatory and cholesterol metabolism pathways”的研究性文章，研究对PPCM妇女（n=67）、非缺血性非围产期心肌病（Nonperipartum cardiomyopathy, NPCM）妇女（n=31）、围产期和非围产期健康妇女（各n=10）的血清样本进行适配体蛋白质组学分析（SomaScan 7K）。研究发现，在PPCM患者中炎症相关通路和胆固醇代谢相关抗炎通路的异常失调（图4）。
图4 围产期心肌病的血清蛋白质组学分析（JP et al., 2023）。
主成分分析显示每个患者组具有独特的聚类。PPCM患者中相对于NPCM患者的差异测量蛋白的生物学途径分析显示，PPCM患者中炎症通路的特异性失调，包括胆固醇代谢相关的抗炎通路肝X体（Liver-X receptor, LXR）/视黄酮X体（Retinoid-X receptor, RXR）的上调（P<0.01，z评分：1.9-2.1）。PPCM患者在12个月内的心脏恢复与促炎通路下调、肝X受体/视黄酮X受体上调、以及额外RXR依赖性途径和过氧化物酶增殖体激活受体α/RXRα信号通路有关。总之，PPCM的血清蛋白质组学分析表明PPCM是一种炎症性疾病，其特征是促炎途径和胆固醇代谢相关的抗炎途径的异常失调。
参考文献
Lovell J P, Bermea K, Yu J, et al. Serum proteomic analysis of peripartum cardiomyopathy reveals distinctive dysregulation of inflammatory and cholesterol metabolism pathways[J]. Heart Failure, 2023, 11(9): 1231-1242.
Mo S, Ye L, Wang D, et al. Early detection of molecular residual disease and risk stratification for stage I to III colorectal cancer via circulating tumor DNA methylation[J]. JAMA oncology, 2023, 9(6): 770-778.
Sánchez-Herrero E, Serna-Blasco R, Robado de Lope L, et al. Circulating tumor DNA as a cancer biomarker: an overview of biological features and factors that may impact on ctDNA analysis[J]. Frontiers in Oncology, 2022, 12: 943253.
Shibutani M, Maeda K, Kashiwagi S, et al. Effect of adjuvant chemotherapy on survival of elderly patients with stage III colorectal cancer[J]. Anticancer Research, 2021, 41(7): 3615-3624.
Söderlund S, Boey D, van Midden W, et al. Proteomic and transcriptomic screening demonstrates increased mast cell–derived CCL23 in systemic mastocytosis[J]. Journal of Allergy and Clinical Immunology, 2023, 152(1): 205-213.
文章来源：奇点网
