軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院附屬醫(yī)院乳腺腫瘤科,北京 100071
循環(huán)腫瘤細(xì)胞檢測在不同階段不同類型乳腺癌中的應(yīng)用
李蕾 江澤飛
軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院附屬醫(yī)院乳腺腫瘤科,北京 100071
江澤飛,主任醫(yī)師、教授、博士生導(dǎo)師。現(xiàn)任軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院附屬醫(yī)院乳腺腫瘤科主任,St. Gallen國際乳腺癌治療專家共識專家團(tuán)成員,中國抗癌協(xié)會臨床腫瘤學(xué)協(xié)作中心(CSCO)常務(wù)委員、副秘書長,中國抗癌協(xié)會腫瘤化療專業(yè)委員會副主任委員。1987年大學(xué)畢業(yè)后從事腫瘤內(nèi)科工作,1999年在美國City of Hope國家醫(yī)學(xué)中心從事腫瘤臨床治療和分子腫瘤學(xué)相關(guān)研究。2006年起執(zhí)筆完成《中國版cNCCN乳癌治療指南》、《中國乳癌骨轉(zhuǎn)移和骨相關(guān)疾病診療專家共識》、《中國抗癌協(xié)會HER-2陽性乳腺癌治療專家共識》。2011年作為第一位華人學(xué)者加入St.Gallen乳腺癌治療專家共識團(tuán)。最早開展并領(lǐng)導(dǎo)中國CTC多中心臨床研究,先后承擔(dān)國家“十二五”重大課題、國家自然科學(xué)基金課題、軍隊“十一五”課題、863分課題、首發(fā)基金重點課題等科研項目。
循環(huán)腫瘤細(xì)胞(circulating tumor cell,CTC)檢測在乳腺癌預(yù)后方面的應(yīng)用受到了越來越多的關(guān)注。目前國內(nèi)外眾多大型臨床研究將其貫穿于乳腺癌診療的各個階段。對于不同治療階段的乳腺癌,CTC檢測的應(yīng)用價值不同,但與傳統(tǒng)影像學(xué)相比,其在實時動態(tài)監(jiān)測疾病變化、療效評價等方面具有優(yōu)勢。在乳腺癌分類治療、個體化治療時代,CTC檢測可為患者提供最及時、最優(yōu)化的治療方案。
乳腺癌;循環(huán)腫瘤細(xì)胞;CellSearch技術(shù)
早在1869年,澳大利亞醫(yī)師Thomas Ashworth通過觀察1例轉(zhuǎn)移性癌癥患者的外周血,發(fā)現(xiàn)了循環(huán)腫瘤細(xì)胞(circulating tumor cell,CTC),由此拉開了CTC研究的序幕,此后100多年的時間里,通過各國科學(xué)家的不斷努力,逐漸揭開了CTC在惡性腫瘤中所起的作用[1]。CTC是指從癌癥原發(fā)部位脫落,通過血管或淋巴系統(tǒng)進(jìn)入血液循環(huán)的細(xì)胞[2]。當(dāng)前,以乳腺癌為代表的CTC研究已取得了快速發(fā)展。全球調(diào)查結(jié)果顯示,癌癥已經(jīng)成為當(dāng)前第2大致死因素[3],乳腺癌作為女性最常見的惡性腫瘤,不論在發(fā)達(dá)國家還是發(fā)展中國家,均是女性因惡性腫瘤死亡的首要原因[4]。約90%以上惡性腫瘤導(dǎo)致的死亡是由于復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移引起的[5]。因此,腫瘤一旦發(fā)生復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移,疾病將很難治愈[4,6]。在實體瘤患者中,CTC可以反映腫瘤負(fù)荷,預(yù)測疾病發(fā)展,協(xié)助治療決策,因而它的診斷和預(yù)測價值以及在轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究中的作用,越來越受到科學(xué)家們的重視。血液中的CTC相對于其他血細(xì)胞來說較少,在外周血中,約每106~107個白細(xì)胞中可能僅有1個CTC[7],其檢測通常需要結(jié)合表面及細(xì)胞內(nèi)部標(biāo)志物,檢測過程需要細(xì)胞富集與檢測步驟的結(jié)合。不同種類的惡性腫瘤,其腫瘤細(xì)胞的特征并不完全相同;而同一惡性腫瘤的不同類型之間,腫瘤細(xì)胞的特性和標(biāo)志物也不盡相同,這就給CTC的捕獲及標(biāo)記帶來較大的困難。
CTC檢測技術(shù)大致可以分為流式細(xì)胞術(shù)和核酸檢測技術(shù),過程基本可以分為細(xì)胞富集和細(xì)胞檢測。當(dāng)前比較有代表性的檢測手段有:密度梯度離心法、流式細(xì)胞術(shù)、FAST技術(shù)、PT-PCR技術(shù)、CellSearch技術(shù)等[8-10]。目前臨床應(yīng)用較多、較為成熟的技術(shù)是CellSearch技術(shù),這種半自動化檢測技術(shù)將細(xì)胞富集和檢測過程緊密結(jié)合,其基本原理為:癌細(xì)胞為上皮細(xì)胞,來源于外胚層,白細(xì)胞則來源于中胚層,利用位于細(xì)胞膜和細(xì)胞內(nèi)的不同識別性抗原,可將這兩類細(xì)胞進(jìn)行分離;將腫瘤細(xì)胞特異性抗體(EpCAM抗體)包被在免疫磁珠表面,形成鐵磁流體,鐵磁流體的特異性抗體與CTC表面的特異性抗原相結(jié)合,在特制的磁溫育設(shè)備中進(jìn)行磁溫育,使與鐵磁流體相結(jié)合的CTC被磁場篩選出來,達(dá)到CTC的富集;對富集后的細(xì)胞進(jìn)行染色:CK+、DAPI+且CD45-的細(xì)胞就是CTC。除以上幾種檢測方法,還有CTC-Chip、ELISPOT酶聯(lián)免疫技術(shù)等[11-12]。腫瘤標(biāo)志物的選擇在提高檢測的特異性方面具有至關(guān)重要的作用,目前并沒有哪一種標(biāo)志物是最優(yōu)選擇,多標(biāo)志物的聯(lián)合應(yīng)用可提高檢測的特異性和敏感性[13-14]。
CTC的存在說明腫瘤細(xì)胞已經(jīng)完成從原發(fā)灶脫落、侵入血管并進(jìn)入血液循環(huán)的過程,但外周血檢測到CTC并不能說明一定有轉(zhuǎn)移灶的存在。有研究表明,在形成轉(zhuǎn)移灶之前,CTC還要經(jīng)歷的過程有:逃避免疫監(jiān)視、克服自身代謝障礙、再次從血管或淋巴管中溢出、到達(dá)特定器官定植等多個階段。有關(guān)數(shù)據(jù)表明,每克腫瘤組織每天約有1×106CTC進(jìn)入血液循環(huán),而并非所有進(jìn)入血液循環(huán)的腫瘤細(xì)胞都具有轉(zhuǎn)移潛能,它們中的大多數(shù)在侵入血管后發(fā)生了凋亡并被清除,只有不到0.1%的細(xì)胞最終形成遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移[15]。目前,在乳腺癌研究方面,CTC的研究貫穿于疾病發(fā)展的各個階段,其中以轉(zhuǎn)移性乳腺癌階段的研究最多、最具代表性。
2.1 CTC檢測在轉(zhuǎn)移性乳腺癌治療中的應(yīng)用
在Cristofanilli等[16]進(jìn)行的前瞻性、多中心研究中,應(yīng)用CellSearch技術(shù)對177例轉(zhuǎn)移性乳腺癌新一線治療前、首次隨訪時進(jìn)行CTC檢測,并且結(jié)合影像學(xué)檢查評價疾病狀態(tài)。CTC≥5個(每7.5 mL外周血)的患者無進(jìn)展生存時間(progression-free survival,PFS)及總生存時間(overall survival,OS)短于CTC<5個的患者(2.7個月 vs 7.0個月,P<0.001;10.1個月 vs >18.0個月,P<0.001),首次隨訪時的數(shù)據(jù)也發(fā)現(xiàn)了一致的結(jié)果;經(jīng)過治療,CTC≥5個的患者比例從49%降至30%,多變量COX比例回歸分析表明,基線、首次隨訪時CTC數(shù)目是PFS以及OS的獨(dú)立預(yù)測因素。依此結(jié)果,2004年美國食品和藥品管理局(FDA)批準(zhǔn)了CellSearch檢測系統(tǒng)在轉(zhuǎn)移性乳腺癌預(yù)后評估方面的應(yīng)用。
隨后進(jìn)行的大型回顧性研究證實了CTC在各種亞型轉(zhuǎn)移性乳腺癌中的預(yù)測價值,但同時指出,此預(yù)測價值并不適用于接受靶向治療的HER-2陽性的乳腺癌[17]。而CTC能否預(yù)測HER-2陽性轉(zhuǎn)移性乳腺癌的生存時間,在中國最近的一項大型臨床試驗中給出了肯定的答案[18]。
江澤飛等[18]進(jìn)行的(CBCSG004)前瞻性、雙盲、多中心大型臨床研究,第一次證實了CTC檢測在中國轉(zhuǎn)移性乳腺癌中的應(yīng)用價值。研究應(yīng)用CellSearch檢測系統(tǒng),共納入300例轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者,99例健康受試者及101例良性乳腺病患者。300例轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者中,294例[平均年齡(49.4±9.4)歲,中位年齡50歲]可進(jìn)行療效評價。研究發(fā)現(xiàn),在對照組人群(健康受試者及良性乳腺病變者)中,CTC的檢出十分稀少并且檢測≤2個;在294例轉(zhuǎn)移性乳腺癌中,有115例(39.1%)檢出CTC≥5個,CTC水平與轉(zhuǎn)移部位、激素受體狀態(tài)及HER-2狀態(tài)相關(guān)。與西方國家研究相比,CBCSG004研究中,中國轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者具有年齡小、肥胖少,激素受體陽性比例、HER-2陽性比例高,接受內(nèi)分泌治療的比例低(19%)等特點。研究表明,基線CTC數(shù)目是PFS(HR=1.93,95%CI:1.39-2.69,P<0.001)及OS(HR=3.76,95%CI:2.35-6.01,P<0.001)的獨(dú)立預(yù)后因素,首次隨訪的CTC數(shù)目也可預(yù)測PFS(P=0.049)及OS(P<0.001)。研究證明了CTC檢測在包括HER-2陽性、三陰性在內(nèi)的各個亞型轉(zhuǎn)移性乳腺癌中的預(yù)測價值。
2.1.1 CTC檢測與影像學(xué)檢查
在與傳統(tǒng)影像學(xué)檢查方法相比較的研究中,Liu等[2]對74例轉(zhuǎn)移性乳腺癌進(jìn)行了CTC檢測和影像學(xué)檢查,其中68例可以進(jìn)行CTC及影像學(xué)的聯(lián)合評價,中位隨訪時間為13.3個月。對于接受新一線化療及內(nèi)分泌治療的患者,其影像學(xué)評價與基線CTC數(shù)目、影像學(xué)檢查前3~5周、7~9周的CTC數(shù)目都具有相關(guān)性。在治療開始后的3~5周,若CTC≥5個,表明患者PFS更短,7~9周的差異雖然沒有統(tǒng)計學(xué)意義,但也可以看出PFS縮短的現(xiàn)象。
Budd等[19]共納入177例轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者,其中138例符合入組條件。在新的治療開始前及治療后10周進(jìn)行CT檢查,結(jié)果由2位獨(dú)立的影像科醫(yī)師評估,治療后每4周用CellSearch技術(shù)進(jìn)行CTC檢測。研究表明,影像學(xué)評價在2位影像科醫(yī)師之間的變異率為15.2%,而CTC在不同實驗室評價的變異率僅為0.7%。有13例(9%)患者影像學(xué)評價無疾病進(jìn)展而CTC≥5個,中位OS短于83例(60%)影像學(xué)評價無疾病進(jìn)展且CTC<5個的患者(15.3個月 vs 26.9個月,P=0.038 9);20例(14%)患者影像學(xué)評價為疾病進(jìn)展且CTC<5個,中位OS長于22例(16%)影像學(xué)評價為疾病進(jìn)展且CTC≥5個的患者(19.9個月 vs 6.4個月,P=0.003 9)。de Giorgi等[20]對115例患者進(jìn)行回顧性分析,比較治療期間CTC與PET/CT對疾病的預(yù)測價值。研究表明,如果治療期間CTC≥5個,CTC可以作為評估預(yù)后的指標(biāo);對于那些治療期間CTC<5個的患者,PET/CT則可以評估預(yù)后。在多因素分析中,只有CTC水平在評價患者預(yù)后方面具有意義(P=0.004)。CTC檢測作為標(biāo)準(zhǔn)的影像學(xué)檢查手段之外的輔助評估方法,其優(yōu)勢在于能更早判斷疾病進(jìn)展,為患者及時調(diào)整治療方案提供更多幫助。
2.1.2 CTC檢測與血清學(xué)腫瘤標(biāo)志物、循環(huán)腫瘤DNA檢測
為研究與血清學(xué)腫瘤標(biāo)志物(CEA, CA 15-3等)相比,CTC是否在預(yù)后評價方面具有更高的獨(dú)立性,Pierga等[21]對267例一線解救治化療±靶向治療患者進(jìn)行血清標(biāo)志物及CTC檢測。研究發(fā)現(xiàn),CTC計數(shù)陽性通常與至少一項血清學(xué)標(biāo)志物升高相關(guān)。在26%基線CEA和CA15-3均正常的患者中,有27%的患者CTC≥5個:由此可知,對于7%的患者,CTC是評估療效的唯一指標(biāo),治療基線及第2個周期開始前CEA水平與PFS相關(guān)。對于81例CTC≥5個且CA15-3高于正常及50例CTC≥5個且CEA高于正常的患者,CTC、CA15-3、CEA在預(yù)測ROC曲線及PFS的價值方面差異并無統(tǒng)計學(xué)意義。在ROC曲線上,CTC及血清腫瘤標(biāo)志物并沒有顯示出優(yōu)勢,都不足以成為判斷第二周期治療是否失敗的指標(biāo),但明確性結(jié)論仍需進(jìn)一步研究加以證實。Dawson等[22]進(jìn)行了一項概念驗證性研究,比較了30例接受系統(tǒng)治療的轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者的影像資料以及循環(huán)腫瘤DNA、CA15-3、CTC等指標(biāo),循環(huán)腫瘤DNA可以在29例患者中檢測到,這29例患者均有染色體的改變,有21例患者檢測到CA15-3,26例檢測到CTC。在10例患者中,循環(huán)腫瘤DNA是對治療最早做出反應(yīng)的指標(biāo),展示出了它固有的特異性和高度的敏感性。
2.1.3 CTC表面標(biāo)志物與靶向治療
CTC HER-2狀態(tài)可能和組織學(xué)原發(fā)灶不同,如原發(fā)灶HER-2陰性,在疾病發(fā)展過程中,由于腫瘤細(xì)胞對治療的反應(yīng)等作用,CTC HER-2轉(zhuǎn)變?yōu)殛栃裕?3-25]。Munzone等[26]應(yīng)用CellSearch技術(shù)對76例患者治療前后進(jìn)行CTC數(shù)目以及HER-2狀態(tài)的檢測。統(tǒng)計結(jié)果顯示,基線時原發(fā)灶與CTC HER-2狀態(tài)的一致率為86%(49/57),治療后的一致率為82%(50/61),CTC HER-2在8例(18%)患者中過表達(dá);而經(jīng)曲妥珠單抗治療后,在3例(19%)患者中CTC HER-2表達(dá)消失。原發(fā)灶與CTC HER-2總體不一致率為18%(11/61),與未檢出CTC或CTC HER-2陰性的患者相比,CTC HER-2陽性的患者PFS更短。Liu等[27]發(fā)現(xiàn) ,CTC HER-2表達(dá)與抗HER-2靶向治療具有相關(guān)性,與以往CTC研究所設(shè)定的5個CTC的截斷值不同,研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)CTC的截斷值設(shè)定為1時,在判斷HER-2陽性乳腺癌患者的預(yù)后方面,差異有統(tǒng)計學(xué)意義。研究共納入60例患者,27例(45%)檢出CTC,這部分患者較未檢出CTC的中位PFS縮短(2.5個月vs 7.5個月,P=0.0125),對所有組織學(xué)HER-2陽性的患者,結(jié)合定性與定量分析定義:>30%的CTC HER-2過表達(dá)即為CTC HER-2陽性。對所有接受抗HER-2治療的患者,CTC HER-2陽性患者PFS延長(8.8個月 vs 2.5個月,P=0.002);對所有CTC HER-2陽性的患者,接受抗HER-2治療的患者PFS明顯延長(8.8個月 vs 1.5個月,P=0.001)。Xenidis等[28]發(fā)現(xiàn)CK19 mRNA陽性的CTC可能與化療抵抗相關(guān)。然而,這些針對CTC表面標(biāo)志物的研究仍處于初期階段,目前國際上并沒有統(tǒng)一的CTC HER-2陽性判斷標(biāo)準(zhǔn),不同研究者所定義的CTC HER-2陽性判斷標(biāo)準(zhǔn)不同,可能會對研究結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。
2.2 CTC在乳腺癌新輔助治療階段的應(yīng)用
Bidard等[29]應(yīng)用CellSearch技術(shù)對115例患者新輔助化療前后進(jìn)行CTC檢測。研究表明,新輔助化療前的CTC可作為獨(dú)立因素,預(yù)測無遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移生存和OS,而化療后的CTC檢測對于無遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移生存和OS則無統(tǒng)計學(xué)意義。Serrano等[30]利用免疫磁珠分離技術(shù)對24例乳腺癌患者進(jìn)行CTC檢測,有17例在新輔助治療前檢測出CTC,治療后仍有13例檢測出CTC,單因素分析表明,治療前后CTC的檢出都與OS具有相關(guān)性。Pachmann等[31]對接受新輔助化療的早期乳腺癌患者,在每次治療前檢測CTC數(shù)目,結(jié)果顯示腫瘤對化療的反應(yīng)與CTC數(shù)目的減少有關(guān),并且化療后CTC數(shù)目的減少與最終手術(shù)時確定的腫瘤大小相關(guān)。這些研究表明,CTC可以在早期階段預(yù)測新輔助化療的療效。但在此階段,不同研究者應(yīng)用不同檢測方法,不同分子標(biāo)志物對CTC進(jìn)行識別,缺乏統(tǒng)一的檢測技術(shù)手段,難以做橫向比較。因此,CTC檢測在新輔助治療階段的應(yīng)用,需要更進(jìn)一步前瞻性、大型臨床實驗加以證實。
2.3 CTC檢測在乳腺癌輔助治療階段的應(yīng)用
當(dāng)前基于轉(zhuǎn)移性乳腺癌的CTC研究較多,而針對早期乳腺癌研究較少的情況,德國的SUCCESS試驗則填補(bǔ)了早期乳腺癌研究的空白。試驗共納入1 489例淋巴結(jié)陽性及淋巴結(jié)陰性高?;颊?,探索CTC與術(shù)后早期乳腺癌預(yù)后的關(guān)系。利用CellSearch檢測系統(tǒng),對以紫衫類為基礎(chǔ)的輔助化療前后進(jìn)行CTC檢測,樣本為23 mL外周血。在治療前后CTC檢出率分別為9.4%和8.7%,中位隨訪時間32個月,有85例發(fā)生復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移,33例因疾病進(jìn)展死亡,治療前后CTC持續(xù)陰性的患者DFS及OS好于持續(xù)陽性的患者(P>0.003 1,P>0.018 7),任何時間點檢測到CTC≥5個均提示預(yù)后較差[32]。Lucci等[33]應(yīng)用CellSearch技術(shù)對302例早期乳腺癌進(jìn)行CTC檢測,這些患者均為可手術(shù)的1~3期乳腺癌。研究者將CTC與腫瘤大小、分級、激素受體狀態(tài)、HER-2狀態(tài)以及前哨淋巴結(jié)狀態(tài)關(guān)聯(lián)比較,中位隨訪時間35個月。有73例檢測到CTC,這些患者的PFS(P=0.005)及OS(P=0.01)都較未檢出CTC患者短。Pachmann等[34]應(yīng)用激光掃描細(xì)胞計數(shù)法對91例輔助化療階段乳腺癌患者基線時、每周期治療前以及輔助化療結(jié)束后進(jìn)行CTC檢測,結(jié)果表明,系統(tǒng)性的全身化療會影響CTC的數(shù)目,治療結(jié)束時CTC數(shù)目增加≥10%不僅是觀察腫瘤侵襲性的指標(biāo),也是腫瘤復(fù)發(fā)的強(qiáng)力預(yù)測指標(biāo)。Saloustros等[35]利用RT-PCR技術(shù),對早期乳腺癌輔助治療前后,及輔助內(nèi)分泌治療過程中CTC CK19 mRNA進(jìn)行檢測,治療前后CK19 mRNA均為陽性的患者PFS及OS更短,如果在三苯氧胺輔助治療過程中,CK19 mRNA細(xì)胞持續(xù)存在,可預(yù)示疾病的復(fù)發(fā)。CTC可以作為判斷早期乳腺癌預(yù)后療效監(jiān)測及指標(biāo),但檢出率較低,一方面可能與疾病本身的發(fā)展階段有關(guān)。另一方面與現(xiàn)有的檢測技術(shù)手段的敏感性和特異性有關(guān),因此,CTC檢測應(yīng)用于早期乳腺癌仍需更進(jìn)一步的研究加以證實。
CTC檢測與傳統(tǒng)影像學(xué)及血清學(xué)評價方法相比優(yōu)勢明顯。目前,CTC在轉(zhuǎn)移性乳腺癌療效實時監(jiān)測、預(yù)后判斷方面的研究,取得了快速的發(fā)展。對于早期乳腺癌患者,由于現(xiàn)有技術(shù)手段CTC檢出率相對較低、檢測費(fèi)用高昂,其臨床應(yīng)用受到了一定的限制。當(dāng)前,檢測技術(shù)大多以EpCAM作為標(biāo)志物進(jìn)行CTC的捕獲,這種檢測手段會捕捉到一定數(shù)目的CTC,但也可能造成不表達(dá)EpCAM或與目前認(rèn)為的標(biāo)志物表達(dá)相反特征的CTC的遺漏,被遺漏的CTC是否通過上皮間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化等一些尚未完全獲悉的機(jī)制,發(fā)生生物學(xué)特征的轉(zhuǎn)變,從而具有腫瘤干細(xì)胞、多靶點耐藥的行為,目前尚不明確。在分類治療、靶向治療時代,僅對CTC計數(shù)進(jìn)行研究,并不能滿足個體化治療的需要,而轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)的緊密結(jié)合是未來的醫(yī)學(xué)發(fā)展趨勢。因此,對于CTC表面標(biāo)志物、CTC測序以及針對CTC的靶向治療的研究十分必要,其研究結(jié)果需要在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)的支持下,通過更加深入的大型、前瞻性臨床實驗加以證實。
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CTC detection at different stages and various subtypes of breast cancer
LI Lei,JIANG Ze-fei (Department of Breast Cancer, Affiliated Hospital of Academy of Military Medical Sciences, Beijing 100071, China)
JIANG Ze-fei E-mail: jiangzefei@medmail.com.cn
The utility of circulating tumor cells in breast cancer has been paid more attention. There are many clinical trials all over the world which concerned the whole course of breast cancer. Although the value of detecting circulating tumor cells is different at each stage of breast cancer, the advantage is significant compared with traditional methods in monitoring and evaluating diseases status. Nowadays the treatments of breast cancer are classified and individualized, it is possible to find the most timely and optimized regimens after detecting the amount and characteristics of circulating tumor cells.
Breast cancer; Circulating tumor cells; CellSearch technology
10.3969/j.issn.1007-3969.2013.08.002
R737.9
:A
:1007-3639(2013)08-0570-06
2013-07-02 )
江澤飛 E-mail:jiangzefei@medmail.com.cn