循環(huán)腫瘤細(xì)胞(CTC)生物學(xué)特性及其在胃癌中的研究進(jìn)展

盧榮綜述，陳強(qiáng)，施純玫審校

(1、福建省腫瘤醫(yī)院輸血科，福建福州350001；2、福建醫(yī)科大學(xué)附屬協(xié)和醫(yī)院腫瘤內(nèi)科，福建福州350001)

·述評(píng)·

循環(huán)腫瘤細(xì)胞(CTC)生物學(xué)特性及其在胃癌中的研究進(jìn)展

盧榮1綜述，陳強(qiáng)2，施純玫2審校

(1、福建省腫瘤醫(yī)院輸血科，福建福州350001；2、福建醫(yī)科大學(xué)附屬協(xié)和醫(yī)院腫瘤內(nèi)科，福建福州350001)

目前，外周血中循環(huán)腫瘤細(xì)胞（CTC）作為“液態(tài)活檢”的主要研究對(duì)象，正成為癌癥研究中最熱門的領(lǐng)域之一。CTC被認(rèn)為腫瘤侵襲的標(biāo)志物，其檢測方法也越來越被重視。CTC獨(dú)特的分子特性能幫助我們更好的推斷腫瘤轉(zhuǎn)移情況，評(píng)估治療療效。本文綜述了近年來關(guān)于CTC的生物學(xué)特性以及CTC在胃癌中的最新研究進(jìn)展，并探討了CTC在胃癌個(gè)體化治療方面的應(yīng)用及挑戰(zhàn)。

循環(huán)腫瘤細(xì)胞(CTC)；胃癌；臨床意義；生物學(xué)特性

循環(huán)腫瘤細(xì)胞(circulating tumor cells，CTC)是指由實(shí)體惡性腫瘤原發(fā)灶或者轉(zhuǎn)移灶釋放入血液循環(huán)系統(tǒng)的細(xì)胞[1]，是導(dǎo)致腫瘤轉(zhuǎn)移及復(fù)發(fā)的重要因素。循環(huán)腫瘤細(xì)胞的檢測是當(dāng)下三種熱門非侵入性液體活檢方法中的一種[2]，因此檢測外周血中的CTC具有重要臨床意義。最新研究理論證實(shí)[3]，除了從已形成的實(shí)體瘤病灶（原發(fā)灶，轉(zhuǎn)移灶）脫落入血外，腫瘤細(xì)胞在癌前病變的早期形成實(shí)體瘤病灶之前就有可能進(jìn)入血液系統(tǒng)中，由此可提示循環(huán)腫瘤細(xì)胞的存在往往要早于影像學(xué)和臨床癥狀的表現(xiàn)，因此相較于目前臨床上傳統(tǒng)腫瘤標(biāo)志物監(jiān)測和腫瘤的影像學(xué)檢查，CTC能較早提示腫瘤的復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移。此外，部分腫瘤患者血液中還存在細(xì)胞團(tuán)形式的CTC。CTC細(xì)胞團(tuán)相比單個(gè)循環(huán)腫瘤細(xì)胞具有更強(qiáng)的轉(zhuǎn)移潛能[4]和耐藥性[5]，與預(yù)后的相關(guān)性也更強(qiáng)[6]。在腫瘤形成早期，CTC檢測有助于鑒別腫瘤的良惡性，評(píng)估轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)，為早期針對(duì)性治療提供可能[7]；在進(jìn)展期，CTC能幫助監(jiān)測療效，評(píng)價(jià)預(yù)后，其與腫瘤分期也有一定相關(guān)性；另外，有研究證實(shí)，CTC攜帶腫瘤遺傳信息，可作為新型腫瘤標(biāo)志物進(jìn)行研究[8]。

1 CTC概述以及生物學(xué)特性

1.1 CTC的研究歷史1869年，澳大利亞內(nèi)科醫(yī)生Thomas Ashworth在一名轉(zhuǎn)移瘤死者的外周血上發(fā)現(xiàn)了循環(huán)腫瘤細(xì)胞（CTC），其能反映原發(fā)腫瘤的特性[9]。1889年英國病理學(xué)家Paget S提出了著名的“種子和土壤”假說（seed and soil hypothesis）[10]，提出了循環(huán)腫瘤細(xì)胞作為“種子”，在腫瘤發(fā)生、轉(zhuǎn)移過程中起了重要的作用。但由于當(dāng)時(shí)檢測手段的限制，從外周血精確檢測極低濃度的CTC是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，直到20世紀(jì)90年代中期開始探索捕獲、分析CTC的方法并進(jìn)行了大量臨床試驗(yàn)，CTC的價(jià)值才被逐漸認(rèn)識(shí)到。2004年至2008年美國FDA相繼批準(zhǔn)CellSearch技術(shù)用于轉(zhuǎn)移性乳腺癌、前列腺癌和結(jié)直腸癌的臨床診斷[11-13]，2007年CTC又被美國臨床腫瘤學(xué)會(huì)（American Society of Clinical Oncology，ASCO）ASCO推薦為腫瘤標(biāo)志物。隨著現(xiàn)代腫瘤生物學(xué)研究的進(jìn)展，尤其是檢測技術(shù)的進(jìn)步，CTC已成為腫瘤基礎(chǔ)和臨床研究的一個(gè)熱點(diǎn)。

1.2 CTC的生物學(xué)特征與功能

1.2.1 CTC與腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移機(jī)制具有局部浸潤和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的能力是惡性腫瘤最重要的生物學(xué)特性，它是惡性腫瘤導(dǎo)致患者死亡的主要原因，也是臨床治療的難題。腫瘤的轉(zhuǎn)移有兩種假說，包括物理捕獲假說[14]和黏附分子介導(dǎo)假說[15]，這兩種假說是同時(shí)存在的，對(duì)立統(tǒng)一，共同促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移的研究與防治。腫瘤的轉(zhuǎn)移是一個(gè)復(fù)雜的病理生理過程，經(jīng)典的腫瘤轉(zhuǎn)移經(jīng)過原發(fā)灶腫瘤、腫瘤細(xì)胞播散入血并在外周血存活、局部細(xì)胞侵襲周圍基質(zhì)、運(yùn)送至遠(yuǎn)端器官、形成轉(zhuǎn)移灶等階段[16]。而在這過程中，CTC在腫瘤轉(zhuǎn)移與復(fù)發(fā)過程中發(fā)揮著重要的作用。早期的觀念認(rèn)為病情發(fā)生惡化或者進(jìn)展的時(shí)候腫瘤才會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)移，但目前越來越多的證據(jù)表明腫瘤的播散轉(zhuǎn)移在早期腫瘤就可能出現(xiàn)，甚至某些時(shí)候可能在原發(fā)腫瘤形成之前就已經(jīng)出現(xiàn)[3]。

1.2.2 CTC具有腫瘤干細(xì)胞(cancer stem cell，CSC)特征CSC具有很強(qiáng)的自我更新以及分化能力，并具有致瘤能力和轉(zhuǎn)移能力等特征[17]。2006年，Ponti D等提出了腫瘤起源于干細(xì)胞的理論[18]，該學(xué)說認(rèn)為在大部分腫瘤細(xì)胞處于不增殖或有限增殖的狀態(tài)，而具有干細(xì)胞特征(Stem Cell)的CTC，其才能不斷地增殖分化，才是腫瘤產(chǎn)生、發(fā)展和治療后復(fù)發(fā)的根源[18]。CSC形成有兩種途徑：一類是腫瘤自有的CSC細(xì)胞，CSC存在于腫瘤病灶發(fā)生的早期階段，可能是正常組織干細(xì)胞或者祖細(xì)胞衍生而來。另一類是上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）機(jī)制誘發(fā)形成的CSC細(xì)胞[19，20]。通過EMT作用，CTC可以轉(zhuǎn)變成具有轉(zhuǎn)移能力的循環(huán)腫瘤干細(xì)胞[21]。一項(xiàng)對(duì)1439例乳腺癌患者外周血中CTC樣本的研究顯示，35.2%的CTC存在CD44+/CD24－/low腫瘤干細(xì)胞表型，17.7%的CTC存在ALDH1 high/CD24－/low干細(xì)胞表型[22]，提示腫瘤干細(xì)胞樣CTC可能是形成轉(zhuǎn)移灶的重要成分。

1.3 CTC與轉(zhuǎn)移灶形成循環(huán)系統(tǒng)中檢測出CTC并不一定意味著患者已經(jīng)發(fā)生轉(zhuǎn)移或已經(jīng)復(fù)發(fā)。腫瘤轉(zhuǎn)移是個(gè)相對(duì)復(fù)雜的過程。腫瘤患者外周血中獲得的CTC半衰期大約為1~2.4h[23]。因其存活時(shí)間較短，加上大部分侵入血液CTC會(huì)遭到如血流剪切力等物理方面的破壞以及自身免疫細(xì)胞的殺傷吞噬作用，所以只有極少數(shù)CTC能夠存活下來。幸存的CTC利用細(xì)胞表面的組織因子吸引血小板，此外，通過結(jié)合P選擇素受體，腫瘤細(xì)胞也可誘導(dǎo)血小板的聚集[24]，然后形成被血小板包被的混合細(xì)胞簇，因?yàn)橛辛搜“逋鈿さ摹氨Ｗo(hù)”作用，免疫殺傷細(xì)胞無法識(shí)別腫瘤細(xì)胞表面抗原從而逃脫免疫監(jiān)視[25]。

少數(shù)的CTC在外周血存活下來后，在中性粒細(xì)胞及單核巨噬細(xì)胞的幫助下，與血管內(nèi)皮細(xì)胞建立初始聯(lián)系。而外周血中的CTC穿透基底膜后，可以通過血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)和表皮生長因子(epidermal growth factor，EGF)等，刺激細(xì)胞膜基質(zhì)旁的新生血管形成[26]。一旦到達(dá)目標(biāo)器官，CTC會(huì)引起腫瘤細(xì)胞發(fā)生EMT，EMT過程中腫瘤細(xì)胞會(huì)下調(diào)上皮組織特定標(biāo)記物如上皮細(xì)胞黏附分子（EpCAM）和角蛋白（cytokeratin，CK）[27]的表達(dá)，上調(diào)間葉組織標(biāo)記物如波形蛋白（Vimentin）、N-鈣黏蛋白（N-cadherin）的表達(dá)[28]。這樣就抑制了更多的內(nèi)皮表型表達(dá)[29]，增強(qiáng)CTC的外侵及播散能力，當(dāng)CTC到達(dá)轉(zhuǎn)移靶器官后，再經(jīng)過間質(zhì)上皮轉(zhuǎn)化（MET）的逆轉(zhuǎn)化，繼續(xù)增殖進(jìn)而形成腫瘤轉(zhuǎn)移灶。所以，腫瘤細(xì)胞脫落入血并在外周血中存活以及外侵轉(zhuǎn)移受細(xì)胞本身和微環(huán)境的多重因素影響和調(diào)控，包括血小板-CTC、腫瘤細(xì)胞-內(nèi)皮細(xì)胞、單核巨噬細(xì)胞-內(nèi)皮細(xì)胞之間的相互調(diào)控。

具有干細(xì)胞特征的CTC細(xì)胞團(tuán)，它們之間不是由單個(gè)CTC在血管內(nèi)增殖形成，而是通過斑珠蛋白互相之間抱團(tuán)，由2~50個(gè)CTC組成，形成循環(huán)腫瘤細(xì)胞團(tuán)（CTC clusters）[6]。有CSC特征的CTC細(xì)胞團(tuán)在遠(yuǎn)端組織重新開始腫瘤生長，這些轉(zhuǎn)移稱為隱匿轉(zhuǎn)移或微小轉(zhuǎn)移，因?yàn)镃SC的異質(zhì)性很強(qiáng)，每個(gè)細(xì)胞的基因組都是不一樣，所以該轉(zhuǎn)移灶很容易逃避免疫系統(tǒng)的識(shí)別，并能夠在完全不同于原位腫瘤的微環(huán)境中存活，這樣腫瘤的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移才可能發(fā)生[30，31]。相比于以單個(gè)細(xì)胞狀態(tài)存在的CTC，CTC細(xì)胞團(tuán)引起遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的能力是CTC單個(gè)細(xì)胞的23-50倍，占了遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移病灶的一半。

2 CTC在胃癌的應(yīng)用進(jìn)展

胃癌是起源于胃壁最表層的黏膜上皮細(xì)胞，是最常見惡性腫瘤之一。我國的發(fā)病率則明顯高于全球平均水平，全球每年新發(fā)胃癌100余萬例，死亡約80萬例，在全球腫瘤死亡中排名第二位[32]，根治性手術(shù)是目前胃癌的主要治療手段，其5年生存率僅為40%左右，其中腹腔內(nèi)轉(zhuǎn)移是進(jìn)展期胃癌最常見的轉(zhuǎn)移方式和致死原因[33]。由于胃癌患者無特異性的早期癥狀，70%的胃癌患者在被診斷時(shí)已經(jīng)發(fā)展到進(jìn)展期（Ⅲ、Ⅳ期），預(yù)后較差。胃癌的診斷主要依靠影像學(xué)和血液腫瘤標(biāo)志物的檢測，靈敏度不高，缺乏有效的生物學(xué)檢測指標(biāo)，并且目前評(píng)價(jià)輔助治療療效主要依靠無進(jìn)展生存時(shí)間（Progress Free Survival，PFS）、總生存期（Overall survival，OS)等，無法實(shí)時(shí)監(jiān)測療效。而療效評(píng)判的不準(zhǔn)確性不僅可能導(dǎo)致患者過多接受無效治療并承受相應(yīng)的毒副反應(yīng)，還可能導(dǎo)致患者過早的停用有效的治療方案，均不利于胃癌患者的治療。而CTC具有無創(chuàng)性和簡便性的優(yōu)點(diǎn)，是近年提出的“液態(tài)活檢”的研究對(duì)象之一，在腫瘤診斷、治療、預(yù)后及個(gè)性化治療中具有極大應(yīng)用價(jià)值，可為臨床治療策略的選擇提供了可靠的依據(jù)，起到很好的動(dòng)態(tài)監(jiān)測作用。

2．1 CTC對(duì)分期的補(bǔ)充TNM分期是由國際抗癌聯(lián)盟（UICC）/美國癌癥聯(lián)合委員會(huì)(AJCC，American Joint Committee on Cancer)提出的腫瘤分期系統(tǒng)，是目前最為通用的實(shí)體腫瘤分期系統(tǒng)，但該系統(tǒng)在預(yù)測腫瘤轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)方面準(zhǔn)確率不夠，因此需要更敏感的預(yù)測指標(biāo)。而CTC可以作為TNM分期的重要補(bǔ)充。2007年CTC被美國臨床腫瘤學(xué)會(huì)（ASCO）推薦作為乳腺癌的腫瘤標(biāo)志物[34]。20122010年AJCC也重新修訂了乳腺癌的TNM分期標(biāo)準(zhǔn)，將“缺乏臨床或影像學(xué)證據(jù)證實(shí)的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移、但在外周循環(huán)、骨髓或其他遠(yuǎn)處組織內(nèi)非區(qū)域淋巴結(jié)通過分子生物學(xué)或顯微鏡觀察確定存在的、小于0．2mm的轉(zhuǎn)移病灶定位cM（i+）cM0（i+）期”，體現(xiàn)了CTC的重要臨床意義。而在胃癌方面，由于胃癌缺乏CTC的特異性基因，相關(guān)報(bào)道還比較有限，但Cao W等[35]通過檢測Suivivin基因表來檢測胃癌術(shù)后患者外周血CTC時(shí)發(fā)現(xiàn)，CTC的數(shù)量與腫瘤的分期具有相關(guān)性，CTC在進(jìn)展期胃癌（Ⅲ～Ⅳ期）中檢出率明顯比Ⅰ～Ⅱ高，對(duì)胃癌的臨床分期參考提供了一個(gè)新的思路。

2．2 CTC在胃癌療效評(píng)估方面的價(jià)值化療是胃癌治療的主要手段之一，對(duì)化療方案或者新化療藥物的評(píng)價(jià)目前主要依靠影像學(xué)檢查，然而，原發(fā)灶腫瘤細(xì)胞和轉(zhuǎn)移灶的腫瘤細(xì)胞存在異質(zhì)性[36]。有些化療方案或藥物對(duì)原發(fā)灶有效，對(duì)轉(zhuǎn)移灶可能無效，此時(shí)應(yīng)用常規(guī)檢查手段難以做出準(zhǔn)確判斷，特別是微轉(zhuǎn)移灶。CTC與胃癌的轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，因此CTC檢測可以間接反映轉(zhuǎn)移灶腫瘤細(xì)胞對(duì)化療藥物的反應(yīng)，化療前后的檢測可以從細(xì)胞水平對(duì)化療方案或藥物療效進(jìn)行評(píng)價(jià)[5]。在化療療效評(píng)估上，CTC檢測不僅比影像學(xué)檢查更早提示治療效果，而且可以實(shí)時(shí)評(píng)估化療療效[37]。CTC檢測的應(yīng)用為及時(shí)評(píng)估療效及病情提供了新思路。Matsusaka S等[38]發(fā)現(xiàn)進(jìn)展期胃癌患者接受替吉奧方案單次化療2周及4周后外周血中的CTC數(shù)量明顯降低，其中以化療兩周后降低最明顯。Lee SJ等[39]還發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)移性胃癌的患者中CTC陽性的病人化療療效以及反應(yīng)性均不如CTC陰性的患者。因此，定期檢測CTC數(shù)目可指導(dǎo)臨床上化療藥物的使用，CTC的減少是治療有效的早期指標(biāo)。

2．3 CTC對(duì)預(yù)后及復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)判斷的價(jià)值目前越來越多的研究致力于尋找能評(píng)估腫瘤預(yù)后的有效指標(biāo)，以期影響臨床決策，提高患者生存質(zhì)量。一些研究表明，CTC的檢測對(duì)于評(píng)估胃癌的預(yù)后有潛在應(yīng)用價(jià)值。Ikeguchi M等[40]的研究比較了胃癌患者術(shù)后2d內(nèi)CTC陽性情況和預(yù)后的關(guān)系，結(jié)果顯示CTC陽性患者的復(fù)發(fā)率高于陰性患者。Matsusaka S等[38]人則發(fā)現(xiàn)CTC≥4組的進(jìn)展期胃癌化療病人總生存期（OS）和無進(jìn)展生存期（PFS）要顯著小于CTC＜4組。而在進(jìn)展期胃癌和胃食管腺癌方面，Kubisch I等[41]研究CTC陽性患者OS和PFS均較CTC陰性病人明顯縮短（陽性患者PFS 3．5個(gè)月、OS 5．8個(gè)月對(duì)比陰性患者PFS 10．7月、OS 13．3個(gè)月）；Arigami T等[42]在2013年通過斯鈣素－2的表達(dá)檢測胃癌外周血CTC，也發(fā)現(xiàn)CTC陽性患者的OS較CTC陰性患者明顯縮短。Hiraiwa K等[43]使用Cellsearch系統(tǒng)檢測44例胃癌患者的CTC水平，發(fā)現(xiàn)CTC檢測數(shù)＜2的患者OS明顯高于CTC≥2的患者，并且轉(zhuǎn)移性胃癌的CTC陽性率高達(dá)61%，較非轉(zhuǎn)移性胃癌患者明顯升高。Zou K等[44]對(duì)16個(gè)胃癌的研究進(jìn)行Meta分析得出CTC檢測數(shù)越少的擁有更好的PFS（風(fēng)險(xiǎn)比HR=2．02）和OS（HR=2．23），而且其數(shù)值還與腫瘤浸潤深度、局部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和腫瘤遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移等成正相關(guān)。這些就提示CTC可作為胃癌判斷預(yù)后及復(fù)發(fā)的檢測指標(biāo)。

2．4個(gè)體化治療的指導(dǎo)以個(gè)人基因信息為基礎(chǔ)的個(gè)體化治療，也稱精準(zhǔn)治療已經(jīng)成為當(dāng)下腫瘤治療的新趨勢。從患者外周血中分離的CTC攜帶了腫瘤的全部基因信息，可以用于開展免疫熒光原位雜交、熒光定量PCR和二代測序?qū)嶒?yàn)，用于檢測基因的表達(dá)、突變、融合或拷貝數(shù)，為精準(zhǔn)治療提供重要個(gè)體化信息參考[45，46]。CTC檢測這種無創(chuàng)液體活檢技術(shù)對(duì)于不便獲得腫瘤組織樣本的患者意義尤為重大，并且可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，更精確的指導(dǎo)臨床用藥。

曲妥珠單抗是人類表皮生長因子受體2(human epidermal growth factor receptor 2，HER－2)的靶向藥，曲妥珠單抗聯(lián)合化療可顯著延長HER－2陽性晚期胃癌患者的生存期，但由于胃酸和消化酶的影響，胃癌組織HER－2的檢測常常出現(xiàn)假陰性，給胃癌的靶向治療帶來困難。而CTC的出現(xiàn)，就可通過檢測CTC中HER－2的表達(dá)狀態(tài)，進(jìn)而行靶向治療的選擇[38]。這也為腫瘤的化療提供了新的思路，也為CTC的應(yīng)用提供了新的理論支持。

3 小結(jié)和展望

指導(dǎo)胃癌進(jìn)行個(gè)體化治療是目前胃癌研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)，而取得具有代表性的胃癌標(biāo)本，對(duì)其生物特性進(jìn)行檢測和研究是診斷和治療胃癌的基礎(chǔ)。雖然現(xiàn)在CTC在胃癌方面的應(yīng)用面臨著諸多挑戰(zhàn)。如胃癌涉及緊密的主要有人端粒酶反轉(zhuǎn)錄酶（hTERT)，人類表皮生長因子受體2(human epidermal growth factor receptor 2，HER2)、CEA和黏蛋白1（MUC1）等[47-49]CK以及EpCAM含量不高，所以其固有的高假陰性率限制了該領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展；CTC的檢測費(fèi)用昂貴；CTC與胃癌相關(guān)事件的大規(guī)模、前瞻性、多中心臨床隨機(jī)試驗(yàn)研究尚不多；其在胃癌領(lǐng)域的研究都尚處于搖籃時(shí)期，但潛在的實(shí)用價(jià)值已初見端倪。隨著研究的深入，CTC在臨床中的應(yīng)用會(huì)進(jìn)一步提高早期診斷率、更準(zhǔn)確判斷療效、評(píng)估預(yù)后及判斷復(fù)發(fā)指導(dǎo)、指導(dǎo)精確的個(gè)體化治療，從實(shí)驗(yàn)室到臨床的成功轉(zhuǎn)化最終使廣大胃癌患者受益。今天我們所面臨的每一個(gè)挑戰(zhàn)最終都會(huì)加深我們對(duì)CTC的認(rèn)識(shí)，也必定會(huì)為CTC檢測更好地應(yīng)用于臨床鋪平道路。隨著技術(shù)手段的突飛猛進(jìn)，CTC檢測分離技術(shù)最終會(huì)走向成熟，利用外周血循環(huán)腫瘤細(xì)胞進(jìn)行胃癌的“液相活檢”也終將成為現(xiàn)實(shí)。

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R735.2，R730.43

A

1674-1129(2017)02-0135-05

10.3969/j.issn.1674-1129.2017.02.001

2016-11-08；

2017-03-18)

福建省自然基金衛(wèi)生聯(lián)合資金項(xiàng)目，編號(hào)：2015J01397

盧榮，男，1983年生，學(xué)士學(xué)位，在讀研究生，檢驗(yàn)技師，研究方向：腫瘤學(xué)等。

陳強(qiáng)，教授，博士生導(dǎo)師，E-mail：cqiang8@189.cn；施純玫，副教授，碩導(dǎo)。