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據统计，截至2018年，在全世界91个国家中，癌症在造成70岁以下人口死亡的原因中排名前三[1]，成为了导致人类死亡的主要原因之一，人人谈癌色变。由于癌症的发生演变十分复杂，攻克癌症的道路漫长且困难，但经过科学家的不断努力探究，人类对癌症的了解在一步一步加深，相应的技术也应运而生。最近一种名为PanSeer的检测技术被证实，不仅能够精确地检测到已有症状的癌症，而且还能提前1～4年检测出未出现症状的癌变。究竟这项技术拥有什么神奇的力量，让我们来一探究竟。
癌症预防，重在“三早”
早在1981年，世界卫生组织就宣布：1/3的癌症可以预防;1/3的癌症如果可以早期诊断，则可以治愈;1/3的癌症可以通过治疗减轻痛苦，延长生命。与此同时，根据这项统计结果，世界卫生组织提出了癌症的三级预防策略：初级预防，即在肿瘤产生前，远离可导致癌症的危险因素和病因，比如提倡戒烟戒酒;二级预防，即在肿瘤产生的初期做到尽早发现、尽早治疗，比如定期体检;三级预防，即对已患有肿瘤的病人进行合理的治疗和康复，提高其生存率与生活质量。其中，初级预防和二级预防对于减少癌症的发病率以及死亡率具有重大意义，可归结为早预防、早发现、早治疗。而在这“三早”方针中，如何在早期无症状的情况下发现肿瘤比较困难。
目前，大多数确诊癌症的患者都是在出现了相关症状后，比如疼痛、吞咽困难、呼吸困难等，才到医院，在医生的指导下进行相关检查。对于癌症的诊断，临床上通常采用组织活检技术，以手术或者内镜的方式进入病变区域，获取一部分可疑的病变组织进行病理检测。但这种方式往往让大多数患者难以接受，因为这种方式具有侵入性和一定的风险，同时也给患者造成痛苦和经济上的负担。因此，寻找癌症检测的新技术成为了热点，而循环肿瘤DNA（circulating tumor DNA， 即ctDNA）的发现无疑带来了曙光。
癌细胞的小尾巴——循环肿瘤DNA
癌细胞作为一种变异的细胞，和体内普通的细胞一样，也具有自身独特的遗传信息——DNA。早在1948年，法国科学家Mandel首次发现并描述了人类血液中存在游离的无细胞核酸片段（cell-free DNA，即cfDNA）。1977年前后，有科学家首次发现并报告了肿瘤患者血清中cfDNA的水平增高并远高于正常人群。随后，有研究人员在肿瘤患者血液中发现了与结直肠癌、胰腺癌以及肺癌相关的突变DNA，而且在患者血液中发现的突变DNA与在患者肿瘤组织中发现的突变DNA相同，这证实血液中突变的DNA片段来源于肿瘤。这种突变在血液中的DNA片段是肿瘤高度特异性的生物学标志，研究人员将其命名为循环肿瘤DNA，即ctDNA。
ctDNA来源于肿瘤细胞的坏死、凋亡、直接分泌以及外泌体的释放，在循环系统中游荡，就像肿瘤的小尾巴。因此，可以利用患者的血液或其他体液（如尿液、唾液等）来对ctDNA进行检测，一旦证实了ctDNA的存在，再加上相关的分析，就可以顺着小尾巴把肿瘤给揪出来。此外，由于ctDNA的半衰期较短，通过对其含量、突变情况进行监测，可以实时了解肿瘤的状态，有利于癌症的早期诊断、疾病监测以及个体化治 疗。
目前，检测ctDNA的技术有很多，比如Sanger法、实时荧光定量PCR、二代测序等，但在现有技术下，临床检测ctDNA具有一定难度[2]。一方面，ctDNA的含量通常只占整个总循环游离DNA的0.01%，而且目前的检测技术在数量检测方面存在敏感度不够等局限。另一方面，由于肿瘤的演进，血液中的ctDNA可能会存在大量突变，若将这些大量突变都一一进行检测，工作量和花费都不小;但如果专门对ctDNA进行特定的突变筛查，则可能会导致漏诊。
中美科学家合力研究出的PanSeer检测技术针对上述问题进行了改善，让早期侦测癌症成为可能。
PanSeer检测——将肿瘤杀死在摇篮中
PanSeer技术是一项基于血液的检测技术。通过大样本、长时间随访得到的研究结果表明，PanSeer在患者无症状的情况下，能够提前4年诊断出可能发生的5种常见癌症，它们分别是：肺癌、胃癌、食管癌、结直肠癌以及肝癌。根据中国癌症中心在2019年发布的《2015年中国癌症报告》，以上5种常见癌症全部位于恶性肿瘤发病的前10位，也位于恶性肿瘤引发死亡的前10位。
与目前大多直接检测血液中的ctDNA方法不同，PanSeer检测的是血液中ctDNA的甲基化。DNA甲基化是指在DNA甲基化转移酶的作用下，将甲基选择性地添加到胞嘧啶上形成5-胞嘧啶的过程，这个过程可以理解为给DNA带上一顶帽子，这顶帽子可以通过调控基因表达等方式，在生物胚胎发育过程中发挥重大作用。已有研究证实，DNA异常甲基化与细胞癌变，肿瘤的发生、发展都有着密切的联系，因此，DNA总体甲基化水平和特定基因甲基化程度的改变可作为肿瘤诊断的指标。此外，相比于ctDNA的多突变性，ctDNA甲基化在癌细胞中具有高度的保守性和稳定性，是一个可靠的检测指标。
为了解决癌症早期血液中ctDNA含量少以及在检测过程中ctDNA降解问题，PanSeer检测技术将Singlera基因文库与Semi-targeted聚合酶链式反应相结合。其中，Semi-targeted聚合酶链式反应仅需要单一连接和单一引物就可以完成DNA的扩增，相比于传统聚合酶链式反应的多次连接以及双引物，这种Semi-targeted聚合酶链式反应会更加敏感，能够实现对于早期无症状癌症患者血液中微量ctDNA的检测。除了在检测敏感度上进行了改进，PanSeer还设计了595个甲基化的检测位点，这样大范围的筛查让肿瘤无处可逃[3]。
对于癌症患者来说，早期发现是非常重要的。据统计，在早期无论是通过手术还是放化疗等方式去除肿瘤后，患者的生存率都能大大提高。PanSeer技术的出现让癌症早期发现成为可能，为癌症患者带来福音。目前有关PanSeer技术的研究还在继续，未来仍需要更大规模、更长时间的研究来对这项技术的可行性进行验证，期待在不久的将来这项技术能够投入临床，造福广大癌症患者。
参考文献
[1] 巢昱清， 朱小立， 陈桂芳. 肿瘤的液体活检研究进展[J].自然杂志， 2020，42（2）：108-115.
[2] 高明正， 张瑾， 潘云， 李艳. 循环肿瘤DNA研究进展及其临床应用现状[J].实用医药杂志， 2019（7）：664-668.
[3] CHEN X， GOLE J， GORE A， He Q， JIN L. Non-invasive early detection of cancer four years before conventional diagnosis using a blood test[J]. Nature Communications， 2020，11（1）：3475.
癌症预防，重在“三早”
早在1981年，世界卫生组织就宣布：1/3的癌症可以预防;1/3的癌症如果可以早期诊断，则可以治愈;1/3的癌症可以通过治疗减轻痛苦，延长生命。与此同时，根据这项统计结果，世界卫生组织提出了癌症的三级预防策略：初级预防，即在肿瘤产生前，远离可导致癌症的危险因素和病因，比如提倡戒烟戒酒;二级预防，即在肿瘤产生的初期做到尽早发现、尽早治疗，比如定期体检;三级预防，即对已患有肿瘤的病人进行合理的治疗和康复，提高其生存率与生活质量。其中，初级预防和二级预防对于减少癌症的发病率以及死亡率具有重大意义，可归结为早预防、早发现、早治疗。而在这“三早”方针中，如何在早期无症状的情况下发现肿瘤比较困难。
目前，大多数确诊癌症的患者都是在出现了相关症状后，比如疼痛、吞咽困难、呼吸困难等，才到医院，在医生的指导下进行相关检查。对于癌症的诊断，临床上通常采用组织活检技术，以手术或者内镜的方式进入病变区域，获取一部分可疑的病变组织进行病理检测。但这种方式往往让大多数患者难以接受，因为这种方式具有侵入性和一定的风险，同时也给患者造成痛苦和经济上的负担。因此，寻找癌症检测的新技术成为了热点，而循环肿瘤DNA（circulating tumor DNA， 即ctDNA）的发现无疑带来了曙光。
癌细胞的小尾巴——循环肿瘤DNA
癌细胞作为一种变异的细胞，和体内普通的细胞一样，也具有自身独特的遗传信息——DNA。早在1948年，法国科学家Mandel首次发现并描述了人类血液中存在游离的无细胞核酸片段（cell-free DNA，即cfDNA）。1977年前后，有科学家首次发现并报告了肿瘤患者血清中cfDNA的水平增高并远高于正常人群。随后，有研究人员在肿瘤患者血液中发现了与结直肠癌、胰腺癌以及肺癌相关的突变DNA，而且在患者血液中发现的突变DNA与在患者肿瘤组织中发现的突变DNA相同，这证实血液中突变的DNA片段来源于肿瘤。这种突变在血液中的DNA片段是肿瘤高度特异性的生物学标志，研究人员将其命名为循环肿瘤DNA，即ctDNA。
ctDNA来源于肿瘤细胞的坏死、凋亡、直接分泌以及外泌体的释放，在循环系统中游荡，就像肿瘤的小尾巴。因此，可以利用患者的血液或其他体液（如尿液、唾液等）来对ctDNA进行检测，一旦证实了ctDNA的存在，再加上相关的分析，就可以顺着小尾巴把肿瘤给揪出来。此外，由于ctDNA的半衰期较短，通过对其含量、突变情况进行监测，可以实时了解肿瘤的状态，有利于癌症的早期诊断、疾病监测以及个体化治 疗。
目前，检测ctDNA的技术有很多，比如Sanger法、实时荧光定量PCR、二代测序等，但在现有技术下，临床检测ctDNA具有一定难度[2]。一方面，ctDNA的含量通常只占整个总循环游离DNA的0.01%，而且目前的检测技术在数量检测方面存在敏感度不够等局限。另一方面，由于肿瘤的演进，血液中的ctDNA可能会存在大量突变，若将这些大量突变都一一进行检测，工作量和花费都不小;但如果专门对ctDNA进行特定的突变筛查，则可能会导致漏诊。
中美科学家合力研究出的PanSeer检测技术针对上述问题进行了改善，让早期侦测癌症成为可能。
PanSeer检测——将肿瘤杀死在摇篮中
PanSeer技术是一项基于血液的检测技术。通过大样本、长时间随访得到的研究结果表明，PanSeer在患者无症状的情况下，能够提前4年诊断出可能发生的5种常见癌症，它们分别是：肺癌、胃癌、食管癌、结直肠癌以及肝癌。根据中国癌症中心在2019年发布的《2015年中国癌症报告》，以上5种常见癌症全部位于恶性肿瘤发病的前10位，也位于恶性肿瘤引发死亡的前10位。
与目前大多直接检测血液中的ctDNA方法不同，PanSeer检测的是血液中ctDNA的甲基化。DNA甲基化是指在DNA甲基化转移酶的作用下，将甲基选择性地添加到胞嘧啶上形成5-胞嘧啶的过程，这个过程可以理解为给DNA带上一顶帽子，这顶帽子可以通过调控基因表达等方式，在生物胚胎发育过程中发挥重大作用。已有研究证实，DNA异常甲基化与细胞癌变，肿瘤的发生、发展都有着密切的联系，因此，DNA总体甲基化水平和特定基因甲基化程度的改变可作为肿瘤诊断的指标。此外，相比于ctDNA的多突变性，ctDNA甲基化在癌细胞中具有高度的保守性和稳定性，是一个可靠的检测指标。
为了解决癌症早期血液中ctDNA含量少以及在检测过程中ctDNA降解问题，PanSeer检测技术将Singlera基因文库与Semi-targeted聚合酶链式反应相结合。其中，Semi-targeted聚合酶链式反应仅需要单一连接和单一引物就可以完成DNA的扩增，相比于传统聚合酶链式反应的多次连接以及双引物，这种Semi-targeted聚合酶链式反应会更加敏感，能够实现对于早期无症状癌症患者血液中微量ctDNA的检测。除了在检测敏感度上进行了改进，PanSeer还设计了595个甲基化的检测位点，这样大范围的筛查让肿瘤无处可逃[3]。
对于癌症患者来说，早期发现是非常重要的。据统计，在早期无论是通过手术还是放化疗等方式去除肿瘤后，患者的生存率都能大大提高。PanSeer技术的出现让癌症早期发现成为可能，为癌症患者带来福音。目前有关PanSeer技术的研究还在继续，未来仍需要更大规模、更长时间的研究来对这项技术的可行性进行验证，期待在不久的将来这项技术能够投入临床，造福广大癌症患者。
参考文献
[1] 巢昱清， 朱小立， 陈桂芳. 肿瘤的液体活检研究进展[J].自然杂志， 2020，42（2）：108-115.
[2] 高明正， 张瑾， 潘云， 李艳. 循环肿瘤DNA研究进展及其临床应用现状[J].实用医药杂志， 2019（7）：664-668.
[3] CHEN X， GOLE J， GORE A， He Q， JIN L. Non-invasive early detection of cancer four years before conventional diagnosis using a blood test[J]. Nature Communications， 2020，11（1）：3475.