《British Journal of Haematology》:Circulating tumour cells (CTCs) in haematological malignancies: Advances in biology and clinical relevance with a focus on multiple myeloma
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本综述系统阐述了循环肿瘤细胞(CTCs)在血液恶性肿瘤(尤其多发性骨髓瘤)中的生物学特性与临床转化价值。作为一种非侵入性液体活检技术,CTCs检测可动态监测疾病进展,在早期预测、精准诊断、实时疗效评估及预后判断方面展现出巨大潜力。尽管标准化检测方案与更深入的分子机制理解仍有待完善,但随着技术发展,CTCs有望成为推动血液肿瘤个体化精准医疗的关键工具。
循环肿瘤细胞的生物学特性
循环肿瘤细胞(CTCs)是血液恶性肿瘤研究中日益受关注的对象。它们是从原发性肿瘤脱离,通过血液循环系统传播的恶性细胞。CTCs展现出三个核心生物学特征:干细胞样特性、上皮-间质转化(EMT)以及显著的异质性。在如多发性骨髓瘤(MM)等疾病中,CTCs表达如CD44等干细胞相关基因,赋予其自我更新能力和治疗抵抗性,这是导致疾病复发的重要原因。同时,EMT相关的基因表达也常见于CTCs。EMT过程涉及上皮标记物(如E-钙黏蛋白、EpCAM)的下调和间质标记物(如N-钙黏蛋白、波形蛋白)的上调,由SNAIL、TWIST和ZEB等转录因子调控,这增强了CTCs的播散和适应能力。CTCs通常呈现部分EMT表型,同时表达上皮和间质标记物,体现了其可塑性。此外,通过与血小板、中性粒细胞、巨噬细胞等免疫细胞的相互作用,CTCs能够逃避免疫监视并增强生存能力。约22%的CTCs源自髓外部位,显示出较低的染色体易位一致性(约39%),这进一步强调了CTC异质性的临床相关性。
CTC检测的技术方法与骨髓活检的比较
将CTCs的生物学洞察转化为临床实践,在血液恶性肿瘤中具有重新定义护理标准的变革潜力。当前,骨髓穿刺和活检(BMA/BMB)被认为是血液恶性肿瘤诊断和监测的金标准,可直接获取病变部位的样本进行综合形态学、免疫表型、细胞遗传学和分子生物学分析。然而,作为一种侵入性操作,它可能给患者带来心理和生理上的不适,且部分患者不愿接受重复采样。相比之下,CTCs分析作为一种非侵入性方法,仅需采集外周血(PB),提高了患者依从性,并可用于疾病进展、治疗反应评估和预后评估的动态监测。值得注意的是,在评估多灶性疾病和微小残留病(MRD)时,它可能克服骨髓活检的一些取样局限性。目前,用于血液恶性肿瘤中CTCs收集和分析的关键技术包括流式细胞术、新一代流式细胞术(NGF/EuroFlow)、基于磁亲和力/活化细胞分离(MAG/ACS)的技术、基于抗体的阴性去除法、微流控平台和基于大小的过滤法等,各有其优势和局限。
CTCs在淋巴恶性肿瘤和白血病中的应用
在淋巴瘤中,CTCs具有诊断、预后评估和治疗反应监测的潜力。例如,在间变性大细胞淋巴瘤(ALCL)中,通过定量逆转录聚合酶链反应(RT-qPCR)和流式细胞术检测NPM-ALK融合蛋白表达,发现外周血CTCs的检测结果与骨髓相当,且NPM-ALK高表达的患者预后显著更差。在弥漫性大B细胞淋巴瘤(DLBCL)中,检测CTCs表达EpCAM或CK19与较短的总生存期显著相关。在滤泡性淋巴瘤(FL)中,CTCs计数与临床预后相关,CTCs水平较低的患者4年无进展生存期(PFS)显著改善。在白血病方面,研究证实AML患者治疗后血浆中尿激酶受体水平的降低与CTCs数量呈正相关,且CTCs中的受体结构常不完整。虽然循环肿瘤DNA(ctDNA)在淋巴瘤诊断中被认为更具可检测性和可靠性,但CTCs保留了完整的细胞结构,在预测肿瘤侵袭性方面具有独特优势。
CTCs在浆细胞恶性肿瘤(多发性骨髓瘤)中的应用
多发性骨髓瘤是仅次于淋巴瘤的第二常见血液恶性肿瘤。近年来,外周血中CTCs(或称循环肿瘤浆细胞,CTPCs)的检测作为一种非侵入性替代方法受到越来越多的关注。检测方法包括早期的等位基因特异性寡核苷酸PCR(ASO-PCR),以及目前广泛使用的流式细胞术,通过结合针对CD38、CD138、CD56、CD19、CD45等特定细胞表面抗原的抗体进行检测和分选。EuroFlow系统凭借其标准化、高灵敏度、多参数分析和高通量等优势,显著推动了CTC检测的进步。临床研究表明,CTCs数量与PFS和总生存期(OS)密切相关,并且CTCs在评估肿瘤负荷方面比骨髓浸润的浆细胞更有效。治疗,包括自体干细胞移植(ASCT),已证明可有效减少CTCs数量和恶性浆细胞。值得注意的是,在意义未明的单克隆丙种球蛋白病(MGUS)患者中也能检测到CTCs,且其丰度与骨髓浸润程度正相关,与较差的预后相关,并与从MGUS向MM转化的时间缩短有关。
从遗传学角度看,CTCs与骨髓中的肿瘤细胞在变异和表达上表现出惊人的相似性。研究显示,CTCs与骨髓肿瘤细胞在拷贝数改变上有95%的高度相似性,并能检测到82%的突变,包括KRAS、NRAS和BRAF等典型驱动基因突变。P-糖蛋白(P-gp)在CTCs和骨髓中均有表达,且其表达随疾病进展和治疗周期而波动。CD138阴性的CTCs表现出肿瘤干细胞特性,并具有对多种化疗药物的抵抗性。转录组分析还发现,CTCs显著高表达与炎症、缺氧、EMT和癌症干细胞相关的标志物基因。
当前局限性与未来方向
目前,CTCs在血液恶性肿瘤中的应用面临多重挑战,包括技术限制、生物变异以及缺乏标准化的临床指南。技术层面上,现有方法对低抗原表达的CTCs捕获效率低,导致检测灵敏度下降。生物学上,CTCs的异质性使得区分恶性与正常的循环浆细胞变得困难,尤其是在MGUS等癌前状态中。临床上,尽管研究显示CTCs计数与疾病进展和预后相关,但尚无明确的临床指南来定义CTCs在肿瘤诊断、治疗监测或个体化治疗中的作用。
未来研究应聚焦于:1. 多重生物标志物检测和单细胞分析:超越传统的表型方法,纳入与干性和EMT相关的标志物(如CD138-/low、TWIST1、ZEB1),并结合单细胞测序技术深入分析CTC的分子特征和异质性。2. 液体活检技术的整合:将CTCs基因组分析与ctDNA等液体活检技术结合,形成多模态方法,以克服骨髓活检的空间异质性,实现对克隆演变的实时监测。3. 临床应用与标准化:建立涵盖样本处理、检测方法、数据分析和临床解读的标准化指南,并确保不同检测技术之间的可比性、可重复性和一致性,以加速CTCs技术的临床转化。
结论
循环肿瘤细胞为深入了解癌细胞转移机制提供了关键见解,并开辟了有价值的临床应用途径。虽然美国食品药品监督管理局(FDA)已批准CTCs用于乳腺癌、结直肠癌和前列腺癌等多种癌症的监测和预测,但其广泛应用仍面临重大挑战。建立具有高灵敏度和特异性、能够捕获全部CTC谱系的标准化检测方案至关重要。通过系统性使用EuroFlow等标准化平台,可以有效验证研究发现,推动该领域发展。尽管对CTC形成的分子机制理解尚不完全,针对CTC的靶向治疗策略也有待全面开发,但未来的研究有望深入探索CTC的形成及上皮肿瘤细胞向间质样细胞的转化,为血液恶性肿瘤的管理提供更具靶向性和临床相关性的应用基础。