干货 | 循环肿瘤细胞CTC异质性之上皮间质分型

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同一癌症患者外周血液循环中上皮表型和间质表型CTC状态是否存在差异?不同癌种患者外周血液循环中上皮表型和间质表型CTC状态是否存在差异?这是国内外尚无临床研究证据的一个认知领域。

 

据统计,每天从1g肿瘤组织释放进入血液循环的肿瘤细胞大约3.2×106个,绝大多数进入血液循环的肿瘤细胞都会被人体免疫系统杀伤,或者自身凋亡,或者被血流和血管壁碰撞破碎,仅极少数完整肿瘤细胞存在于人体血液循环中,我们称之为循环肿瘤细胞Circulating Tumor Cell,CTC)。研究显示,即使是来自同一患者的CTC,在细胞大小、细胞形态、蛋白表达和基因表达等方面也可能各不相同,这就是我们常说的CTC异质性

上皮-间质细胞转化(epithelial to mesenchymal transition,EMT)表现为细胞连接与极性的丧失及获得间质细胞的表型特征。研究表明,EMT在肿瘤中相当普遍,并且在肿瘤转移过程中起着重要作用,使肿瘤细胞变得更具侵略性、耐药性和肿瘤转移性。EMT过程通常伴随间充质标记物(例如Vimentin,N-Cadherin和Twist)的过表达,同时降低上皮标志物(例如EpCAM,CK和E-Cadherin)的表达,形成上皮表型、间质表型和上皮间质混合表型三种类型CTC。

图:CTC上皮-间质细胞转化

CTC正向富集方法中最常用的靶标是上皮细胞粘附分子(EpCAM),基于EpCAM富集方法无法富集到EpCAM阴性CTC。

波形蛋白(Vimentin)是一种57kDa的中间丝蛋白,是间充质细胞的主要细胞骨架成分。由于癌细胞的EMT诱导波形蛋白的过度表达和波形蛋白向细胞表面的转运,Satelli等成功开发出针对细胞表面波形蛋白(CSV)的抗体,特异性捕获间质表型CTC。CSV抗体捕获间质型CTC及其临床应用,已在乳腺癌、前列腺癌、结肠直肠癌和胰腺癌中得到验证。研究显示间质型CTC具有更多的临床意义,通常与肿瘤转移、疾病进展和预后较差有关。早期和转移性乳腺癌患者之间的比较研究中,分别在73%和100%的患者中发现了间质型CTC。

循环肿瘤细胞CTC是异种细胞的集合,包含上皮型、间质型和上皮间质混合型CTC。EpCAM和CSV可以分别用作分离上皮和间质亚型CTC的靶标。乳腺癌和胰腺癌研究表明,与EpCAM相比,使用CSV捕获CTC更有效。目前国内外几乎没有专门针对同一癌症患者或不同癌种患者上皮表型和间质表型CTC存在状态差异的探索研究。

杭州华得森生物技术有限公司联合北京航空航天大学生物科学与医学工程学院生物力学与力学生物学教育部重点实验室、浙江省肿瘤医院、浙江大学医学院附属邵逸夫医院,利用国内外最先进的CytoSorter®微流控纳米芯片CTC富集技术平台和EpCAM、CSV捕获抗体,成功完成14种高发实体肿瘤上皮表型和间质表型CTC存在状态研究,通过比较EpCAM和CSV抗体对不同实体瘤患者CTC检测效率,为每种实体瘤CTC高效富集检测,选择合适的CTC富集抗体奠定基础。

华得森生物选择2017年4月至2018年5月之间初诊确诊癌症患者和健康人进行过CTC检测。使用EpCAM和CSV抗体,通过CytoSorter® CTC检测系统进行CTC富集检测。总共收集了690位癌症患者和72位健康人的853个样本CTC检测结果进行分析。

图1  EpCAM和CSV富集上皮表型和间质表型CTC免疫荧光染色结果

 

表1  使用EpCAM或CSV抗体在不同实体癌中的CTC检测结果

 

研究结果显示,EpCAM在结直肠癌中的CTC检出率最高,为84.09%,其次是乳腺癌(78.32%),肝癌(25%)、胰腺癌(32.5%)和卵巢癌(33.33%)相对较差。总体上来说,EpCAM抗体在14种高发实体肿瘤上的CTC检出率低于40%。CSV在肉瘤中的CTC检出率最高,为90%,其次是脑癌(85.71%)、尿路上皮癌(84.62%)、卵巢癌(83.33%)和乳腺癌(81.82%)。在所有14种实体瘤中,CSV抗体对CTC的检出率均超过60%。除了结直肠癌以外,CSV在大多数实体瘤中的CTC检测性能均优于EpCAM。

图2  使用EpCAM或CSV抗体在不同实体癌中的CTC检测结果

 

根据本研究结果,针对不同实体肿瘤CTC富集检测及临床应用,我们建议选择不同的捕获抗体,以提高CTC富集检测效率。比如,结直肠癌建议使用EpCAM富集CTC,而其它癌种选择CSV富集CTC更合适。

 

参考文献:

[1]Yang G, Wan-Hung F, et al. Comparison of circulating tumor cell (CTC) detection rates with epithelial cell adhesion molecule (EpCAM) and cell surface vimentin (CSV) antibodies in different solid tumors: a retrospective study. PeerJ. 2021 Mar 2;9:e10777.

 

 

 研究专家简介 ●

 

康熙雄  教授

全国著名临床检验诊断学、临床免疫学专家,主任医师,教授,博士生导师

中国医师协会检验医师分会精准检测和精准诊断专家委员会主任委员

中国生物医学工程学会医学检验工程分会主任委员

中国医疗器械行业学会现场快速检测(POCT)分会主任委员

中国抗癌协会肿瘤标志物专委会循环肿瘤细胞专家组组长

曾任首都医科大学附属北京天坛医院实验诊断中心主任、首都医科大学临床检验诊断学系主任、中国医师协会检验医师分会副主任委员、中国生物化学与分子生物学会临床应用分会会长、现场快速检测(POCT)分委员会会长,中国医师协会检验医师分会精准检测和精准诊断专家委员会第一届主任委员,中国医药生物技术协会生物芯片分会常务委员,北京市免疫试剂临床工程技术研究中心主任。

 

楼海舟  教授

浙江省抗癌协会化疗专业委员会和大肠癌专业委员会青年委员

欧洲肿瘤内科学会会员

中国临床肿瘤协会会员

主攻实体肿瘤的化学治疗、靶向治疗及微创治疗,擅长于肺癌及消化道肿瘤的综合治疗。

参与多项全球大型多中心的抗肿瘤新药临床研究,参与浙江省常见恶性肿瘤创新团队,主持和参与国家自然科学基金、省自然科学基金及省卫生厅、中医药管理局等多项基金,核心期刊上发表论文10余篇,参与《肿瘤内科合理治疗和用药技巧》等著作编写。

 

宋正波  教授

中国科学院大学附属肿瘤医院

肿瘤学博士,副主任医师,硕士生导师

中国科学院大学附属肿瘤医院Ⅰ期临床试验病房主任

中国科学院大学附属肿瘤医院GCP中心副主任

《肿瘤学杂志》中青年编委会主任编委

中国临床肿瘤学会(CSCO)青年专家委员会常务委员

中国临床肿瘤学会(CSCO)肿瘤支持与康复专委会委员

中国临床肿瘤学会(CSCO)肿瘤大数据专委会委员

中国临床肿瘤学会(CSCO)药物安全管理委员会委员

中华医学会肿瘤学分会肿瘤康复与支持学组委员

中国抗癌协会肿瘤人工智能专委会委员

中国抗癌协会肺癌专业委员会青年委员

中国医药教育协会肿瘤免疫治疗专委会委员

浙江省医学会肿瘤化疗与生物治疗专委会副主委

浙江省数理学会肿瘤精准诊治专委会常务委员

浙江省数理学会循证医学专委会常委兼青委会主委

浙江省肺癌诊治中心秘书长

担任Lancet Respiratory Medicine、Med  Oncol 等10余家国内外杂志审稿人。在Nat Cmmun, J Thorac Oncol、Clinical Chem, Lung  Cancer 、Clin Lung Cancer 等杂志发表第一作者SCI论文60篇。第一作者WCLC/ESMO壁报20项,口头报告1项。参编肺癌专著3部。主持肺癌相关国家自然基金、省部级课题3项。

目前主要从事胸部肿瘤内科免疫治疗的基础和临床研究。研究成果获得2015及2018年浙江省科技进步三等奖。2016教育部高等学校科学研究优秀成果科技进步二等奖。2018年浙江省医药卫生科技进步一等奖。

 

 

 华得森CytoSorterCTC®检测系统简介 

 

杭州华得森是一家专注于液体活检的生物公司,华得森CytoSorter®CTC检测系统由CytoSorter®循环肿瘤细胞分离仪、CytoSorter®循环肿瘤细胞检测试剂盒、华得森®CTC伴随诊断检测试剂盒和华得森®特异性癌种CTC鉴定分析试剂盒组成。可实现不同分型CTC、cCSC(循环肿瘤干细胞)、CFC(循环胎儿细胞)等高效检测,具有广谱性;高特异性、高准确性、高捕获率,且富集到的CTC形态完整性好,具有活性,实现CTC单细胞分离,灵活对接下游分析。华得森CytoSorter®CTC一体化检测系统,为癌症患者和高危人群提供精准可靠的实时无创整体解决方案,可实现癌症早期筛查、疗效监测、预后评估,还可以预测癌症复发转移,辅助癌症患者用药方案的选择。

2021年4月23日 14:52