液体活检技术的关键——富集技术
癌症早筛行业关键技术发展趋势(液体活检)及重点企业梳理(2021年)
内容目录开篇序言： (5)1. 癌症早筛风口来临，液体活检奠定技术基础 (6)1.1. 肿瘤成为全球最大杀手，现有筛查技术存在明显缺陷 (6)1.1.1. 肿瘤发病率逐年升高，成为全球最大杀手 (6)1.1.2. 现有筛查技术存在明显缺陷，迫切需要技术革新 (7)1.2. 液体活检技术应运而生，为肿瘤早期发现提供全新思路 (9)2. 技术关键在于靶标类型选择，ctDNA 甲基化优势明显 (11)2.1. 液体活检技术应用的关键在于靶标类型选择 (11)2.2. 循环肿瘤DNA 甲基化成为最佳观测指标 (13)2.2.1. 循环肿瘤DNA 甲基化技术优势明显 (13)2.2.1. 亚硫酸盐为主要的甲基化样本处理方式 (16)2.3. 多组学技术为行业发展主流趋势 (17)3. 关注核心技术指标，为癌症早筛提供评价标准 (18)3.1. 基于灵敏度和特异性的ROC 曲线为主要评价体系 (18)3.2. 关注PPV 和NPV，早筛产品评估需多方面考量 (21)4. 重点关注标的（排名不分先后） (23)4.1. 诺辉健康：基于荧光PCR 的FIT-DNA 多靶点肠癌筛查技术 (23)4.2. 泛生子：基于Mutation Capsule 的肝癌筛查技术 (24)4.3. 燃石医学：基于ELSA-seq 甲基化检测的多癌种筛查技术 (25)4.4. 贝瑞基因：基于cSMART 的多组学肝癌筛查技术 (26)4.5. 华大基因：基于GeneArc TM 和EpiPlex TM 的肠癌、肝癌筛查技术 (28)4.6. 艾德生物：基于荧光PCR 的单靶点肠癌筛查技术 (29)5. 风险提示 (29)5.1. 产品研发失败的风险 (29)5.2. 商业化推广不及预期 (29)图表目录图1：2020 年全球癌症新发病例数 (6)图2：2020 年全球癌症死亡病例数 (6)图3：全球<70 岁人群癌症死因排名情况 (7)图4：液体活检原理及肿瘤学应用方向 (10)图5：传统筛查技术和液体活检的对比 (10)图6：液体活检靶标类型 (11)图7：肿瘤来源的生物标志物对比 (12)图8：针对不同靶标类型的液体活检企业代表 (13)图9：循环肿瘤DNA（ctNDA）包含多项突变信息 (13)图10：DNA 甲基化过程 (14)图11：基于ctDNA 突变的液体活检技术存在明显缺陷 (15)图12：ctDNA 甲基化兼顾信号丰度和信号强度 (15)图13：ctDNA 甲基化样本预处理方式 (16)图14：亚硫酸氢盐预处理法原理 (17)图15：COBRA 法示意图 (17)图16：国内外部分公司多组学分析物介绍 (18)图17：癌症早筛产品各类评价指标计算 (18)图18：ROC 曲线及曲线下面积AUC (19)图19：诺辉健康癌症早筛产品管线情况 (23)图20：常卫清®多靶点FIT-DNA 联合检测技术 (23)图21：常卫清®展现出全球领先的检测能力 (24)图22：泛生子推出肝癌早筛产品“甘预” (25)图23：HCCscreen 展现出较高的灵敏度和特异性 (25)图24：基于ELSA-seq 的甲基化文库制备过程 (26)图25：公司癌症早筛业务进展 (26)图26：莱思宁灵敏度和特异性优于金标准AFP (28)图27：莱思宁针对早期肝癌的检测优势更明显 (28)图28：“华常康”灵敏度和特异性 (29)图29：“华甘宁”灵敏度 (29)表1：全球前十大高发癌种的筛查手段汇总 (8)表2：国内外单癌种早筛产品参数对比 (20)表3：部分早筛产品PPV 和NPV 披露情况 (22)表4：早筛产品其他评估指标 (22)开篇序言：近年来随着发病率的不断升高，肿瘤已经成为全球第一大杀手。
生物产品的萃取和富集
双水相萃取
在提纯有生理活性的生物物质方面，与其他提取 方法相比，它具有许多优势。 现在双水相萃取已被广泛用于蛋白质、酶、核酸、 病毒、细胞、细胞器等生物产品的分离和纯化， 并逐步向工业化生产迈进，展现了在食品工业、 生物学研究和生物工程方面的巨大应用前景。
双水相萃取的特点
具有特殊的物理性质 分相时间短 易于连续操作 杂蛋白和细胞碎片去除方便 具有生物适应性
影响分配平衡的因素
成相聚合物的类型 相对分子质量和浓 度 盐的种类和浓度
pH 温度 菌体或细胞的种类 和浓度
成相聚合物
双水相系统作为一种成功的萃取方法，很大程度 上取决于使用的聚合物类型，当两种不同聚合物 的溶液混合时，可能存在三种情况：a 完全混溶 性(匀相溶液)；b 物理的不相溶性(相分离)；c 复 杂的凝聚(相分离,聚合物聚集在同一相中，纯溶 剂-水聚集在另一相中)。 离子和非离子聚合物都可以使用在双水相系统的 构成上，但是，当这两种聚合物是离子化合物并 带有相反电荷时，它们互相吸引并发生复杂的凝 聚。
生物分子的分配系数取决于溶质与双水相系统间 的各种相互作用，其中主要有静电作用、疏水作 用和生物亲和作用等。因此，分配系数是各种相 互作用的和。
lnm=lnme+lnmh+lnml
me，mh，ml 分别为静电作用、疏水作用和生物亲 和作用对溶质分配系数的贡献。
典型的双水相系统
类 型 形成上相的聚和细胞膜不同的化学 结构会导致双水相体系上下相比例的改变，影响 蛋白质的分配系数。
双水相萃取的应用
酶的分离提取
图是用PEG/无机盐体系通过2步萃取从产氨短 杆菌中回收延胡索酸酶的流程，主要由3部分组 成： (1 ) 目的产物的萃取； (2) PEG的循环； (3) 无机盐的循环。
肺癌筛查的新方法液体活检的应用
肺癌筛查的新方法液体活检的应用肺癌筛查的新方法：液体活检的应用近年来，肺癌的发病率逐渐攀升，且具有高度恶性和难治性的特征，已经成为全球范围内严重的公共卫生问题之一。
为了更早地发现和诊断肺癌，科学家们一直在不断地努力寻找更准确、方便的筛查手段。
液体活检作为一种新兴的肺癌筛查方法，在过去几年里取得了突破性的进展。
本文将重点介绍液体活检的应用，其原理、优势以及未来的发展前景。
一、液体活检的原理液体活检，又称液体生物标志物检测，是通过分析体液中的特定分子、细胞或DNA来间接检测肺癌的方法。
液体活检主要包括血液活检和尿液活检两种方式。
在血液活检中，科学家们以血液为样本，通过高灵敏度的检测技术，检测血液样本中的肿瘤相关标记物，如循环肿瘤细胞（CTC）、循环肿瘤DNA（ctDNA）和外泌体。
这些标记物可以携带肺癌细胞的突变信息，通过对其定量和定性分析，可以判断肺癌的存在与否、肿瘤的进展情况等。
而尿液活检则是采集尿液样本，通过分析尿液中的肿瘤细胞、肿瘤相关DNA、RNA 或蛋白质等成分，间接确定是否存在肺癌以及肿瘤的性质。
二、液体活检的优势相比传统的肺癌筛查方法，液体活检具有以下几个显著的优势：1. 非侵入性：液体活检只需要采集血液或尿液样本，无需进行昂贵、痛苦的组织活检，避免了传统检测方式中的伤害和不适感。
2. 高灵敏度：液体活检技术不仅可检测到大肿瘤的存在，还能在早期肿瘤发展阶段进行检测，提高了早期肺癌的检出率。
3. 实时动态监测：液体活检可根据肿瘤DNA突变的变化，实时追踪肿瘤的发展和耐药性的产生，为个体化治疗提供重要参考。
4. 重复性好：液体活检可以以较短的时间间隔反复进行，无需担心患者的疼痛或恢复问题，提供了高频次的监测手段。
5. 便捷性：液体活检只需采集一次体液样本，即可进行一系列的检测项目，避免了反复采集样本和去医院复查的繁琐程序。
三、液体活检的应用前景液体活检作为肺癌筛查的新方法，其应用前景广阔，对肺癌的早期发现和诊断具有重要意义。
结直肠癌液体活检临床研究进展及国内应用现状和精准治疗
临床医药文献杂志Journal of Clinical Medical 2019 年第 6 卷第 9 期2019 Vol.6 No.9198结直肠癌液体活检临床研究进展及国内应用现状和精准治疗侯文运，李旭斌，杨亚斌（首都医科大学附属北京康复医院，北京 100000）【摘要】随着精准医疗在肿瘤临床领域中的广泛开展，人们对循环肿瘤细胞(circulating tumor cells，CTCs)和循环肿瘤DNA(circulating tumor DNA，ctDNA)的认识逐渐加深，以血液为基础的肿瘤分子诊断广泛应用于临床中，为肿瘤患者的早发现早治疗提供了可能。
本文针对液体活检的两种技术:循环肿瘤细胞和循环肿瘤DNA检测技术的特点，总结国内国外在结直肠癌液体活检及精准医疗领域的最新研究进展，探讨结直肠癌液体活检的应用现状及临床前景。
【关键词】液体活检；结直肠肿瘤；循环肿瘤细胞；循环肿瘤DNA【中图分类号】R735.3 【文献标识码】A 【文章编号】ISSN.2095-8242.2019.09.198.011 液体活检的概念肿瘤是危害人类健康的主要疾病之一，随着生物技术的不断发展和精准医疗的推进，直肠癌的治疗模式也逐渐发展为以手术治疗为主的综合性治疗。
[1]目前虽然组织活检是诊断肿瘤的金标准，医生通常采用组织活检的方法对患者进行检测与诊断，但不可否认这种方式也存在一些弊端，如对患者造成的创伤较大，易导致肿瘤转移等。
近年，随着肿瘤的液体活检[2]这一分子诊断的概念被提出，并且备受关注，液体活检有望迅速进入临床指导肿瘤的诊断与治疗。
这项系统而精细的“医学工程”中，从组织到细胞直至分子层面的关于肿瘤的全方位信息，为早期诊断、用药指导、术后监测和疗效评估等临床诊疗环节提供了保障。
液体活检（liquid biopsy）。
液体活检是指对患者血液样本中的细胞和核酸的检测，主要包括循环肿瘤细胞和循环肿瘤DNA两类。
以循环肿瘤细胞、循环肿瘤DNA检测为代表的液体活检技术受到临床医师的高度重视，有望成为补充或替代传统组织学活检的新兴检测手段，并成为精准医学时代乳腺癌诊治的重要工具。
液体活检简介演示
液体活检可以分析多种生物体液，包 括血液、尿液、唾液、脑脊液等，以 获取关于疾病的信息。
液体活检发展历程
01
初始阶段
早期的液体活检主要基于传统的生物化学分析方法，如血液生化检测，
用于评估患者的代谢和生理功能。
02 03
技术进步
随着基因组学、蛋白质组学和代谢组学等技术的发展，液体活检逐渐演 变为更复杂、更精确的分析方法，能够检测生物体液中的核酸、蛋白质 和代谢物。
体活检技术的发展趋势
个性化医疗
随着精准医疗的发展，液体活检技术将成为实现个性化医疗的关 键工具，为每位患者提供定制化的治疗方案。
多组学整合
液体活检技术将逐渐整合基因组学、蛋白质组学、代谢组学等多组 学信息，更全面地揭示疾病的发生发展机制。
早期诊断与预后评估
液体活检技术在肿瘤等疾病的早期诊断、疗效监测和预后评估方面 的应用将进一步加强。
者权益和数据安全。
液体活检技术的未来展望
创新技术不断涌现
随着科学技术的进步，未 来将有更多创新技术应用 于液体活检领域，提高检 测精度和效率。
临床应用拓展
液体活检技术将在更多疾 病领域得到应用，为临床 诊断和治疗提供更有力的 支持。
全球合作与共享
国际间的合作与资源共享 将推动液体活检技术的快 速发展，造福全球患者。
02
液体活检技术原理
液体活检技术基础
01
02
03
定义
液体活检是一种通过分析 生物体液中的生物标志物 来检测、诊断和监测疾病 的技术。
应用范围
液体活检可用于多种疾病 ，包括癌症、心血管疾病 、神经系统疾病等。
生物体液类型
常用的生物体液包括血液 、尿液、唾液、组织液等 。
癌症检测新方向液体活检
液体活检介绍在我国癌症筛查结果中，只有20%是早期，80%的癌症查出来都是中晚期了，而这20%的癌症早期还是体检查出来的。
”众所周知，癌症越早发现治愈率越高，但患者缺乏相应的筛查手段，体检得来的报告结果，其灵敏度和准确度都相对较低。
如今在美国，一种被称为液体活检的检测方法正开始兴起，为一些病人省去了手术活检和穿刺活检，这两种活检是长期需要来指导病人癌症治疗的。
目前国内也有一些生物公司在研发液体活检技术只需抽取6~8血，就能筛查是否患有6大常见癌症（肺癌、胃癌、食管癌、肝癌、大肠癌、乳腺癌），准确率超过80%，花费约2000～3000元。
液体活检是什么？真的像宣传的那么有效么？液体活检作为体外诊断的一个分支,是指一种非侵入式的血液测试,能监测肿瘤或转移灶释放到血液的循环肿瘤细胞()和循环肿瘤()碎片,是检测肿瘤和癌症、辅助治疗的突破性技术。
它的优势在于能解决精准医疗的痛点,通过非侵入性取样降低活检危害,而且有效延长患者生存期,具有高性价比。
液体活检技术主要包括和，以及外泌体检测。
基因突变是肿瘤产生发展的重要原因，几乎所有癌症患者都携带有突变，这些突变只存在于肿瘤细胞而不存在于正常细胞，因此为肿瘤组织的检测与跟踪提供了方便的特异性生物标记。
种类繁多的突变位点及基因型也为肿瘤的精确诊疗提供了必要的信息。
1.液体活检尚不能用于肿瘤早筛。
早筛是指对肿瘤的预测，以及早期肿瘤的检查。
因为只有当肿瘤生长到一定阶段后，或者进入血液，才能通过液体活检的方式检测出来。
而此时，肿瘤往往已经生长到一定规模，不再是早期肿瘤了。
2.液体活检技术不是传统检查的替代技术。
肿瘤的初步诊断、确诊和疗效评估，应该根据实际情况，结合影像、肿瘤标志物和液体活检等检查方式综合判断。
液体活检在一定程度上解决了传统技术的部分局限性，但尚不足以替代传统检测技术。
一、液体活检介绍1. 循环肿瘤细胞（）循环肿瘤细胞（）是游离于血液循环系统中的肿瘤细胞，来源于原发肿瘤组织，是肿瘤细胞转移的重要方式，也是肿瘤患者术后复发的重要原因，同事还是激发癌症致死机制的重要因素。
液态活检研究进展及技术平台简介
液态活检之循环肿瘤细胞（CTC）研究进展及技术平台简介1.CTC基础知识1.1.CTC的基本概念1869年，澳大利亚学者Ashworth在一例转移性肿瘤患者血液中首次观察到从实体肿瘤中脱离并进入血液循环的肿瘤细胞，并首次提出了循环肿瘤细胞（CTC）的概念。
1976年，Nowell将CTC的定义修正为：来源于原发肿瘤或转移肿瘤，获得脱离基底膜的能力并入侵通过组织基质进入血管的肿瘤细胞。
上世纪90年代，科学家开始对CTC的临床意义进行研究。
2000后，CTC日益成为临床上液态活检标志物的研究热点，并在临床越来越广泛的应用。
1.2.CTC的特点i.可能是单个细胞从病灶脱落进入外周血，也可能是成簇脱落；ii.不同CTC在形态上有较大差别；iii.CTC有很强的异质性，不同类型的肿瘤CTC差别很大，即使同一病人来源的不同CTC 细胞表所表达的标志物种类及表达量也有差异；iv.CTC可能在循环过程中发生上皮间质转化（EMT）逐渐丧失上皮标志物；v.血液中存在可检测CTC的患者比例随癌症类型的不同而不同。
比如结直肠癌、卵巢癌和乳腺癌大约是50-70%，而非小细胞肺癌则低至30%；vi.CTC活力强，有抗脱巢凋亡活性；vii.CTC有侵袭和转移潜能。
图1. CTC的特点2.CTC检测技术血液中大部分成分是白细胞和红细胞，CTC所占的比例相对较少。
每10mL血液中，含有1亿个白细胞和500亿个左右红细胞，而CTC的数目可能仅有几个到几十个。
想要准确地检测CTC细胞数目依赖非常灵敏的检测手段。
近年来随着现代医学研究技术的进步和CTC临床应用价值凸显，许多研究机构和研发团队都在推出不同的CTC检测技术。
CTC检测技术包括CTC的富集（分离）和CTC的分析鉴定（识别）等。
2.1.CTC富集（分离）1.1 免疫亲和法建立在免疫亲和原理上的CTC富集方法，利用特异性抗体与细胞表面抗原进行特异性结合来富集CTC。
基于免疫亲和的方法也分为很多种：1.1.1免疫磁珠法：以CellSearch®法为代表，在磁珠上包被细胞表面粘附分子EpCAM，来捕获CTC。
循环肿瘤细胞分离富集技术及其在肺癌中的临床应用进展
循环肿瘤细胞分离富集技术及其在肺癌中的临床应用进展霍迟未;合思甜;丁丽华;吴拥军
【期刊名称】《癌变．畸变．突变》
【年(卷),期】2024(36)2
【摘要】癌症是一个主要的公共卫生问题,在中国,肺癌在所有癌症中发病率与死亡率均居于首位。
由于肺癌患者随着病程进展生存率降低,因此肺癌的筛查与早期诊断显得尤为重要。
液体活检具有微创、便捷、可重复的优点,是肺癌早期诊断与筛查的有力手段,其中循环肿瘤细胞(CTCs)是重要的液体活检标志物。
CTCs作为转移病灶的“种子”,在癌症的早期诊断、转移监测、预后评价以及患者的个体比治疗中具有重要作用。
但CTCs在血液中含量稀少,需要将其从血细胞中分离富集出来,再进行分析。
因此,本文对目前循环肿瘤细胞的分离富集技术,以及循环肿瘤细胞在肺癌中的临床应用进行综述。
【总页数】5页(P159-163)
【作者】霍迟未;合思甜;丁丽华;吴拥军
【作者单位】郑州大学公共卫生学院
【正文语种】中文
【中图分类】R734.2
【相关文献】
1.循环肿瘤细胞检测在肺癌临床诊疗及预后判断中的应用进展
2.循环肿瘤细胞富集检测技术和临床应用进展
3.循环肿瘤细胞分离富集与分析检测技术的研究进展
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目前液体活检的研发与应用集中在CTC与ctDNA上，外泌体获得的关注较少。
无论是CTC
还是ctDNA，其血液含量都非常少，并且背景嘈杂。
因此在大量杂质中富集极少含量的CTC 及ctDNA便成为了液体活检技术发展的关键。
CTC的富集与鉴别
CTC是存在于外周血中的细胞，同时血液中还有大量的有核细胞，包括血管内皮细胞、良性上皮细胞等。
需要先将CTC与其他细胞分离富集之后才可进行鉴别与分析。
CTC的富集技术主要有三种，物理法、抗体法以及芯片法。
物理法指利用CTC的直径、电性等属性进行分离，包括播磨筛、流体分馏等方式。
物理法发展较早目前已被多家公司使用，但此方法准确度不高，因为并非所有CTC都表现出大直径、带负电的特性。
因此漏检、误检的可能性较大。
抗体法指利用CTC表面特异性表达的分子通过抗性结合免疫磁珠等介质进行捕获，如强生公司CellSearch系统使用的EpCAM，格诺思博公司使用的叶酸分子等。
抗体法的关键在于鉴别出CTC表面特异性表达的分子。
因为肿瘤是高度异质性的，即不同肿瘤细胞的表达差异很大，因此仅通过一种分子进行捕获往往会漏检，或者只能针对某一种癌症的某一种分型进行检测。
目前也有很多学者和公司正在开发使用多种抗体共同捕获的技术。
CTC芯片法指使用硅芯片构建微型管道控制单细胞依次流过影像筛查关卡，通过影像分析判定细胞是否为CTC后在下一关卡通过加热产改变管道内液体流向将细胞推入不同的分选管道。
这种方式与抗体法相比可以降低成本，提高效率。
目前还未有成熟系统出现，有部分公司正在进行研发。
ctDNA的检测
与CTC类似，ctDNA在血液中的含量同样很低，血液中同样存在大量背景cfDNA分子干扰检测，因此ctDNA检测的技术关键在于对微量目标分子的捕获与扩增，为后续分析进行准备。
目前检测ctDNA的方法主要有两种，一是以定量PCR为核心的技术，包括ARMS、ddPCR等，一是以二代测序为核心的技术。
PCR技术的优势是操作简便、成本较低、可以精确定量。
二代测序的优势是其高通量可以对大量基因进行检测。
目前两种技术国内均有公司在进行研发。
无论是PCR技术还是二代测序技术，其试验流程都包括样品处理、上机测序/PCR、结果分析。
目前PCR及测序仪器由外国公司垄断，尤其二代测序仪近七成的市场都有美国公司Illumina 占有。
同时仪器的制造技术壁垒很高，是中短期内国内公司无法染指的领域。
在这种情况下，我国的研发大多集中在上机前的样品处理及上机后的结果分析两个步骤。
会上多家公司及实验室都分享了自己的样品处理技术，包括安可济的Firefly技术，海普洛斯的Cube-Seq技术，允英医疗的Allngs等。
在数据处理方面，很多公司也分享了自己的大数据计划及部分成果，包括燃石医学、元码基因等，希望通过大数据收集整理厘清基因型与病程、用药等临床指标之间的关系。