循环肿瘤细胞（CTC）的EMT和CTM检测问题_CTC的EMT和CTM特征及其检测技术的挑战

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肿瘤细胞的血液转移之谜
转移是癌症致死的主要原因，它涉及到肿瘤细胞从原发部位脱落，随血液流动到其他组织，并在适宜的环境下形成新的肿瘤灶。循环肿瘤细胞（CTC）是指在血液中游离的肿瘤细胞，早在140多年前就被首次观察到，但由于其数量极少且难以分离和检测，直到最近才引起了广泛的研究兴趣。大多数CTC在血液循环中会被清除或消亡，只有极少数能够逃避免疫系统和血流剪切力的作用，成功附着在远处的组织并发展为转移灶（Cancer Res 2003; 63:3805）。因此，我们需要找出并研究那些具有最强转移能力的CTC。
CTC可以以单个细胞或细胞团的形式存在于血液中，后者也被称为循环肿瘤微栓子（CTM）。
为了增加自身的运动性和侵袭性，恶性肿瘤细胞会发生上皮-间质转变（EMT），即放弃一些上皮细胞的特征（如形态、表面抗原、基因表达等），而获得一些间充质细胞的特征（图1）。EMT通常发生在肿瘤细胞从原发部位分离的过程中。
近期的研究发现，CTM和EMT的CTC（即具有间质细胞特征的CTC）与肿瘤的预后密切相关，它们具有以下特点：
与高比例的间质细胞特征的CTC相关的化疗耐药性（Science 2013;339:580）；
对失巢凋亡（anoikis）和细胞毒药物的抵抗性（J Clin Oncol 2012;30:525）；
比单个CTC更强的转移潜能（Clin Cancer Res2001;7:4080）。
因此，CTM和EMT的CTC比普通的CTC更具有临床意义，但如何有效地捕获和检测它们呢？
图1 CTC在从原发部位到转移部位的过程中发生表型变化的示意图（Cancer Cell 2013, 23:272）
CTC的富集和鉴定需要新的技术突破
目前，CTC的富集技术主要基于以下三种原理：免疫捕获、细胞大小、其他物理特性（如细胞密度、电荷、形变能力等），其中前两种是最常用的方法。富集后，CTC的鉴定技术主要通过免疫荧光、荧光定量PCR、FISH等分子方法，根据某个或某些生物标志物来识别CTC。由于富集和鉴定是两个相对独立的步骤，可以根据不同的目的选择不同的生物标志物，因此目前最有争议的是CTC的富集技术。
图2 A行展示了基于磁珠-抗体的富集方法；B行展示了基于物理特性的富集方法；C行展示了最常用的鉴定方法
基于免疫捕获原理（如以EpCAM等抗体进行阳性分选）的技术，可以获得较高纯度的CTC。但多项研究表明，该类技术容易漏检那些最具侵袭性的肿瘤细胞：
1）由于CTC在EMT过程中，会降低或丧失EpCAM表面抗原的表达，而该方法只能捕获到表达EpCAM的CTC（J Transl Med 2012;10:138）。研究显示，患者在接受贝伐单抗治疗后，用该方法检测不到CTC，可能是因为该药物诱导了EMT的发生或者选择性地保留了EMT的肿瘤细胞（Ann Oncol 2011; 22:1929）。
2）不同类型的癌症中，表达EpCAM的CTC的比例不同，基于EpCAM的捕获技术在肺癌中的应用受到最大的限制（Brit J Cancer 2011; 105:847）。例如，ALK基因融合阳性的肺癌CTC，有超过一半无法被该方法捕获（J Clin Oncol 2013; 31:2273）。一些癌症亚型的CTC细胞表面甚至完全不表达EpCAM，如normal-like乳腺癌的CTC，该方法就无法检测到（J Natl Cancer Inst 2009; 101:61）。