根据世界卫生组织的统计，2022年全球约有2 000万新发肿瘤病例和970万死亡病例
[1]。我国国家癌症中心2024年报告
[2]显示，2022年我国癌症新发病例约482.4万，死亡病例约257.4万。近年来随着我国老龄化程度的不断加深，恶性肿瘤的发病率更是不断升高，恶性肿瘤已严重危害我国人民的健康。检测技术是恶性肿瘤诊疗的前提和基础。目前临床上仍是以组织活检作为首选的诊断方法，但大多数晚期癌症或者复发患者难以承受侵入性检查的损伤，临床上很难获取足够的组织进行活检。与传统方法相比，基于循环肿瘤DNA（circulating tumor DNA，ctDNA）的液体活检创伤较小、取样简单且具有较高的安全性和准确率。此外，这种检测方式还能反映肿瘤组织的实时状态。目前，基于ctDNA的液体活检已经成为肿瘤活检重要的辅助方法，甚至在某些情况下能够代替组织活检。因此，ctDNA研究对肿瘤诊治具有重要的价值（
图1）。
1 ctDNA的生物学特征
循环游离DNA（circulating free DNA，cfDNA）广泛存在于正常人群和肿瘤患者的血浆中。1948年，有学者在人血液中检测出cfDNA
[3]，随后，Leon等
[4]发现了肿瘤患者的cfDNA明显高于正常人群。cfDNA主要在肝脏中清除，半衰期短为2.5 h甚至更短。有证据
[5]表明，部分cfDNA来源于肿瘤，这部分cfDNA被称为ctDNA。ctDNA具有与患者肿瘤相同的体细胞基因组改变
[6]。目前越来越多的研究表明，ctDNA可以作为生物标志物来指导疾病诊断、评估治疗效果和监测复发等临床工作。在不同的肿瘤类型中，ctDNA所占比例从0.1%~50%不等。并且与cfDNA相比，ctDNA片段的长度相对较短，大约143~145 bp。因此，通过基因组改变、表观遗传标记和片段大小能够检测血液循环中ctDNA的存在并推断其组织来源。
2 肿瘤的早期监测
因为ctDNA在早期肿瘤患者体液中的水平较低，所以其检测和定性比较困难。目前，通过ctDNA的全基因组扩增、二代测序（next-generation sequencing，NGS）技术和肿瘤细胞特有的基因改变能够鉴别不同的肿瘤类型、评估新辅助化疗的反应和监测术后微小残余病灶。这种方法上的革命催生了一些NGS程序和生物信息学管道，它们使用不同的方法来检测超低浓度的ctDNA。例如，ctDNA的靶向甲基化分析与机器学习相结合在多种肿瘤类型的不同分期中表现出了较高的特异度和准确率
[7-8]。莫佳航等
[9]发现ctDNA在非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）的早期监测中有着重要意义，ctDNA监测可大大提高早期肺癌的检测率，为患者赢得更大的生存空间。一项针对中低收入国家多癌早期检测的前瞻性研究
[10]发现，在9 024例符合条件的参与者中，43例参与者检测出ctDNA阳性。其中，17例通过临床诊断标准的影像或活检证实有不同原发器官的恶性肿瘤，阳性预测准确率为39.53%。在检测为阴性的8 981例参与者中，8 974例在检测后的12个月内随访检查中确认未患有癌症，阴性预测准确率99.92%。该研究的ctDNA预测癌症的敏感度为70.83%，特异度为99.71%。这项研究提示，ctDNA的检测能够提高早期肿瘤的诊断率，从而改善患者的预后，降低肿瘤患者的病死率。然而，在一些肿瘤类型中如肺癌、胃癌及食管癌等，其早期阶段ctDNA检测敏感度仍然较低
[7-8]。
3 诊断和生存预测
尽管病理活检是诊断肿瘤的金标准，但这种诊断方式是侵入性的，成本较高，并且对患者而言某些获取病理标本的操作具有一定的风险。为了解决组织活检的局限性，液体活检技术正在快速发展。现有研究
[11]表明，ctDNA浓度的增加与患者的肿瘤大小、疾病分期和转移性风险大小有关。有研究
[12]表明，ctDNA检测有助于结直肠癌的早期诊断。余幼林等
[13]基于ctDNA和甲状腺结节超声特征性改变建立评分模型，发现评分系统对甲状腺癌的诊断具有较高的预测价值，为甲状腺良恶性结节鉴别诊断提供参考。大型临床队列研究
[14]证实，ctDNA甲基化标记物在肝细胞癌的诊断和预后评估中具有较高的特异度和敏感度。一项纳入85例食管癌患者、10例良性食管疾病患者和125名健康人群的研究
[15]表明ctDNA甲基化能以76.2%的敏感度和94.1%的特异度区分食管癌患者与良性疾病患者和健康人群。Botta等
[16]发现Ⅰ~Ⅲ期胰腺导管腺癌患者术后ctDNA阳性的患者无病生存期明显低于ctDNA阴性的患者。多项研究
[17-22]表明，ctDNA水平与多种恶性肿瘤的预后有关，并且ctDNA的水平和总生存（overall survival，OS）率呈负相关。并且，ctDNA与常规检测相比，具有高敏感度和特异度，有研究
[23]表明通过ctDNA甲基化单倍体检测对Ⅰ期结直肠癌的检出率可达85.1%，明显高于癌胚抗原（12.9%）和粪便免疫化学检测（72.1%）。在临床上，ctDNA在许多肿瘤中已成为一种有用的诊断和预后生物标志物。未来临床诊疗工作中，可以通过ctDNA检测对肿瘤患者的预后进行预测，还可以根据ctDNA的水平对患者进行分组，进而对高危患者进行指导干预来改善预后。
4 残余病灶和疾病复发的检测
残余病灶的检测在识别具有高复发转移风险的患者方面具有巨大的潜力，并且液体活检可用于多种肿瘤类型的检测。有研究
[24]表明，在Ⅱ期结直肠癌中，ctDNA甲基化与肿瘤进展密切相关，有助于临床上肿瘤残余病灶的检测。Chen等
[25]发现术后连续ctDNA检测能够预测高复发风险的Ⅱ~Ⅲ期结直肠癌患者，总体准确率为92%，并且与影像学检查相比能平均提前5.01个月发现疾病复发。美国一项关于吉西他滨联合白蛋白结合紫杉醇治疗12~30岁复发性骨肉瘤患者的前瞻性试验
[26]结果显示，18例患者均检测到了循环肿瘤细胞，其中10例患者能够检测到ctDNA。这项研究表明，循环肿瘤细胞和ctDNA能够为肿瘤复发提供初步的证据。Xia等
[27]通过对330例Ⅰ~Ⅲ期NSCLC患者的术前、术后3 d和术后1个月三个围手术期时间点的研究，发现围手术期ctDNA分析对早期发现残余病灶和NSCLC复发危险分层有一定的作用，这对NSCLC患者的治疗有一定的参考价值。Hultsch等
[28]发现血浆中ctDNA升高能够预测临床乳腺癌治疗后的复发和转移情况，其监控的敏感度有93%，特异度为100%，具有一定评估价值。在早期三阴性乳腺癌女性患者中，新辅助化疗期间或是完成后的ctDNA检测数量与其术中残余肿瘤
[29]、疾病复发
[30]、更差的无进展生存期（progression free survival，PFS）和OS有关
[29]。Yang等
[31]进行了一项前瞻性队列研究，其结果表明任何时间点的ctDNA阳性均与接受胃切除与辅助化疗的Ⅰ~Ⅲ期胃癌患者复发风险增加相关，同时也提示较差的无病生存期和OS，与影像学复发相比其中位时间提前6个月。一项评估5-氟尿嘧啶、亚叶酸钙、奥沙利铂和伊立替康联合是否能早期控制胰腺导管癌微转移并提高OS率的试验
[32]表明，术后4周ctDNA阳性患者PFS更差，术后ctDNA阳性与肿瘤复发密切相关。未来需要更多的大队列多中心的临床研究来支持ctDNA作为一种复发工具在临床应用，以便于对复发高风险人群进行提前干预。
5 对新辅助治疗反应的预测
有研究
[22]表明在早期乳腺癌患者新辅助治疗期间，ctDNA预测新辅助治疗的效果要优于影像学表现。Zhang等
[33]对79例接受新辅助治疗的胃癌患者进行ctDNA分析，发现ctDNA是Ⅱ~Ⅲ期胃癌患者预测预后和监测新辅助治疗反应的潜在生物标志物。与ctDNA检测不出的患者相比，基线、新辅助治疗后或术后ctDNA检测出的患者的OS更差；对于新辅助治疗后部分缓解的患者，最大等位基因频率和基因组改变数量明显下降，但对于病情进展的患者，最大等位基因频率和基因组改变数量增加。Zhou等
[34]对104例接受新辅助放化疗治疗的局部晚期直肠癌患者研究发现任意时间点ctDNA阳性均与较短的无转移生存期相关，且基线ctDNA突变中位变异等位基因频率是无转移生存期的独立预测因子。一项关于三阴性乳腺癌的Meta分析
[35]提示，新辅助治疗早期的ctDNA状态可以预测患者的治疗反应，为调整个性化治疗策略和提高患者OS率提供依据。Azaïs等
[36]在一项上皮性卵巢癌患者的试验中发现晚期上皮性卵巢癌患者在1个周期的新辅助治疗后ctDNA的早期减少与较好的PFS和OS相关，这表明ctDNA的早期降低可为患者的早期管理提供预后信息，有利于临床医生获得患者更准确的信息从而为患者的预康复作早期准备。尽管ctDNA已在新辅助治疗反应的预测方面展现出了巨大的潜力，但是临床上仍需要大型前瞻性实验来证明ctDNA识别高风险或新辅助治疗潜在获益患者的能力，从而为临床中肿瘤的新辅助治疗选择提供参考。
6 转移性疾病诊断和预测
转移性肿瘤患者的ctDNA水平通常比早期肿瘤患者水平要高，并且ctDNA水平可以反映疾病的全身负担情况。然而，可检测到ctDNA的患者比例因肿瘤类型而异，大多数Ⅲ期卵巢癌、肝癌、胰腺癌、膀胱癌、结肠癌、胃癌、乳腺癌、肝癌、食道癌、头颈部转移癌、神经母细胞瘤和黑色素瘤患者都含有可检测的ctDNA水平；相比之下，不到50%的髓母细胞瘤、肾癌、前列腺癌、甲状腺转移癌以及不到10%的神经胶质瘤患者携带可检测到的ctDNA
[37]。Christensen等
[38]发现膀胱癌患者膀胱切除术后，ctDNA检测能够准确识别转移或复发的患者（敏感度100%，特异度98%），并且与观察到的影像学表现相比，中位时间可提前96 d。有研究
[37]发现ctDNA水平相对较低的转移性结直肠癌患者的OS明显长于ctDNA水平较高的患者，并且ctDNA浓度与OS率之间存在显著相关性。Liu等
[39]对114例结直肠癌肝转移的患者术前化疗前后进行ctDNA检测发现，化疗前108例患者检测到ctDNA，化疗后56例患者检测到ctDNA，且结直肠癌肝转移术前化疗后ctDNA由阳性转为阴性患者的无复发生存期更长，表明ctDNA动态监测可用于预测肝切除术后的复发风险及评估术前化疗疗效。一项纳入776例转移性去势抵抗性前列腺癌患者的试验
[40]表明，59%的患者ctDNA阳性，并且ctDNA阳性患者的中位OS明显低于ctDNA阴性患者。ctDNA检测对转移性复发的早期检测具有高度的敏感度和特异度，ctDNA生物标志物在预测治疗效果方面优于肿瘤标志物。
7 治疗选择
基因组分析有助于识别晚期转移性肿瘤潜在的药物靶点。现有研究表明，ctDNA分析可用于所有指南推荐和可治疗致癌驱动因子靶点的检测，进而在组织样本无法获取时，指导初诊和初治肺癌患者靶向治疗的选择。国际肺癌研究协会发布了使用液体活检（主要是ctDNA）作为治疗进展期NSCLC患者的指南，将ctDNA作为在组织样本难以获取时的首选检测方法，或作为与组织活检序贯或补充方法的一部分
[41]。ctDNA测序可能会提高单药治疗效果的预测准确率
[42]。据报道
[43]，组织的肿瘤突变负荷（tumor mutation burden，TMB）情况和免疫检查点抑制剂（immune checkpoint inhibitor，ICI）治疗反应存在显著的正相关。因此，液体活检可以通过TMB来识别可能对ICI有反应的患者。临床试验结果提示在TMB超过阈值（每兆碱基变异>16）的患者中，使用阿替珠单抗治疗的患者与使用多西他赛治疗的患者相比，前者的中位OS明显更高
[44]。一项评估恩杂鲁胺联合或不联合阿替利珠单抗治疗使用阿比特龙后的转移性去势抵抗性前列腺癌患者的试验
[45]表明，ctDNA的变化与患者的影像学PFS和OS相关，能够作为PSA检测补充性生物标志物，有利于个体化治疗方案的改善。Ⅱ期结直肠癌的辅助治疗作用目前仍存在争议，通过ctDNA检测作为指导可以不增加复发风险减少辅助化疗的使用，减轻患者的治疗负担
[46]。
8 预测治疗反应和耐药性监测
目前肿瘤的治疗包括化疗、靶向和免疫等多种手段，因此临床治疗中分析个体肿瘤的特征从而选择患者适合的方案越来越重要。疾病进展期间分析肿瘤基因组可能能够发现对于耐药患者有效果的治疗药物。相对于获取具体的肿瘤组织，液体活检具有很大的优势。
在肿瘤患者的管理中，ctDNA检测对传统常规化疗、靶向治疗和ICI反应的早期指标有重要的临床价值。在一项纳入3 047例接受化疗、靶向治疗和免疫检查点阻断等全身治疗的NSCLC患者Meta分析
[47]显示，ctDNA的减少或清除与PFS的改善有关。雄激素抑制治疗产生耐药性的转移性前列腺癌接受多西紫杉醇治疗的研究发现，检测血浆中ctDNA可以早期预测患者对治疗产生反应的窗口期
[48]。Popat等
[49]对39例接受阿法替尼治疗的NSCLC患者进行ctDNA动态监测，发现基线ctDNA检测额外识别出8例组织检测未确认的
EGFR突变，且ctDNA清除与患者PFS和OS的改善显著相关。这表明血浆ctDNA检测可补充EGFR突变检出，其动态变化具有预后提示价值。
一项针对NSCLC患者的托利帕单抗联合化疗临床试验
[50]发现，实验组有82.1%的ctDNA阴性患者有临床治疗反应，而安慰剂组有临床治疗反应的ctDNA阴性患者只有57.1%。并且在临床治疗反应的实验组患者中，只有56.3%的患者在影像学评估中有临床治疗反应，这个结果提示在某些情况下ctDNA的变化发生在影像学表现之前。
治疗前的ctDNA和治疗中的ctDNA比较可以识别导致耐药性的体细胞变异。现有研究表明，ctDNA的检测能够识别NSCLC细胞中
EGFR T90M突变，从而指导临床中第一代和第二代EGFR抑制剂的选择
[41]。使用ctDNA检测针对多种靶向治疗的耐药机制是可行的，能够帮助指导针对特定变异的治疗或临床试验选择。在116例使用1种或多种间变性淋巴瘤激酶（anaplastic lymphoma kinase，ALK）抑制剂治疗的肺腺癌患者临床基因组研究
[51]中，通过一系列血浆样本的靶向基因组分析发现了多种获得性突变，这些突变可以为耐药性分析提供有价值的信息，从而指导ALK的最佳选择。在患者治疗期间ctDNA的连续监测可以被用来检测疾病复发。Li等
[52]在一项针对122例RET改变的实体瘤患者的SY-5007（选择性RET酪氨酸激酶抑制剂）治疗的研究中发现，
RET改变的患者ctDNA的清除和快速的治疗反应及更好的生存相关，连续ctDNA监测有助于揭示治疗反应和潜在耐药机制。
9 小结与展望
ctDNA检测在临床应用中展现出巨大潜力，尤其在肿瘤动态监测与治疗评估方面，但其广泛推广仍面临显著挑战。技术层面，早期或缓解期患者ctDNA含量极低，现有检测技术敏感度不足，且存在因克隆性造血等导致的假阳性问题
[53-54]；与组织检测的一致性亦有待提高
[55]。标准化与质控层面，从样本采集、处理到分析的全流程缺乏统一标准，是影响结果可靠性的关键因素
[56]。此外，高昂的检测成本及尚未普及的医保支付，限制了其在基层医疗的可及性。未来，需通过技术创新提升检测性能、建立全流程标准、开展多中心大样本临床验证，并推动成本优化与医保覆盖，从而加速其从科研工具向常规临床检测的转化，实现在肿瘤诊疗全周期中的广泛应用。
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