近年来，随着医疗技术的发展和大众对身体健康的关注，肿瘤早筛早诊的观念和意识也在逐渐加强，期望做到早发现、早治疗，实现早康复的目标。与传统肿瘤筛查技术相比，液体活检是目前研究的热点，其在肿瘤的早期诊断、精准治疗、进展与转移、异质性与耐药性以及预后评估等领域发挥重要的协助作用，未来有望成为肿瘤精准诊断与治疗的突破口。
液体活检横空出世后，便被《麻省理工大学科技评论》评选为“2015年十大突破技术”，正在从研究走向临床和市场。因为其能够弥补肿瘤组织活检的诸多弊端，液体活检被视为引领肿瘤检测、诊断和动态监测的革命性技术，但如何将其转化为规范统一的临床工具，业内仍在努力进行尝试。
1、初识液体活检技术
液体活检是一种新兴的非侵入性检测手段，是指提取人体中的非固体组织样本进行检测。肿瘤细胞在发生凋亡或转移等过程中会将与肿瘤相关的信息如DNA/RNA等小分子物质释放到体液系统中，通过检测这些标志性分子，可以发现肿瘤的早期发生/复发、辅助诊断分型及治疗方案调整等。
广义的液体活检包括对血液、尿液、唾液等所有体液以及粪便的收集和检测。主流液体活检技术主要使用循环肿瘤细胞（CTCs）或者非细胞DNA（cfDNA）进行检测。液体活检与传统组织检测相比有诸多优势，具有无创性、患者依从性好、可动态监测等优点，并克服了肿瘤的异质性。
（液体活检的临床应用）
（来源：American Association for Cancer Research）
液体活检的检测对象主要为体液标本中的核酸、细胞和外囊泡。核酸指cfDNA/cfRNA（circulating free DNA/RNA，循环游离DNA/RNA，包括ctDNA/ctRNA）；细胞指 CTCs（Circulating Tumor Cells，循环肿瘤细胞）；外囊泡指含有小RNA、mRNA和DNA的细胞外微囊泡，包括外泌体（Exosomes）。
（液体活检的检测对象）
液体活检的前提是找到有“意义”的微量ctDNA（circulating tumor DNA）。实验室常用的ctDNA 检测技术包括扩增受阻突变体系（amplification refractory mutation system，ARMS）、二代测序（next-generation sequencing，NGS）、数字PCR（digital PCR，dPCR）和核酸质谱检测等。在实际样本中，ctDNA的含量仅占cfDNA的0.1%-5%，故要求检测技术有足够低的检出限和灵敏度，才能满足液体活检的检测需求。
用于液体活检的标本有多种，包括全血、血浆、胸/腹腔积液、尿液、脑脊液、唾液等。检测时，根据肿瘤的具体发生部位、转移情况的复杂性、不同体液标本的特征，应优先选择液体活检靶标容易检出部位的标本。血浆ctDNA 样本适用于检测多种来源的肿瘤，已在肺癌、乳腺癌、淋巴瘤等肿瘤的液体活检中有所应用。
体液中存在较强的背景干扰，加之液体活检的信息源极其微量，易在分析过程中出现偏差，因此液体活检对分析全过程的要求相对较高，尤其在标本预处理步骤需避免背景细胞或核酸对CTC和ctDNA的稀释作用，同时进一步防止对CTC 的破坏和对ctDNA的片段化及降解，导致最终假阴性结果。
（体液标本选择一般规律）
（来源：《液体活检在临床肿瘤诊疗应用和医学检验实践中的专家共识》）
2、液体活检发展历程
液体活检的发展历程主要历经四个阶段：科学探索期（20世纪90年代前）、科学发展期（20世纪90年代）、产业成长期（2000-2010年）、产业爆发期（2010年至今）。
1869年，澳大利亚医生Thomas Ashworth在刚去世的肿瘤患者血液中发现和肿瘤细胞相似的细胞；
1983年，Immunicon公司发明第一代采用磁珠捕获法的CTC检测技术；
1994年，Immunicon公司开创商业液体活检，很快该公司被强生子公司Veridex收购；
2000年，Veridex推出一款名为CellSearch的商业液体活检测试；
2004年，Cell Search系统获得美国FDA批准，用于转移性结直肠癌、乳腺癌和前列腺癌的临床检测；
2011年，利用ctDNA检测基因突变获取肿瘤生物学信息的技术被引入液体活检；
2012年，Cell Search系统获得CFDA进口医疗器械注册批准；
2014年，欧盟EMA批准ctDNA检测EGFR突变可用于易瑞沙的伴随诊断，标志着ctDNA检测正式进入临床应用；
2015年，液体活检入选《麻省理工科技评论》年度十大突破技术。此后，液体活检技术开始高速发展，外泌体和肿瘤诱导血小板等检测也纳入液体活检范畴；
2016年，美国FDA批准了基于荧光定量 PCR技术、可用于肺癌ctDNA突变检测的试剂盒；
2018年，中国国家药品监督管理局首次批准血浆EGFR基因突变检测用于非小细胞肺癌患者的临床评估，标志着我国液体活检进入了新的发展阶段；
2019年，一种用于检测前列腺癌筛查的外泌体液体活检技术获得美国突破性医疗器械认定；
2020 年，首个基于二代测序（NGS）的液体活检产品获得美国FDA批准，用于实体瘤综合基因组分析和肺癌伴随诊断，进一步指导临床治疗决策；
2021年，ctDNA液体活检获得纽约州卫生部临床实验室评估项目的许可，可用于实体瘤微小残留病变（MRD）的检测，拓展了液体活检的临床应用范围，标志着液体活检技术的发展进入了新阶段。同年7月，中国国家药品监督管理局批准 CytoSorter®循环上皮细胞分离仪获得三类医疗器械注册证；
2022年，来自以色列魏兹曼科学研究所和希伯来大学领导的国际研究团队开发了一种基于单分子的液体活检方法，并发表于Nature Biotechnology。
3、液体活检市场规模
2020年，全球液体活检市场规模为70.3亿美元，预计在预测期内将以13.5%的复合年增长率扩大。此外，由于癌症的发病率不断上升，加之对快速、微创诊断测试的需求增加，也进一步推动了市场的增长。
据美国癌症协会（American Cancer Society）统计，2021年约有23.5万人被诊断患有非小细胞肺癌，约有1/17的男性和1/15的女性在其一生中有患癌症的风险。因此，在目标人群中诊断和根除癌症的液体活检筛查需求越来越大。
（来源：Grand View Research）
在液体活检技术日趋成熟和癌症早筛测试逐渐进入市场的背景下，预计 。
（来源：灼识咨询）
截至2021年，全球有超过40家公司活跃在液体活检诊断和监测测试市场，液体活检市场预计未来5年的复合增长率为29.5%，到 2026年，该市场将超过30 亿美元（接近37亿美元）。
目前液体活检的一半收入来自美国，欧洲市场约占25%，亚太市场占12%。相较其他地区，北美拥有更加庞大的投资以及更多驻足本地进行开发测试的生物技术公司，同时还有各种组织协会，如美国临床肿瘤学会 （ASCO），推动了北美液体活检市场的发展。
（来源：Kalorama）
2020年，多基因并行分析（NGS）占据全球市场73%以上的收入份额，在预测期内将保持其主导地位。NGS技术可以检测可能导致肿瘤发生的各种突变，并检测治疗后可能由先前存在的克隆产生的耐药性机制。NGS技术的快速发展导致高精度测序的成本显著降低，此外，NGS相关企业推出的创新产品，也在一定程度上推动了液体活检市场的发展。例如，2021年2月，Twist Bioscience Corp推出了Twist NGS甲基化检测系统，用于液体活检癌症分析和表观遗传学研究。2021年4月，Biodesix宣布计划推出基于血液的52基因NGS检测，以改善其分子检测产品组合。
目前，液体活检生物标志物主要有ctDNA、CTC、外泌体检测三大类。在生物标志物类型层面，ctDNA在2020年全球液体活检市场中占主导地位，占据份额为36.68%。近年来，基于ctDNA的液体活检分析推动了癌症分子诊断和监测的应用，能够精准判断肿瘤进展、预后，辅助靶向治疗。另外，由于外泌体的发展势头良好，预计一直到2028年，外泌体检测市场将以较快的复合年增长率扩大。
在样本类型层面，2020年基于血液样本的液体活检市场占主导地位，占据份额超过69%。由于其具有非侵入性、无风险、可减少诊断所需成本和时间等优点，液体活检在癌症早筛领域迅速成为颇具潜力的工具之一。
（来源：Grand View Research）
4、液体活检市场玩家
（一）GRAIL
（来源：GRAIL官网）
GRAIL成立于2016年，由Illumina和ARCH Venture Partners 共同投资1亿美金而成立，是一家结合大数据分析进行癌症早筛的液体活检公司。公司利用大规模的人群测序数据作为样本，通过生物信息学和机器学习算法找出与癌症有关的突变信号，最终建立具有预测作用的癌症早筛算法。2020年9月，GRAIL向SEC申请在纳斯达克交易所挂牌上市，股票代码为“GRAL”。两周后，illumina宣布将以80亿美元收购GRAIL的股份。
GRAIL旗下的多癌种早期检测产品已被美国FDA批准为突破性设备（Breakthrough Devices），2021年推出的液体活检产品Galleri，可作为一种LDT检测用于50岁以上无症状人群的癌症筛查。
（二）Guardant Health
（来源：Guardant Health官网）
Guardant Health于2012年成立于美国加州，于2018年10月在纽约纳斯达克交易所上市，是美国领先的肿瘤液体活检头部企业。公司致力于提供全方位的癌症液体活检服务，包括癌症早期筛查、复发监测以及中晚期癌症患者突变检测以用于疗法选择等。
公司的核心产品Guardant360 和Guardant OMNI测试均获得美国FDA突破性医疗器械认证。Guardant360 CDx获批用于实体瘤类型的综合基因组分析，亦可作为奥西替尼的伴随诊断。Guardant360 CDx此前曾被FDA授予突破性医疗器械认定，旨在加快医疗器械的发展，为危及生命或不可逆转的衰弱性疾病或病症提供有效的治疗和诊断。
（三）Foundation Medicine
（来源：Foundation Medicine官网）
Foundation Medicine成立于2010年，总部位于美国马萨诸塞州，专注于癌症基因分析检测，其服务内容包括肿瘤基因分析检测、个性化用药指导、协助药企进行新疗法开发及临床实验设计等。2018年6月，罗氏以大约24亿美元的价格完成对Foundation Medicine的收购，进一步扩大了罗氏在肿瘤精准医学中的布局。
2017年，FDA批准Foundation Medicine旗下产品--FoundationOneCDx（F1CDx）用于泛癌种临床伴随诊断，这是一款基于NGS的体外诊断产品，能对结直肠癌、乳腺癌、卵巢癌和黑色素瘤在内的泛癌种进行全面伴随诊断基因检测。
（四）Personal Genome Diagnostics
（来源：Personal Genome Diagnostics官网）
Personal Genome Diagnostics （PGDx）成立于2010年，是一家从事癌症基因组测序和分析的基因检测公司，由约翰斯·霍普金斯大学医学院的肿瘤研究专家Luis Diaz和Victor Velculescu联合创办。PGDx致力于开发新一代高通量测序和专利算法，识别癌症基因组的复杂变化，并开发用于癌症的非侵入性液体活检技术。公司实验室已取得美国CLIA批准，主要面向医生、患者、癌症研究人员以及抗癌药物研发人员，为他们提供晚期癌症基因组学分析。
2019年，PGDx公司的肿瘤NGS液体活检产品elioTM Plasma Resolve获得欧盟CE批复上市，弥补了肿瘤基因检测市场上仅有NGS组织活检产品的不足，同时也宣告NGS液体活检正式从临床研究落地到临床应用。
（五）Exosome Diagnostics
（来源：Exosome Diagnostics官网）
Exosome Diagnostics成立于2008年，致力于开发外泌体相关技术，利用外泌体的天然浓缩特性，实现灵敏度高、特异性强的癌症和其他疾病的基因转录分析。公司的体液检测技术能提供个性化的医疗服务，克服以组织为基础的诊断和其他液体活检的局限性。
针对非小细胞肺癌，该公司能检测与肺癌相关的T790M耐药突变、EML4-ALK基因突变及EGFR活化突变，对非小细胞肺癌的治疗方式及治疗过程中方案调整具有指导意义。针对前列腺癌，该公司能提供ExoDxProstate（IntelliScore）液体活检，可以提供癌症侵袭性等关键信息，还可以持续监测疾病进展，协助医生为病人匹配最佳治疗方案。
（六）Twist Bioscience
（来源：Twist Bioscience官网）
Twist Bioscience成立于2013年，总部位于美国旧金山。作为一家合成生物学公司，主要从事硅基芯片合成DNA生产，利用专利技术大规模合成DNA、RNA和蛋白质，用于药物开发、基因治疗、农业和工业生物技术研发。
2018年，Twist Bioscience成功在纳斯达克挂牌上市，该公司的DNA合成平台将传统的化学DNA合成反应高度微型化，业务涉及合成基因、NGS工具、用于药物发现和开发的抗体库以及DNA数据存储系统的开发等。公司旗下用于泛癌种研究的甲基化文库制备和靶向富集的 NGS 测序产品已在全球上市。
（七）Biodesix
（来源：Biodesix官网）
Biodesix成立于2005年，是一家分子诊断公司，致力于开发个性化医疗的创新产品。该公司为医生提供早期疾病检测、监测和治疗指导的诊断测试，以便改善患者的治疗效果。
Biodesix通过发布Nodify CDT扩展了其基于血液的液体活检产品组合，该检测方法可以检测肺癌患者免疫系统所产生的循环抗体蛋白，旨在帮助医护人员识别有癌变风险的高危肿瘤，只需通过抽血活检就可以诊断在高危患者中偶发的肺结节是否为恶性肿瘤。
5、 结语
液体活检在肿瘤早筛、诊断分型、早期复发监测等方面具有独特优势，通过技术的不断改进，成本不断降低，未来也将惠及更多患者。但在另一方面，尽管市场潜力巨大，液体活检仍然存在未突破的局限性，是否将其广泛应用于临床的争论不绝于耳。在技术层面，液体活检不同平台差异较大，生信分析方法不统一，检测水平有待提高，限制了液体活检的分析有效性。在临床层面，有关癌症早期诊断、治疗监测，相应的临床有效性研究仍然十分匮乏，这些将是液体活检实现广泛应用时需要克服的障碍。
