CTC演义：从哪里来？到那里去？市场，江湖！

阎：大家好，我是阎灼辉，非常荣幸能和施教授与大家一起交流

阎：我在企业运营和管理咨询行当工作近20年，去年进入CTC（circulating tumor cells）领域创业以来，深感几点痛苦：

1.经常“鸡同鸭讲”-缺少行业共同语言，

2.往往“只见树木不见森林”，国内CTC产业刚刚开始，没有透明的交流平台，

“机枪打蚊子” - 投资和产业化找不到重点。

但有一点让人兴奋：“擦边球多”，商业模式创新多，胆子大（牛）。这个领域也可能出现阿里打败Amazon的全球机会！希望今天交流能帮助减少“痛点”，激发正能量的创新。

施：大家好，我是施奇惠，在上海交通大学系统生物医学研究院工作，目前主要从事血液中稀有细胞检测以及单细胞蛋白组方面的研究。今天灼辉介绍技术相关的信息，我介绍一些CTC科学方面的信息，在这个领域目前还有很多未知的东西，所以更多的是我把问题提出来和大家一起探讨。

阎：对，今天介绍：CTC的科学—技术， 还有“江湖”（商业化）

由于不完全是严肃的科学，所以我们起名叫“CTC演义”，就像三国演义一样，如果大家想看严肃历史（像《三国志》），推荐下面这篇文章：

施：书归正转，CTC演义第一回：科学基础

循环肿瘤细胞（CTC）是指从肿瘤病灶脱落并进入血液的肿瘤细胞。1869年澳大利亚人Thomas Ashoworth最早发现了CTC，他从一名38岁的癌症患者的隐静脉取血，直接涂片，发现了癌细胞。回顾CTC的研究历史，上世纪五六十年代曾一度十分活跃，然后沉寂了一段时间，直到最近又进入了一个新的高峰期，主要是因为一系列技术的成熟。但是对比同样在1869年发现的化学元素周期表所在化学领域掀起的天翻地覆的变化，CTC研究的进展应该说是很缓慢的。

CTC来源于肿瘤的原发灶或转移灶，它们或直接进入血液循环，或经淋巴系统进入血液循环。目前不仅在晚期癌症患者的外周血中能发现CTC，在某些癌症比如乳腺癌，肺癌的早期（Ia期）、隐匿期患者的外周血中也能发现CTC，也就是说有可能在现有检查方法（如影像学）发现肿瘤之前就有可能在血液中发现CTC了。

另一方面，血液中能发现来自各种不同器官/组织部位肿瘤的细胞，甚至包括传统上认为不会或者极少有CTC的脑瘤，去年有一篇Science Translational Medicine论文发现有超过20%的GBM患者，就是IV期脑瘤患者的外周血中有CTC。所以，就像长征的红军来自不同方面，CTC来源也很广泛。

肿瘤细胞进入外周血也有一些特点：可能单个细胞从病灶脱落进入外周血，也可能成团细胞脱落；可能是由于炎症等因素影响血管壁使肿瘤细胞进入，也可能是肿瘤细胞发生上皮间质转化（EMT）从而进入血管。对于CTC进入血液的速率目前并不清楚，它到底是恒定的还是有时快，有时慢的？因为如果速率不恒定，那么我们检测到CTC的数目就有可能跟取样的时间相关了，这个波动到底有多大目前并没有确切的数据或是模型。

上面讲了CTC从哪里来，下面介绍CTC要到哪里去？

简单的说CTC从肿瘤病灶脱离后进入外周血随血液流动，沿着血流方向来寻找合适的“土壤”来生长，最后要么被毛细血管截留或者粘附在血管壁上，要么就在外周血中循环最后被清除，而前面那部分CTC中显然只有极少数目的CTC最终能够形成转移。就像长征，牺牲众多，只有少数到达延安！只有极小部分CTC能附着在血管壁上，重新穿过血管，到达新的“土壤”，适应环境后成长为新的肿瘤。因此，外周血中的CTC无疑提示了体内肿瘤的存在及转移的可能，而癌症转移的主要途径之一是CTC通过血液系统实现的。肿瘤并不可怕，可怕的是肿瘤的转移。因为90%以上的癌症患者都是死于转移而不是原发的肿瘤。

CTC在血液中的半衰期也是需要进一步研究的课题，很少有这方面的报道，有一个估计在某些乳腺癌患者身上发现的CTC半衰期在1-2.4小时，而肿瘤组织要不断释放CTC进入血液以保持其水平。肿瘤细胞顽强的为转移而努力！

CTC的特点和价值，下面一张图总结了CTC的主要特性：

抗凋亡

上皮-间质转化（EMT），EMT以往在细胞系与动物模型中研究较多，临床证据并不多。

浸润血管（单个或成群）

基因组的异质性（差异化）

表型的多样性

具有转移潜力

另外，CTC的功能异质性也是一个很重要的特性。CTC在血液中很大一部分是死的，而且事实上也只有极少数CTC能够形成转移，所以功能的异质性是显而易见的。我们在临床上似乎应该更要去关心那些能够形成转移的CTC，而不是把那些已经死了的CTC放进来一起研究。这就是涉及到CTC的功能检测。

还有一个最最重要的特点： CTC一般数量很少！数据说话：

a） 一般患者10ml血中只有1-10个CTC

b） 10ml血液里面有500亿个红细胞和上亿白细胞

c） 另外，特别容易被忽视的是，血液中还可能存在多种的稀有细胞，比如巨核细胞、内皮细胞，未成熟的造血细胞，上皮细胞等，这些细胞在正常血液中很少见到，但在癌症患者的血液中容易被误认为CTC，千万别以为血液里就只有：红细胞+白细胞+CTC （大错！）

在科学基础的最后部分我们来说说CTC的临床价值在哪里。

CTC首先是一种生物标志物，这是目前研发与应用的重点，被寄希望用于癌症预后、分期、疗效监控、复发预测、用药指导、早期检测等等的标志物，下面一张图是美国最好的癌症医院之一的医院临床医生对CTC的期望。评价临床价值的高低主要看病人获益的大小，我个人更加关注早期患者术后的复发监控以及化疗的指导。

但是目前主要用CTC的数目作为标志物这个信息量显然太小了。CTC作为一个完整的细胞，包含了完全的生物学信息，从基因到蛋白到功能等等一系列的信息。CTC还可以培养，用于筛选药物。只要尽可能多的获取CTC各个层面的信息，才有可能从中找到真正好的标志物。

其次，CTC不仅仅是一个标志物，同时也可能是药物的靶点，这也是它跟ctDNA的区别之一。作为药物靶点价值不可估量！如果能有效消灭CTC是否能够控制并减少癌症转移，毕竟90%以上的的癌症患者都是死于转移。（Billion $ question!）

阎： 谢谢施教授。下面我介绍技术，就简单点了。等到“江湖”，就有趣了。

CTC技术主要谈五个方面：

1） 发现-分离/捕获 （找到它、抓到他）

2） 鉴定 （是不是“红军”-CTC，拷问它）

3） 诊断 （与临床挂钩，与其它信息验证，“审判”

4） 治疗 （疗效检测、用药或治疗指导）

5） 新药开发 （伴随诊断，endpoint 可替代的药效终点）

发现-分离/捕获很多人都能做，全球40多种产品/技术，但谁都说自己做的“最”好！-至少某方面：））一图知天下 （“张松献地图”）

基本技术分类：（40多种产品）

a） 生物学特性-蛋白表达

i. 正向富集（抗体结合CTC），又分为- 体外分离（抽血），体内捕获（不抽血，抽CTC）

ii. 负向富集 （抗体结合白细胞等非CTC）

b） 物理特性- 大小、电荷

i. 膜过滤、芯片过滤、梯度离心

ii. DEP

iii. 螺旋线

c） 物理特性结合生物学特性

应用到的技术手段还有droplet 微滴、微流控。

不同技术和产品都有各自优势。40路诸侯割据，太多了吧，所以现在新进入这个领域在国际上不多了，该逐鹿中原、看谁是王者！或者“分久必合”了。我想了一个标准来评判不同产品，属我一家之见：

1） “抓得到”是王道- 在多少种癌症N，多大比例%病人中能分离/捕获到？

2） “抓得多”是王道 – 单个检测获得的个数 n

3） “抓得纯”价值高 – 杂细胞数量 %

4） “抓的全”要加分 – EMT、不同分型、早期/晚期各个阶段

5） 临床数据多，已有用户多

6） 结果可重复性好 – CellSearch的王牌

7） 有“证”是硬道理 – FDA是金牌、CFDA是银牌、CE认证是铜牌、检验所/基因测序资质可以“摸鱼”

欧盟要搞一个CancerID项目对各种技术搞“选美”。 美国人说，一听就是欧洲人的想法，我们让市场去筛选。

制药公司影响力越来越大！

鉴定- CellSearch定义了CTC – 免疫荧光显微镜下，CK/EpCAM阳性；Nuclear阳性；CD45阴性；并观察细胞形态。FDA也批了这个定义。“金”标准（镀金）

可是这里包括了其它上皮细胞！假阳性、假阴性仍是挑战。

也可以用其它蛋白标记染色- 如N-cadherin, Vimentin 对于Ep-CAM缺失的EMT的细胞， 或者组合标记物，或者PLS3等。

更进一步的鉴定 – 荧光染色后，结合基因分析 （qPCR, ddPCR, FISH，单细胞分析等）

诊断要和临床的很多信息挂钩-、临检、影像、活检等的证据结合进行癌症种类、分期确定。这个领域病理医生和临床医生的研究探索非常关键。自2006年以来，国家自然科学基金资助CTC相关研究项目超过90项，资助资金超过4700万元。而基因检测，CTC二代测序的研究正成为临床诊断的热点。

当患者产生耐药性时，CTC在用药和治疗方法选择上有很大的价值。特别是和靶向药物的使用相结合，是可预见的未来的重点。CTC检测作为伴随诊断，在新药开发阶段就开始co-development 是CTC产业发展的重要推动力。目前主要的新药研发企业-如罗氏、辉瑞、拜耳都在开展CTC伴随诊断的工作。如何在国内与国际制药企业合作，以及与国内靶向药物、创新药物企业合作，是值得探索的领域。

技术总结：

（1）技术产品很多，但是获得更多、更纯的CTC细胞仍然是技术发展的重要瓶颈。

（2）在现有各种分离技术基础上，如何与后续手段结合，并产生临床价值？是各种临床试验研究的重点！

最后讲一下“江湖”（市场）

“江湖”有多大。以下数据来自Kalorama Information 2013年的报告。2013年全球市场大约10亿美金，2017年预计达到35亿美金。目前，2012年全球市场97.3%是研究市场，临床市场还非常小。

中国CTC市场还很小，过去10年的自然科学基金（研究市场）只有4700万（800万美金）。但是国外进临床慢，中国不一定就慢：））有免疫治疗的活生生的例子。

“江湖”有多少玩家？我个人接触到的玩家超过10个：））打法各异-至少六套，商业创新令人开眼界：））

套路一：强生CellSearch有独生子女证，卖机器/送机器，卖试剂。CTC全球行业奠基人，强生品牌下的独行侠，主要用在研究市场，临床用不起来。给行业安了门槛，不太高，其它40家能活，因为每人能踩它一脚。

套路二：拿了临床检验实验室资质等资质、结合基因突变检测。B2B,B2C，大力市场推广。

套路三：白细胞裂解试剂盒（有批文）为基础，相当于负向富集的方法，依赖后续鉴定发现CTC。

套路四：国内研发或国外技术引进，国内生产，走临床报批。正规军打法，要领证，打破独生子女证的垄断。

套路五：国外技术找国内代理，是国外研究市场的延伸。

套路六：投资国外领先技术和产品的公司，走吉利--沃尔沃路线，高举高打。

“江湖”上有野蛮生长，也有正规军。期望行业发展以患者的真实获益为标准，上游提高捕获/分离水平，下游积极寻找应用结合，首先共同推动研究市场发展，积极创新临床应用。这个产业足够广阔，未来至少有三足鼎立吧：））

最后，请施教授简单介绍一下他的实验室在CTC方面的关注点。

我们比较关注早期癌症患者术后的复发监控以及化疗的指导。因为晚期癌症由于缺乏有效治疗手段，患者最终即使从CTC检测上获益也比较有限，而早期患者应该更有意义，在影像学方法、血浆肿瘤标志物等方法之外引入CTC分析有可能能够大大延长生存期以及提高生活质量。以早期患者术后的复发监控为例，我们希望能够在影像学方法之前就能够检测到复发（这方面已经有一些报道了），更加重要的是我们希望能够通过对CTC的分子检测了解复发在什么器官（否则即使知道了因为影像学看不见，临床上也无法操作），这就要用到我们实验室的另一个技术，就是单细胞蛋白组技术。另外，我们主要着力于分析临床样本中CTC的功能异质性，并以其为标志物来进行研究，希望能够突破目前计数、测序的套路，得到更多临床有用的信息。

单从技术的角度，我们关注的重点显然不是捕获技术，因为捕获技术太多，我们更加关心后续的基于极少数目的稀有细胞的单细胞操控技术与单细胞分析技术，确保每个珍贵的CTC都被分析而不会在分析中被损失掉。由于传统的检测都是基于大量细胞的，所以基于极少数目细胞发展分子分析技术还是有很大挑战性的。

简单介绍我的公司-浚辉生物科技（杭州）有限公司。

CTC演义小结 – 科学仍需努力、技术还要突破、“江湖”各显身手。谢谢大家。

Q & AQ俞健：施教授：如何判断捕获到的CTC细胞是那个器官转移的呢？否则抓到CTC细胞，让医生如何判断是身体哪个部位出问题？

施：判断CTC从哪里来的比较复杂，一般对于晚期癌症患者不做这个判断，因为肺癌患者的血液中检测到CTC你肯定认为是从肺里面来的，不会觉得从肝里面来的，所以目前染色只染上皮标志物，有些器官有特异性标志物比如前列腺PSA。

对于大部分器官没有那么特异的标志物，那么就需要用一组标志物来做，就是我说的单细胞蛋白组。要想确认转移到哪里去更加复杂，因为我们目前还不确定转移过去的肿瘤细胞是否马上就获得了新的表型，表达那个器官的标志物。

我们主要用一些现有的捕获技术，哪个好用用哪个，反正是搞研究，主要精力放在捕获后的检测上，目前用的是基于微流控芯片的方法来捕获CTC。关于单细胞蛋白组检测技术可以看我2012年发表在PNAS上的一篇论文。目前CTC比较靠谱的应用主要是预后

Q孙巍：CTC老鼠模型求引文BOW.

阎：老鼠模型引文建议看英国曼彻斯特肺癌研究中心Div教授的文章

Q小沫：施教授，对于晚期癌症患者转移后才能从血液中获取CTC细胞，但是目前没有有效药物可以对晚期患者有效，那请问这类患者还有做收费很高的CTC的意义吗？

施：针对晚期癌症患者做CTC主要是疗效监测，看是否能很早的发现耐药，这样就可以及时的换药。CTC一个是作为liquid biopsy帮助了解肿瘤病灶的情况，但是很多时候往往已经了活检的样本了，所以CTC这方面的意义不一定非常大。但是另一方面，CTC可能可以用于评估转移的情况，所以我们就关心CTC里面最具转移潜力的细胞，其他死的CTC，半死不活的则不用关心

Q孙巍：捕获到CTC如何分离成单细胞进您的CHIP做蛋白组学分析？

施：功能分析比较困难，因为CTC很少，而且在血液中往往处于休眠状态，但是其中的确有一小部分细胞在合适的环境下能够复苏并形成转移的。因为有论文把病人CTC打到老鼠体内能够形成转移的。

最简单的比如通过活细胞染料，比如检测CTC分泌蛋白，信号通路激活状况，代谢活动等等都可以表征CTC的活性，但是直接评估转移能力很困难，最具转移潜力的CTC占总的CTC比例很难讲。因为退一步说，CTC里面活CTC占全体CTC的比例变化都很大，有人用这个比例作为标志物代替全体CTC计数来做预测的。转移本来就是一个非常低效的工作，否则转移就太容易啦。一般都是做两份，一份血液按照传统的方法固定染色计数，另一份血液不固定直接做分子分析，功能、蛋白标志物和测序三种一起做。从研究的角度肯定是希望从一个细胞里面挖出尽量多的信息来的，然后找到最有用的，最直接的发展成试剂盒供临床使用，所以我说我们分两份血液样本来做，一份按照传统方法计数，反馈给患者（毕竟他们需要知道这个信息），另一份通过分子分析来找新的标志物，比如说具有功能的CTC有多少，CTC表达哪些蛋白标志物（与器官定位相关），具有哪些突变，分泌或者代谢。

Q永恒：现在有些肿瘤是不有疫苗可打？

阎：疫苗或免疫疗法是个大课题，有很多新的进展，当然目前只有一定的特定有效范围。

Q肖小小爱：阎总，贵公司的检测目前除了应用于科研，是否已进入医院？

阎：目前关注科研和临床研究，研究也要在医院做。

Q宋毅：阎总，请问与目前唯一的金标相比吻合度如何？

阎：Cellsearch 检测出12%，cellcollector70%，在没有发现转移的104个病人的对比。

来源：贝壳社    作者：阎灼辉、施奇惠