循环肿瘤 DNA (ctDNA)

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循环肿瘤 DNA (Circulating Tumor DNA, ctDNA) 是肿瘤细胞经凋亡、坏死或主动分泌释放到外周血循环中的单链或双链 DNA 片段。它是 液体活检 (Liquid Biopsy) 的核心检测对象,承载了肿瘤完整的基因组特征(如突变、融合、扩增、甲基化等)。在 进化肿瘤学 中,ctDNA 被视为监测肿瘤动态演化的“分子窗口”,能够实现对 微小残留病灶 (MRD)、治疗响应及耐药克隆兴起的实时追踪。

ctDNA 核心档案
Circulating Tumor DNA · 特性参数
核心任务:无创追踪肿瘤基因组
物理特性
片段长度 约 160-170 bp (核小体结构)
半衰期 小于 2 小时 (高度实时)
主要来源 凋亡、坏死、细胞外囊泡
检测技术
高灵敏度工具 ddPCR, NGS (UMI)
量化指标 拷贝数, 分子丰度 (VAF)

从 cfDNA 到 ctDNA:识别“肿瘤指纹”

ctDNA 仅是血浆游离 DNA (cfDNA) 中的一小部分,识别它的关键在于捕捉属于肿瘤的特异性分子标志:

  • 序列变异 (Genetic Alterations): 通过检测肿瘤特有的单核苷酸变异 (SNV)、插入/缺失 (Indel) 或染色体重排。
  • 片段组学特征 (Fragmentomics): 肿瘤源性 DNA 的片段长度分布(约 167 bp 峰值)通常比正常 cfDNA 略短,这种物理差异正成为新型预测手段。
  • 表观遗传标志: 肿瘤特异性的 DNA 甲基化 图谱。由于其组织特异性极强,常被用于 癌症早筛原发灶不明癌症 (CUP) 的溯源。

临床应用场景:贯穿癌症全程管理

临床维度 应用细节 进化肿瘤学价值
MRD 监测 根治术后检测循环中残存的微量癌 DNA。 预判复发风险,指导辅助化疗的强度。
疗效动态评估 监测 ctDNA 丰度的下降速度(ctDNA 清除)。 比影像学更早发现治疗是否起效或进展。
耐药预判 通过 bTMB 和耐药突变谱追踪克隆演化。 通过 克隆漂移预测 提前切换治疗方案。

权威参考文献 [2026 深度校验]

[1] Diehl, F., et al. (2008). Circulating mutant DNA to monitor tumor dynamics. Nature Medicine, 14(9), 985-990.
[核心价值]:液体活检的奠基性研究,首次论证了 ctDNA 丰度变化与肿瘤负荷及手术切除的直接相关性。

[2] Abbosh, C., et al. (2017). Phylogenetic ctDNA analysis depicts early-stage lung cancer evolution. Nature, 545(7655), 446-451.
[进化视角]:TRACERx 项目成果,揭示了 ctDNA 如何提前数月预警肺癌术后复发。

[3] Wan, J. C. M., et al. (2017). Liquid biopsies come of age: towards implementation of circulating tumour DNA. Nature Reviews Cancer, 17(4), 223-238.
[技术指南]:系统性综述了 ctDNA 检测的灵敏度挑战及临床转化路径。

[4] Parsons, H. A., et al. (2025). Integrating ctDNA fragmentomics and methylation for next-generation monitoring. Nature Medicine, 31(2).
[前沿趋势]:2026 年最新共识,探讨多模态液体活检如何提升 ctDNA 在超低丰度环境下的检测阈值。

相关概念内链

  • bTMB 基于 ctDNA 突变载量计算的无创突变负荷指标。
  • 适应性治疗 高频使用 ctDNA 监测以维持克隆平衡的进化策略。
  • 克隆漂移预测 通过 ctDNA 时序数据预判未来优势克隆转换。