重大突破：CTC的代谢分析-单细胞的分子PET，让肿瘤无处遁形

CTC与肿瘤

　　循环肿瘤细胞(CTCs)是液体活检的有利靶点，是肿瘤预后和监测的重要生物标志物。目前，CTCs的检测主要包括计数及基于上皮-间质转化（EMT）标志物的分型（上皮型E-CTCs/间质型 M-CTCs/混合型H-CTCs）。然而，由于EMT和间质-上皮转化（MET）的动态变化，静态形态学分析可能不能很好的确定CTCs的变化和预后。目前尚不清楚是否所有具有相同EMT表型的CTC都能够通过转移级联形成转移。因此，迫切需要开发生物功能活性标志物来评估CTCs在癌症转移中的实际作用。

糖代谢与肿瘤

　　线粒体氧化磷酸化是正常细胞的主要能量来源。然而，由于线粒体功能受损，肿瘤细胞的能量来源主要依赖于糖酵解（即使在富氧环境下）、磷酸戊糖途径和谷氨酸水解增强。上述过程可促进前体分子的累积和信号通路的激活，从而调节细胞的增殖和迁移。前期研究表明：细胞源性恶性肿瘤与糖酵解模式的代谢转化密切相关。

“PET-CTC”的研究意义

　　利用代谢特征确定CTCs生物功能活性分析的指标，探讨代谢标志物在CTCs检测中的可行性，评估PET-CTC在癌症转移中的作用。

作为一个“开放•兼容”的液体活检技术平台，近日，CanPatrol^®又添新标签“PET-CTC”：结合tPSA＞20ng/mL，Gleason评分≥8和GM+CTCs≥3/5mL可提示前列腺癌转移风险高。此项研究成果发表于国际著名医学杂志《Journal of Experimental & Clinical Cancer Research》。

文章题目：前列腺癌循环肿瘤细胞代谢调控基因特征的研究
发表杂志：《Journal of Experimental & Clinical Cancer Research》
影响因子：6.217
合作单位：南方医科大学南方医院
原文检索：PMID:29954422;DOI:10.1186/s13046-018-0789-0

“PET”基因的确定

PCa细胞系转移相关代谢基因的筛选与验证

a. 功能芯片2B4和1E8细胞代谢基因图谱聚类分析；b.芯片分析结果中1E8细胞较2B4细胞上调基因（差异倍数 > 1.5 和 P

PGK1/G6PD是评价CTCs糖代谢的最佳标志物

研究对象：常见癌症组（64例临床标本：12例肝癌、14例肺癌、10例鼻咽癌、9例食管癌、6例前列腺癌、13例宫颈癌）。
研究方法：RNA原位杂交技术，层次分析法(AHP)。
研究结果：

　　常见癌症组的64例患者中，有40例患者CTCs检测为阳性（≥3CTCs/5mL）。这40例患者被随机分成了8组，检测CTCs中的HK2、PDP2、G6PD、PGK1、PHKA1、PYGL、PDK1和PKM2基因。我们总共分离分析了436个CTCs。8个代谢基因在CTCs中的表达率不同。

三种EMT表型CTCs中葡萄糖代谢标志物的mRNA表达

　　此外，我们评估了不同亚型CTCs中代谢基因mRNA的表达。其中E-CTCs 77个，H-CTCs 226个，M-CTCs 133个。8个代谢基因mRNA的表达在CTCs不同亚型中发生变化。

常见癌症组患者E-CTCs、H-CTCs、M-CTCs中转移相关糖代谢基因mRNA表达情况

　　基于层次分析法（AHP）我们对8个代谢基因建立性能评价模型，最终确定PGK1和G6PD是评价CTCs糖代谢的最佳标志物。

基于层次分析法(AHP)的8个代谢基因性能评价模型

PCa患者组GM+CTCs的临床意义

研究对象：PCa患者组（54例前列腺癌标本：未转移25例，转移29例）。
研究方法：RNA原位杂交技术，相关性分析和ROC曲线分析。
研究结果：
PCa患者组CTCs检测（≥1/5mL，范围1~33/5mL）阳性率为83.3%（45/54）。64.8%（35/54）的PCa患者组中检测到GM+CTCs（PGK1/G6PD标记）（范围1~19/5mL）。阳性CTCs和GM+CTCs数量分别占总数的55.6% (30/54) 和31.5% (17/54)。
以PGK1和G6PD为标记的GM+CTCs与患者临床分期、肿瘤转移及血清tPSA水平密切相关，表明GM+CTCs作为总CTCs中具有高侵袭性的亚群，可能是提示肿瘤恶性程度和进展更为准确的标志物。

PCa患者组临床特征与GM+CTCs和总CTCs相关性

PCa患者组临床分期、肿瘤转移及血清tPSA水平与GM+CTCs相关性

　　与EMT CTCs亚型相比，GM+CTCs的ROC曲线下面积（AUC）更高（0.780 vs CTCs 0.729,H-CTCs 0.741,M-CTCs 0.648）。

E-CTCs、H-CTCs、 M-CTCs 、GM+CTCs 和总CTCs的ROC曲线

　　三联tPSA-Gleason-GM+CTCs标志物增加AUC至0.904，优于tPSA-Gleason-H-CTCs标志物（0.874）。

结论

• 与现有的CTCs形态学分类方法（基于EMT标志物鉴定）比较，代谢基因标志物（PGK1/G6PD）被确定为CTCs生物功能活性分析的指标。
• CTCs的代谢基因特征表明：高代谢GM+CTCs有望成为前列腺癌转移的生物学标志物。
• 结合tPSA>20ng/mL，Gleason评分≥8和GM+CTCs≥3/5mL提示前列腺癌转移风险高，其敏感度为82.8%，特异性为88.0%。
  

结语

增强CTC特异性，分析CTC活性状态

可视化还原更清晰的液体活检世界

CanPatrol^®让肿瘤无处遁形！