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在癌症研究中有一个共识，即早诊断、早干预，不仅能提高生存率，也能减少治疗成本，提高生活质量。下图是美国癌症统计中，2006-2012年美国各人种癌症诊断分期及5年生存率，趋势非常明显，是以许多研究者都想要找到尽早诊断的办法。
CA Cancer J Clin. 2017 Jan;67(1):7-30. Fig. 5.
液体活检以其便捷、无创等优势，成为近年来癌症早期筛查研究的热门。目前大多数活检方法都是针对一种癌症而设计，但上周Science上新发表的一篇报道，却展示了一种方法，可以一次检测8种癌症。研究人员给它起了一个形象的名字，CancerSEEK。
许多癌症在早期，光用手术就可以解决，而不需要全身疗法。为了检验能否在此期检测出这些癌症，研究纳入了临床确诊为8种癌症之一的患者：卵巢癌、肝癌、胃癌、胰腺癌、食管癌、结直肠癌、肺癌和乳腺癌，并且排除了发生转移者。
CancerSEEK先检测血液中8种蛋白水平和16个基因上的突变，再用机器学习算法分析数据，找出最可能的原发灶定位。
不仅测基因，还要测蛋白
CancerSEEK的概念图示
CancerSEEK的第一部分是检测血浆中ctDNA的突变，接着用PCR扩增，使其得以检测一些罕见突变。但是测的东西多了，自然会担忧假阳性率的增高，从而带来不必要的干预，也给患者造成额外焦虑。
文章的一作，约翰霍普金斯大学医学院的博士生Joshua Cohen说，控制假阳性率的关键在于维持一个较小的扩增子。
Science. 2018 Jan 18. pii: eaar3247. Fig 1.
横坐标为扩增子的碱基长度，纵坐标为各癌种的检出比例，即灵敏度。可见，扩增子越长，灵敏度越好，但达到约60之后进入平台期。此后再长的扩增子提高的灵敏度并不会太多，却带来更多的假阳性率。小圆点表示61碱基的扩增子检测到至少一个突变的百分比，也是后续实验中使用的长度。
CancerSEEK的第二部分是确定8个癌症蛋白标志物的水平。因为早期肿瘤释放的ctDNA很少很少，难以检测；而且一个基因突变有可能驱动多种肿瘤，所以检测蛋白质也有利于定位来源组织。
另一个问题是，目前还没有其他的液体活检研究，能在大量健康对照样本中测试特异性。本研究除了纳入1005例I~III期无转移的癌症患者外，还有812例健康对照组，其中只有7例被误判为阳性（即特异性99%）。
作者认为，对这些被判断为阳性的健康人，也不能断定是否患有未确诊的癌症，但对于本研究来说，将他们定义为“假阳性”是最保守的数据解读方式。
现实是个五花腩
总体上讲，CancerSEEK作出ROC曲线后，AUC达到91%。在99%的特异性取值上，平均灵敏度为62%（如下图中红点所示）。中位灵敏度为70%（P < 10-96）。
Science. 2018 Jan 18. pii: eaar3247. Fig 2A. 红点为99%特异性的位置。
但在同样的特异性上，其灵敏度对不同的癌种差别较大，对卵巢癌的灵敏度有98%，而对乳腺癌只有33%。
Science. 2018 Jan 18. pii: eaar3247. Fig 2C.
考虑到癌症分期，则CancerSEEK在相对较晚的III期患者中表现最好，中位灵敏度有78%，而对样本中占比最多的II期患者，中位灵敏度为73%，对I期则只有43%。而在I期患者中，对肝癌的灵敏度为100%，最低的是食管癌，20%。
Science. 2018 Jan 18. pii: eaar3247. Fig 2B.
利用检测到的ctDNA突变和蛋白水平，再加上患者性别，而没有其他临床信息的情况下，研究者使用监督式机器学习算法，能将癌症原发灶的定位局限到2个解剖位置，中位灵敏度为83%。而局限于一种组织来源时，中位灵敏度为63%。
Science. 2018 Jan 18. pii: eaar3247. Fig 3.
浅蓝色为第一预测癌种的灵敏度，深蓝+浅蓝色为两个预测位点的灵敏度。各癌种之间也有不小的差别，对第一预测癌种来说，结直肠癌最好，而肺癌最低。如前边提到的，驱动基因并不一定是组织特异的，所以这些定位信息大多来自蛋白志标记物。
革命尚未成功
这项研究当然还处在概念阶段，学者们也议论纷纷。它带来新的希望，却也未尽如人意，比如对I期癌症的灵敏度只有43%，这离早期筛查的目标还有相当的距离。
作者们也注意到一些局限性，比如纳入的都是患有已知癌症的人，而在真实的筛查情境中，会有更多疾病进展不那么重的患者，其灵敏度未必会有此报告中的那么高。相应的，在健康对照受试者中测试的特异性在真实筛查中也许会打折，一些患有炎症、出现组织损伤的患者也可能释放这些标记物，造成假阳性。此外，没有独立验证集也是一个缺憾。
此外，作者们也担心所选的样本未能代表美国的总体人群，经过发病率加权处理后，总体的灵敏度要降到55%。但有五种癌症相对较高的灵敏度（69% ~ 98%）未受影响，包括卵巢癌、肝癌、胃癌、胰腺癌、食管癌，而这些癌症都还没有针对中风险人群的筛查方法。
尽管如此，这样的数据也已经足够成为进一步研究的依据。意大利Candiolo癌症研究所的研究员Alberto Bardelli说，这项研究很激动人心，它告诉我们，不应将目光集中于一隅，而应该看看血液中能给我们提供的更全面的信息。
这课题值得研究好几年，通讯作者之一Anne Marie Lennon说，我们的目标是要在没有症状的人群中做筛查，就像乳腺X线成像和结肠镜一样。
约翰霍普金斯研究组已经启动了一项课题，与宾州Geisinger卫生系统合作，在从未诊断过癌症的上万志愿者中测试CancerSEEK的效率，为期5年。一些研究者表示期待，但仍希望能在新的数据集中验证之后，还有前瞻性研究来评估是否对生存率有所改善。
参考资料：
1. Cohen, J. D. et al. Detection and localization of surgically resectable cancers with a multi-analyte blood test. Science eaar3247 (2018).
2．https://www.medscape.com/viewarticle/891491
3．http://www.nature.com/articles/d41586-018-00926-5
4．Siegel, R. L., Miller, K. D. & Jemal, A. Cancer Statistics, 2017. CA Cancer J Clin 67, 7–30 (2017).
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