循环肿瘤细胞 (Circulating Tumor Cells, CTC) 是指在肿瘤形成和进展过程中从原发灶或转移灶脱落直接进入血液循环或经淋巴系统进入血液循环的肿瘤细胞，能够真实反应肿瘤负荷，也是癌症复发、转移的主要元凶。
CTC 1.0时代：
2004年强生CellSearch 的CTC检测技术被FDA认证后，开启了CellSearch 时代，CTC相关临床检测应用进展迅猛开展。
至今为止，CTC检测已经被写入多个指南和共识。例如：美国癌症联合委员会（AJCC）2010年制定的《Cancer Staging Manuel》《肿瘤分期指南》对TNM分期做了完善，将CTC作为一个新的M分期标准，在M0和M1之间增加了cM0(i+)。2019年4月12日，CTC首次写入中国临床肿瘤学会（CSCO）指南，“CTC是指从从恶性肿瘤原发部位脱落，通过血管或淋巴系统进入到血液循环的细胞，它能够反映肿瘤组织的情况，也可以用无创方式替代组织样本进行病理诊断、疾病监测、分子测序等，不仅可以动态监测，还可以判断预后。
CellSearch至今为止没有被广泛应用，不仅因为其临床灵敏度过低，而且只能计数，无法进行有效的下游分析。
CTC 2.0新时代：
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。因此，CTC不仅仅是一个标志物，同时也可能是药物的靶点。
2022年5月，FDA授予ANGLE plc循环肿瘤细胞（CTC）富集系统应用在转移性乳腺癌突破性产品认定。自2004年FDA批准Cellsearch可以用于检测转移性乳腺癌以来，近20年，再无其他任何CTC相关产品获得FDA批准。此次ANGLE plc产品获批是FDA有史以来第一个把CTC用于后续分析的认可，不仅是标志CTC领域应用突破，诸如靶点发现，用药指导等，还标志着CTC下游应用新时代的到来。
Labyrinth®微流控芯片源于美国密歇根大学非接触性细胞分离技术，利用多重流体力学原理，可将具有不同物理特性的细胞进行高通量富集纯化。CTC 的细胞大小及细胞核比例都比普通血球细胞大，利用 Labyrinth® 微流控芯片可将 CTC 与普通血球细胞区分开来，十五分钟内即可得到高纯度的活细胞悬液，用于进行下游多组学分析。
疗效评估
这项研究通过Labyrinth分离肝癌患者CTC，在88.1% HCC病患（n=42）中检测出CTC, 包含75% 早期（TNM0/I , n=16）和96.2% 晚期（TNM II -IV, n=26）病患，并发现CTC数量与TNM肿瘤分期具有显著关系。
引用：Wan S, Kim TH, Smith KJ, Delaney R, Park GS, Guo H, Lin E, Plegue T, Kuo N, Steffes J, Leu C, Simeone DM, Razimulava N, Parikh ND, Nagrath S, Welling TH. New Labyrinth Microfluidic Device Detects Circulating Tumor Cells Expressing Cancer Stem Cell Marker and Circulating Tumor Microemboli in Hepatocellular Carcinoma. Sci Rep. 2019 Dec 9;9(1):18575. doi: 10.1038/s41598-019-54960-y. PMID: 31819089; PMCID: PMC6901480.
该患者在进入这次研究之前，已经历4次顺铂/吉西他滨（cisplatin/gemcitabine）化疗周期，癌症依然恶化。经检测发现有EGFR突变，随后接受厄洛替尼（erlotinib），阿法替尼（afatinib），奥西替尼（osimertinib）（由于治疗的耐受性，也接受了各种酪氨酸激酶抑制剂-TKI）。随着病情进一步恶化，她接受了卡铂（carboplatin）/培美曲塞（pemetrexed）化疗以及脑部转移癌的放疗。那之后，她又接受了培美曲塞化疗。和第一次随访相比，第二和第三次随访监测到CTC数量更加多（反映治疗中病情的恶化）。183天以后（在第二和第三次随访之间），脑部核磁共振显示在左额叶和顶叶之间的病灶间隔增大，并且新的5mm大小病灶在左后颅窝被发现，随后接受脑部立体定向放疗。对比上次随访，她的CTC数量有所增加。400天后，脑部MRI显示上次放疗已有所成效。之前所提及的肿瘤以及具有侵袭性肿瘤病灶轻微减小，并且水肿状态也有所减轻，并且她体内CTC数量大幅度减少。425天之后，她内体CTC数量再次增加，直到接受培美曲塞化疗，她的CTC数量再无增加并且有所下降。总结，CTC数量可跟踪病人肿瘤发展状况。
引用：Wan S, Kim TH, Smith KJ, Delaney R, Park GS, Guo H, Lin E, Plegue T, Kuo N, Steffes J, Leu C, Simeone DM, Razimulava N, Parikh ND, Nagrath S, Welling TH. New Labyrinth Microfluidic Device Detects Circulating Tumor Cells Expressing Cancer Stem Cell Marker and Circulating Tumor Microemboli in Hepatocellular Carcinoma. Sci Rep. 2019 Dec 9;9(1):18575. doi: 10.1038/s41598-019-54960-y. PMID: 31819089; PMCID: PMC6901480.
综上所述：液体活检不仅可以临床治疗中长期使用，用于评估疗效，还可避免传统穿刺活检伴随的穿刺性伤害。
辅助靶向用药
单细胞测序
这项研究利用Labyrinth分离转移性乳腺癌患者CTC，成功从21个乳腺癌患者样本中成功获得666个CTC。通过单细胞测序，这些CTC被检测出ER, PR, AR以及HER2突变，确定了激素和靶向治疗的乳腺癌药物靶标，可帮助病患确认靶向药治疗方案。
引用：Cheng YH, Chen YC, Lin E, Brien R, Jung S, Chen YT, Lee W, Hao Z, Sahoo S, Min Kang H, Cong J, Burness M, Nagrath S, S Wicha M, Yoon E. Hydro-Seq enables contamination-free high-throughput single-cell RNA-sequencing for circulating tumor cells. Nat Commun. 2019 May 15;10(1):2163. doi: 10.1038/s41467-019-10122-2. PMID: 31092822; PMCID: PMC6520360.
由于肿瘤空间异质性，穿刺活检获得分子信息可能不全面，丢失某些重要且稀有亚型分类。另外，穿刺活检并不适合长期监控及分析肿瘤细胞异质性及耐药性。这项研究利用Labyrinth富集6位EGFR突变NSCLC病患血液中的CTC，并使用dPCR分析，发现病患之间的CTC具有异质性。
引用：Owen S, Lo TW, Fouladdel S, Zeinali M, Keller E, Azizi E, Ramnath N, Nagrath S. Simultaneous Single Cell Gene Expression and EGFR Mutation Analysis of Circulating Tumor Cells Reveals Distinct Phenotypes in NSCLC. Adv Biosyst. 2020 Aug;4(8):e2000110. doi: 10.1002/adbi.202000110. Epub 2020 Jul 23. PMID: 32700450; PMCID: PMC7883301.
在许多癌症中，由于基因的不稳定性以及治疗后肿瘤产生的突变，实时的CTC监控肿瘤变化可以及时制定最佳的治疗方案，改善病患预后。例如：MASI是预后不良的标志，并且经常在EGFR中发现。拥有MASI的细胞系会对吉非替尼（Gefitinib）极其敏感，经过TKI方案治疗，病患的PFS大幅增加。CTC单细胞测序能够更早的发现稀有的导致治疗无效的亚群，从而提供更加精准的治疗方案。
药敏测试（CTC细胞株）
本次研究成功从3位晚期胰腺癌患者体外培育出CTC细胞珠，并对这些细胞株进行吉西他滨（Gemcitabine）和5-Fluorouracil的药敏测试。CTC细胞株显示出药物敏感性的差异，突出了使用该平台进行药物筛选以确定患者可能对哪种治疗有反应的潜力。
引用：Rivera-Báez L, Lohse I, Lin E, Raghavan S, Owen S, Harouaka R, Herman K, Mehta G, Lawrence TS, Morgan MA, Cuneo KC, Nagrath S. Expansion of Circulating Tumor Cells from Patients with Locally Advanced Pancreatic Cancer Enable Patient Derived Xenografts and Functional Studies for Personalized Medicine. Cancers (Basel). 2020 Apr 20;12(4):1011. doi: 10.3390/cancers12041011. PMID: 32326109; PMCID: PMC7225920.
上述多项莱博睿思研究成果论文均体现出CTC新时代已经到来，并且预示着精准医疗的大门开启。