综述：改变癌症诊断方式：液体活检和表观遗传标记物的出现

《MedComm》：Transforming Cancer Diagnostics: The Emergence of Liquid Biopsy and Epigenetic Markers

　　液态活检通过检测循环肿瘤DNA、组蛋白修饰和非编码RNA等表观遗传学标志物，为癌症的早期诊断、预后评估和治疗监测提供非侵入性解决方案。DNA甲基化异常（如CDKN2A、RASSF1A超甲基化）和组蛋白修饰（如H3K27me3、H3K18ac）揭示肿瘤发生机制，而miRNAs（如miR-21、miR-34a）和lncRNAs（如MALAT1、HOTAIR）则通过调控基因表达影响肿瘤进展。检测技术包括bisulfite测序、ChIP-seq、RNA测序及表面增强拉曼光谱等，但仍面临灵敏度、标准化和生物变异性挑战。临床研究（如NCT04190056、NCT02827838）验证其应用潜力，未来结合多组学分析和AI技术可进一步提升精准医疗水平。

　　液态活检作为一种非侵入性的癌症诊断和监测手段，正在迅速改变肿瘤学的实践方式。这种方法通过分析血液、尿液、唾液等生物液体中的循环肿瘤DNA（ctDNA）、循环肿瘤细胞（CTCs）、外泌体、非编码RNA（ncRNA）等生物标志物，提供关于肿瘤异质性和动态变化的实时信息。这些生物标志物包括DNA甲基化模式、组蛋白修饰（如H3K27me3、H3K18ac）以及非编码RNA（如miRNA、lncRNA），它们在癌症的早期检测、预后评估和治疗反应监测中发挥着关键作用。液态活检的优势在于其非侵入性、可重复性以及对肿瘤微环境的广泛反映，使其成为精准医疗的重要工具。

DNA甲基化是癌症诊断中最广泛研究的表观遗传标记之一。它指的是在DNA分子的胞嘧啶核苷酸的5-碳位点添加一个甲基基团（–CH?），通常发生在CpG二核苷酸区域，尤其是基因启动子附近（图2）。这种甲基化模式能够抑制基因转录，通常通过阻止转录因子结合DNA或招募甲基结合蛋白改变染色质结构来实现。在癌症中，DNA甲基化模式的异常改变是疾病进展的重要标志。例如，肿瘤抑制基因启动子的高甲基化（如CDKN2A、RASSF1A）会导致这些基因的沉默，从而影响细胞周期调控、DNA修复、细胞凋亡等关键过程。而全局低甲基化则可能引发基因组不稳定性，增加癌细胞的增殖能力，这种现象在结直肠癌、肝癌和肺癌等癌症中尤为常见。DNA甲基化标记的稳定性使其成为液态活检中的理想目标，能够用于追踪肿瘤的起源和行为。此外，DNA甲基化模式的变化可以作为癌症诊断、预后评估和治疗反应监测的重要依据。通过液态活检分析cfDNA，可以实现对肿瘤动态的持续监控，从而指导临床治疗策略的调整。

组蛋白修饰在癌症研究中同样发挥着重要作用。这些修饰包括乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化等，影响组蛋白与DNA的相互作用，进而调控染色质结构和基因表达（图3）。在癌症中，特定的组蛋白修饰模式，如H3K18乙酰化（H3K18ac），与不良预后相关，可用于识别特定癌症类型和状态。同时，组蛋白修饰在治疗反应监测中也显示出重要价值。例如，组蛋白去乙酰化酶抑制剂（HDACis）可以直接靶向这些修饰，通过阻止组蛋白去乙酰化，使染色质处于更开放的状态，从而促进基因转录。研究表明，HDACis可以通过多种机制影响MYC等癌基因的表达，这为表观遗传治疗提供了新的思路。

非编码RNA（ncRNA）也在液态活检中扮演着重要角色。miRNA和lncRNA是其中两种主要类型，它们通过调控基因表达在癌症的发生和发展中起关键作用。miRNA通常通过与mRNA结合，使其降解或抑制翻译，从而影响细胞的生长和分化。例如，miR-21作为一种癌基因，能够抑制PTEN和PDCD4等肿瘤抑制基因的表达，促进PI3K/AKT通路的激活，进而促进细胞增殖和存活。相反，miR-15和miR-16则作为肿瘤抑制因子，其表达水平的降低与慢性淋巴细胞白血病和前列腺癌等疾病密切相关。lncRNA如HOTAIR和MALAT1则通过染色质重塑和转录干扰等机制影响基因表达，尤其在转移和肿瘤生长过程中起到关键作用。HOTAIR能够招募PRC2复合物，导致特定基因的沉默，而MALAT1则影响细胞的迁移和侵袭能力。这些非编码RNA的稳定性使其成为液态活检的可靠标记，能够用于癌症的早期检测和动态监测。

尽管液态活检在癌症诊断中展现出巨大的潜力，但其在临床应用中仍面临诸多挑战。例如，DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA的检测面临技术上的复杂性，包括它们在生物流体中的浓度较低，使得直接测量变得困难。此外，检测方法的标准化问题也限制了其广泛使用。为了解决这些问题，研究人员正在探索更先进的分析技术，如改进的NGS和质谱分析，以提高检测的灵敏度和特异性。同时，液态活检的结合应用也正在发展，例如将DNA甲基化与组蛋白修饰或非编码RNA分析相结合，以提高诊断的准确性。

目前，已有超过12项临床研究验证了表观遗传标记在癌症诊断中的实用性。这些研究不仅展示了表观遗传标记在癌症早期检测中的价值，还揭示了它们在预后评估和治疗反应监测中的潜力。未来，随着人工智能（AI）和多组学分析的结合，液态活检有望成为个性化医疗的核心工具。通过整合DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA等数据，AI可以预测肿瘤的演变趋势，并优化个体化治疗方案。此外，随着单细胞表观基因组学的发展，液态活检有望更深入地揭示肿瘤的异质性，从而在早期识别罕见的转移性克隆。

在未来的癌症诊断和治疗中，液态活检将发挥越来越重要的作用。它不仅能够提供关于肿瘤表观遗传状态的实时信息，还能够用于评估治疗反应和预测疾病复发。随着检测技术的不断进步，液态活检的应用范围将进一步扩大，从晚期癌症向早期筛查拓展。此外，研究还在探索其他表观遗传标记，如染色质可及性、DNA构象变化和循环组蛋白等，这些新发现有望提升液态活检的诊断精度和治疗指导能力。

总之，液态活检作为非侵入性诊断工具，为癌症的早期发现、动态监测和个性化治疗提供了全新的视角。DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等表观遗传标记的整合应用，不仅提高了诊断的准确性，还为精准医疗提供了重要的数据支持。未来，随着多组学技术和AI的进一步发展，液态活检有望成为癌症管理的重要组成部分，为患者提供更及时、更精确的诊断和治疗策略。