CTC是指由于细胞脱落、手术操作等内外部因素导致的从原始肿块或转移灶上掉落至外周血循环中的肿瘤细胞。血液是重要的转移途径，在血液中检测到的CTC有着重要的意义^[2]。此外，CTC还为我们提供了一个从细胞层面或者亚细胞层面分析肿瘤细胞的机会，包括对肿瘤细胞的形态学观察、异质性研究及DNA、RNA、蛋白质分析，甚至可体外培养用于肿瘤耐药性研究^[3]。

CTC计数对肺癌的早期诊断、疗效及预后评估都有重要意义。Ilie等^[4]对168例无肺癌临床症状、肺癌血清标志物无异常、肺部CT未发现结节的慢性阻塞性肺疾病患者的外周血进行了CTC检测，5例(3%)发现了恶性的CTC。而这5例患者在平均3.2年的时间内，肺部CT上都发现了结节；手术后病理显示4例为腺癌，1例为鳞癌，肿瘤平均直径为1.7 cm，分期均为1A期。5例患者接受手术后不需后续治疗。这说明CTC对肺癌早期诊断和筛查有重要意义。Dorsey等^[5]对23例放疗前的非小细胞肺癌(NSCLC)患者进行了外周血CTC检测，15例(65%)发现了CTC，平均值为62.7个/ml。在放疗过程中这些患者外周血CTC的平均值降至9.4个/ml，而放疗后则降至0.6个/ml。有1例患者在放疗后血液中CTC值不降反升，由198.5个/ml升至545.0个/ml，该患者在放疗后出现了转移。这说明外周血CTC值对评估肺癌疗效有一定帮助。Hou等^[6]以50个/7.5 ml为界，将小细胞肺癌(SCLC)患者分为"有利的" (CTC<50个/7.5 ml)和"无利的" (CTC>50个/7.5 ml)两组，随访结果显示有利患者的总生存期(OS)要长于无利患者(11.5比5.4个月，P<0.001)。另外，一个化疗周期后血浆CTC计数在有利范围内的患者OS长于无利范围的患者(10.4比4.1个月);一个化疗周期之后血浆CTC计数从无利范围下降至有利范围者的OS长于未下降至有利范围者(5.0比4.1个月)。说明外周血CTC的计数降低可作为提示预后的因素。

CTC进行体外培养所得的标本，可较好地评估肿瘤对治疗的反应。Hodgkinson等^[7]证实，从未经过化疗的进展期SCLC患者外周血中获得的CTC可在免疫缺陷小鼠体内产生肿瘤，即CTC移植瘤(CDX)。研究者们对4组CDX标本及与之对应的临床所得标本进行了病理学和免疫组织化学分析，均发现了典型的SCLC形态学特点，且小鼠体内的CDX可以真实地显示提供CTC患者的肿瘤对顺铂和足叶乙甙治疗的反应。说明CTC的体外培养可作为一种分析肿瘤特性的手段。同时，CTC的基因分析也有重要意义。Maheswaran等^[8]通过对12例表皮生长因子受体(EGFR)基因突变型肺癌患者CTC基因分析，发现其中11例患者CTC有EGFR基因突变，并且通过对CTC的基因分析可发现T790M耐药性突变，提示CTC有望作为一种对肿瘤基因实时的动态检测手段应用于临床。

此外，CTC的单细胞测序也在飞速发展。Ni等^[9]对7例肺腺癌患者(其中1例合并了腺癌及SCLC，还有1例由腺癌表型转化为SCLC)和4例SCLC患者的单个CTC进行了全基因组测序，发现一些重要基因的突变如EGFR基因、磷脂酰肌醇－3－激酶(PIK3CA)基因及肿瘤蛋白、视网膜母细胞瘤基因1基因都可在CTC中测得。

坏死或凋亡的细胞会释放DNA到血液中，这些DNA可以从血浆中分离出来，被称为循环游离DNA(cfDNA)，而在肿瘤患者的血液中，一部分cfDNA来自死亡的肿瘤细胞，这部分DNA就被定义为ctDNA^[10]。

ctDNA为EGFR基因突变检测提供了一个简便的新方法，也可作为EGFRT790M突变的监测手段。Mok等^[11]对238例肺癌患者的组织标本及血液标本进行配对，并检测其EGFR基因突变情况，发现与组织标本相比，血液标本检测的敏感度和特异度分别为75%和96%，说明血液标本与组织标本具有较高的一致性；他们还以血浆ctDNA EGFR突变状态为分类标准，将患者分为突变阳性组和阴性组，两组患者均进行厄洛替尼以及安慰剂治疗，分别计算各组无进展生存期(PFS)和OS，可得到与以组织标本分类相似的结果，说明血液标本与临床治疗相关性好；此外，他们还发现，第3个化疗周期后血液标本未测得EGFR突变者预后要好于测得EGFR突变者。这说明血液标本的动态变化可作为一个可靠的指标，用于临床监测治疗的疗效，并预测疾病的发展。Zheng等^[12]对318例NSCLC患者进行研究，发现117例患者获得了酪氨酸激酶抑制剂(TKI)耐药性，其中55例可在ctDNA中测得EGFR 20号外显子第90位密码子错义突变(T790M突变)。随访后发现近一半的ctDNA T790M突变阳性患者提前约2.2个月达到疾病进展，且在接受TKI治疗后，ctDNA T790M突变阳性组的中位OS为26.9个月，而ctDNA T790M突变阴性患者至研究结束大部分仍存活(P=0.048 9)。这项研究证实了血浆样本可作为接受TKI治疗患者的疗效监测手段，且血浆ctDNA T790M突变阳性可作为预后差的标志。

欧洲药品管理局2014年9月批准当难以获得肿瘤组织样本时，可采用外周血ctDNA作为补充标准评估EGFR基因突变状态^[13]；2015年2月，中国国家食品药品监督管理总局(CFDA)已批准吉非替尼说明书更新，在推荐所有NSCLC患者的肿瘤组织都应进行EGFR突变检测的基础上，如果肿瘤标本不可评估，则可使用从血液(血浆)标本中获得的ctDNA进行评估。另外，我国NSCLC血液EGFR基因突变检测中国专家共识指出：当肿瘤组织难以获取时，血液是EGFR基因突变检测合适的替代生物材料，也是对可疑组织检测结果的补充^[14]。

近年来基于ctDNA的二代测序(NGS)技术也逐渐成熟。NGS可同时对数百万条DNA模版进行测序，大大提高了测序效率，降低测序成本。Newman等^[15]提出了一种改良的NGS测序法，称之为癌症深度测序个体化分析(CAPP－Seq)。他们认为CAPP－Seq的检测效能并不低于肿瘤活检，并能准确测定肺癌的基因型。Xu等^[16]利用NGS平台，对42例进展期NSCLC患者的肿瘤DNA及ctDNA进行对比，发现EGFR、鼠类肉瘤病毒癌基因、PIK3CA和肿瘤蛋白这几种肺癌驱动基因在肿瘤DNA及ctDNA中的相似性达76%。说明二代测序技术在ctDNA测序中的应用可使ctDNA更大地发挥其价值。

循环肿瘤核酸除ctDNA外，还有ctRNA。肿瘤相关RNA可由多种途径释放入血，而血小板可螯合这部分RNA产生基于肿瘤血小板(TEPs)^[17]。此外循环非编码RNA(ncRNA)，如微小RNA(miRNA)、长链ncRNA也是ctRNA的一部分。

间变性淋巴瘤激酶(ALK)基因重排的NSCLC对ALK－TKIs抑制剂克唑替尼具有很高的敏感性，而血小板是一个很好的检测ALK基因重排的介质。Nilsson等^[18]对29例具有棘皮动物微管结合蛋白样4(EML4)－ALK基因重排并且使用克唑替尼进行治疗的NSCLC患者进行研究，结果显示用血小板检测EML4－ALK基因重排的敏感度和特异度分别为65%和100%。此外，在这29例患者中，从血小板中发现EML4－ALK重排的患者PFS为3.7个月，而未发现EML4－ALK重排的患者PFS为16个月(P=0.02)。这说明血小板有望成为一种相对无创的检测EML4－ALK基因重排的手段，并可有效地监控和预测克唑替尼的疗效。

肺癌患者外周血中ncRNA的表达量及表达水平都与健康对照有所差别。Chen等^[19]对NSCLC患者血清miRNA进行表达谱分析，发现与健康对照组相比，NSCLC患者血清中缺失的miRNA有28种，而有63种新出现的miRNA。这种差异可用来区分患病个体与健康个体。Weber等^[20]发现NSCLC患者外周血中长链ncRNA人肺腺癌转移相关转录本1 (MALAT1)的表达水平与健康对照不同，用MALAT1区分NSCLC患者与健康个体的敏感度为56%，特异度为96%；提示长链ncRNA有望成为肺癌的新型生物标志物。

外泌体是指生理或病理状态下的细胞释放的具有脂质双层膜结构的小囊泡，直径40~100 nm，内含大量细胞来源的分子如RNA、DNA和蛋白质等。肿瘤细胞可通过释放外泌体与肿瘤微环境中的其他细胞相互作用；而外泌体在肿瘤的进展，转移血管生成，免疫逃避等过程中都发挥着重要作用^[21]。由于外泌体内含大量生物信息分子，且被脂质双层膜结构包裹，相对稳定，所以分离外泌体并对其内含物进行分析相对简单。研究发现，虽然生理和病理状态下的许多种细胞都可释放外泌体，但各种类型的细胞释放的外泌体中有一些共同蛋白质分子，如CD63、CD81、CD9、肿瘤易感基因－101蛋白、凋亡基因－2受体相互作用蛋白及热休克蛋白70，因此可以这些蛋白质为标志识别外泌体^[22]。

肺癌细胞释放的外泌体miRNA与正常肺组织释放的外泌体miRNA有很大不同^[23]，所以外泌体有潜力成为血液中生物标志物。Munagala等^[24]在对小鼠模型研究中发现，复发肺癌小鼠肿瘤细胞中miRNA－21和miRNA－155水平相较于原发肺癌患者明显上调，这两种miRNA在复发肺癌小鼠外泌体中含量也有所增加。此外，复发肺癌小鼠肿瘤细胞中多种疾病标志物表达增加，同时外泌体中这些蛋白表达也增加。这提示外泌体可作为一种血液标志物反应肿瘤细胞状态。

分泌蛋白质组是指活细胞所分泌的大量的、复杂的蛋白质分子，广义上的分泌蛋白质组还包括活细胞表面掉落的蛋白质分子。这些蛋白质在细胞间的信号传导、细胞间交流以及细胞的迁徙中都发挥着重要的作用^[25]。

相比于细胞蛋白质组，分泌蛋白质组的优势在于其在血液中可测，因此分泌蛋白质组可作为血液中的肿瘤标志物。另外，分泌蛋白质组还可为研究肿瘤微环境、细胞间的相互作用及肿瘤转移和侵袭的机制提供重要的平台^[26]。目前肺癌中应用的分泌蛋白质组来源的血液生物标志物有：癌胚抗原、细胞角蛋白19片段、组织多肽抗原、胃泌素释放前体肽、神经特异性烯醇及肿瘤M2型丙酮酸激酶^[27]。

微粒指在细胞活化过程中或细胞凋亡早期由细胞内向细胞外排放的细胞膜包裹的微粒，其直径在100~1 000 nm，微粒与外泌体最大的不同之处在于微粒含有其所来源的细胞的表面标志物而外泌体不含有^[28]。微粒可从全血、血浆、血清中被分离出来，taMPs则是由肿瘤细胞排放至血液中的微粒。

Willms等^[28]提出taMPs可作为新的肿瘤血液标志物。他们对52例结肠癌患者，40例NSCLC患者及11例胰腺癌患者进行研究，以55名健康个体及43例结节性甲状腺肿患者作为阴性对照，发现肿瘤患者外周循环中EpCAM⁺及EpCAM⁺CD147⁺的taMPs显著升高，而恶性肿瘤患者外周循环中的EpCAM⁺CD147⁺又明显高于结节性甲状腺肿患者，且EpCAM⁺CD147⁺含量与结肠癌肿块的大小有很强的相关性。他们认为，EpCAM⁺CD147⁺双阳性的taMPs可作为新的，用与筛查、诊断肿瘤以及监测肿瘤疗效的参数。