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热门主题报告 / 癌症研究

本报告由 MaltSci•麦伴科研 基于最新文献和研究成果撰写

癌症早期检测的最新进展是什么？ ​

摘要 ​

癌症早期检测是现代医学研究的重要领域，旨在通过早期识别癌症病变，提高患者的生存率和治疗效果。根据世界卫生组织的统计，癌症已成为全球第二大致死原因，约占所有死亡病例的16%。随着科技的进步和对癌症生物学理解的加深，癌症早期检测技术在过去几十年中取得了显著的进展，包括影像学技术的改进和分子生物学技术的应用。传统影像学技术如CT、MRI和超声在早期癌症检测中仍占据重要地位，但其灵敏度和特异性存在局限性。液体活检和基因组测序等新兴技术的应用逐渐成为研究热点，这些技术通过分析血液或其他体液中的生物标志物，提供更为非侵入性的检测方式。纳米技术和人工智能的结合也为癌症早期检测带来了新的机遇，能够提高检测的准确性和效率。本文综述了癌症早期检测的最新进展，包括传统方法的改进、分子生物学技术的应用、新型生物标志物的发现及其临床应用实例，并讨论了当前面临的挑战及未来的发展方向。通过对现有研究成果的总结，本文旨在为相关领域的研究者和临床医生提供参考，并推动癌症早期检测技术的进一步发展。

大纲 ​

本报告将涉及如下问题的讨论。

  • 1 引言
  • 2 癌症早期检测的传统方法
    • 2.1 影像学技术的进展
    • 2.2 实验室检测方法的更新
  • 3 分子生物学技术在癌症早期检测中的应用
    • 3.1 液体活检的现状与挑战
    • 3.2 基因组测序技术的进步
  • 4 生物标志物的发现与应用
    • 4.1 新型生物标志物的识别
    • 4.2 生物标志物在临床中的应用实例
  • 5 临床试验与实际应用
    • 5.1 重要临床试验的回顾
    • 5.2 技术在实际医疗中的影响
  • 6 当前挑战与未来方向
    • 6.1 早期检测技术的局限性
    • 6.2 未来研究的重点领域
  • 7 总结

1 引言 ​

癌症早期检测是现代医学研究的重要领域，旨在通过早期识别癌症病变，提高患者的生存率和治疗效果。根据世界卫生组织的统计，癌症已经成为全球第二大致死原因，约占所有死亡病例的16%[1]。随着科技的进步和对癌症生物学理解的加深，癌症早期检测技术在过去几十年中取得了显著的进展。这些进展不仅包括传统影像学技术的改进，如计算机断层扫描（CT）、磁共振成像（MRI）和超声等，还涵盖了分子生物学技术的应用，如液体活检、基因组测序和生物标志物的发现[2][3]。通过这些技术的结合，临床医生能够更早、更准确地识别癌症，从而为患者提供更有效的治疗方案。

研究癌症早期检测的重要性不言而喻。早期发现癌症可以显著提高患者的生存率，许多癌症在早期阶段治疗效果更佳，且副作用较小[4]。例如，乳腺癌和宫颈癌的早期筛查已经被证明能够降低死亡率，推动了相关筛查技术的发展[5]。然而，尽管现有技术不断进步，癌症的早期检测仍面临诸多挑战，包括检测的灵敏度、特异性以及在不同人群中的适用性等问题[3][6]。

目前，癌症早期检测的研究现状显示，传统的影像学和组织活检方法仍然是主要的诊断手段，但它们在灵敏度和便捷性方面存在局限性[7]。近年来，液体活检和分子生物学技术的应用逐渐成为研究热点，这些技术通过分析血液或其他体液中的生物标志物，能够提供更为非侵入性的检测方式，且在早期癌症诊断中显示出良好的前景[8][9]。此外，纳米技术和人工智能的结合也为癌症早期检测带来了新的机遇，能够提高检测的准确性和效率[1][7]。

本综述报告将围绕癌症早期检测的最新进展展开，具体内容组织如下：首先，介绍癌症早期检测的传统方法，包括影像学技术的进展和实验室检测方法的更新。其次，探讨分子生物学技术在癌症早期检测中的应用，重点分析液体活检的现状与挑战，以及基因组测序技术的进步。接着，分析新型生物标志物的发现与应用，特别是在临床中的应用实例。随后，回顾重要临床试验的结果及其在实际医疗中的影响。最后，讨论当前面临的挑战及未来的发展方向，展望早期检测技术在临床应用中的潜力和前景。

通过对现有研究成果的总结，本文旨在为相关领域的研究者和临床医生提供参考，并推动癌症早期检测技术的进一步发展，为提升患者的生存率和生活质量做出贡献。

2 癌症早期检测的传统方法 ​

2.1 影像学技术的进展 ​

癌症早期检测的进展主要体现在影像学技术的创新与应用上，这些技术不仅提高了检测的准确性和敏感性，还为个性化医疗提供了可能性。近年来，随着技术的不断发展，多种新型影像学技术被提出并应用于癌症的早期诊断。

首先，反射共聚焦显微镜（RCM）、光学相干断层扫描（OCT）、磁共振成像（MRI）、近红外（NIR）生物成像、正电子发射断层扫描（PET）等新兴光学成像方式为皮肤癌的早期检测提供了非侵入性的数据支持。这些技术能够观察血流、免疫细胞激活和肿瘤能量代谢等动态过程，这些信息对疾病的演变至关重要[10]。

其次，微波成像技术因其无电离、非侵入和成本效益高的特性，成为乳腺癌检测的有前景的方法。近年来，微波成像与机器学习技术的结合，使得乳腺肿瘤的快速识别和分类成为可能。微波成像的应用不仅提高了检测的准确性，还为早期诊断和治疗提供了新的可能性[11]。

此外，光学分子成像作为一种新兴技术，能够利用靶向的光学对比剂特异性标记癌症的细胞外和细胞内生物标志物。这种成像方式能够实时获取高空间分辨率的图像，帮助早期癌症的检测、靶向治疗的选择以及治疗效果的快速评估[12]。

另外，太赫兹（THz）成像技术在癌症检测中的应用也逐渐受到关注。THz成像能够提供无标签、无电离、非侵入性的早期癌症检测，主要依赖于癌组织与正常组织之间的折射率、吸收系数和介电特性差异[13]。这些技术的结合与优化，为癌症检测提供了更为丰富的信息和更高的准确性。

在低资源环境中，集成人工智能的光学成像技术也展现出良好的应用前景。这些技术能够在现场提供快速、非侵入且准确的癌症检测，显著改善全球癌症护理的现状[14]。此外，智能手机成像系统的出现，结合人工智能算法，使得癌症的早期检测变得更加便捷和可及，尽管面临图像质量和计算能力的挑战，但这些技术的发展为癌症检测带来了新的机遇[1]。

综上所述，影像学技术的不断进步为癌症的早期检测提供了新的可能性和方向，涵盖了从传统成像方法到新兴技术的广泛应用，推动了个性化医疗的发展。

2.2 实验室检测方法的更新 ​

癌症早期检测是现代肿瘤学中的一个重要研究领域，随着科技的进步，多个新兴技术不断涌现，极大地推动了癌症早期诊断的效率和准确性。近年来的研究表明，传统的癌症检测方法面临着许多局限性，促使科学家们探索更为先进的检测技术。

在传统方法方面，癌症检测主要依赖于影像学检查、组织活检和肿瘤生物标志物检测等技术。然而，这些方法通常存在侵入性强、成本高和检测效率低等问题。比如，影像学检查虽然能够发现肿瘤，但在早期阶段可能难以区分良性和恶性病变；而组织活检则可能因为样本采集不充分而导致假阴性结果[8]。

近年来，循环肿瘤DNA（ctDNA）作为一种新兴的生物标志物，因其高灵敏度、高特异性和非侵入性等优点而备受关注。ctDNA通过细胞凋亡、坏死和肿瘤细胞释放的外泌体进入血液循环，能够携带甲基化、突变、基因重排和微卫星不稳定性等多种修饰信息[8]。然而，传统基因检测技术在实时、低成本和便携性方面仍存在困难。为此，电化学生物传感器的开发为ctDNA的检测提供了新的解决方案，具有成本低、特异性高和灵敏度强等优势[8]。

另外，外泌体（EVs）作为细胞分泌的磷脂双层小泡，在癌症的发展和转移中扮演重要角色。液体活检技术的快速发展使得EV的货物内容分析成为可能，这为实时监测癌症进展和早期诊断提供了新机会[5]。尽管目前EV检测技术在临床转化中仍面临许多挑战，但新兴的EV分离和检测技术正在不断取得进展，为临床应用铺平道路[5]。

在生物标志物方面，新的研究显示，除了ctDNA和外泌体，微小RNA（miRNA）、免疫治疗生物标志物等也显示出在早期癌症检测中的潜力。液体活检、纳米生物传感器、人工智能和下一代测序（NGS）等技术正在变革生物标志物的发现和应用。这些技术虽然在灵敏度和特异性方面存在挑战，但它们的出现为早期癌症检测提供了新的思路[15]。

总的来说，癌症早期检测领域的最新进展主要集中在非侵入性检测技术的开发和应用上，这些新技术的出现有望显著提高癌症的早期发现率，从而改善患者的预后和生存率。未来的研究应继续聚焦于克服现有技术的局限性，推动多学科合作，并制定标准化协议，以增强这些方法的临床实用性[3]。

3 分子生物学技术在癌症早期检测中的应用 ​

3.1 液体活检的现状与挑战 ​

液体活检作为一种创新的癌症早期检测技术，近年来在分子生物学领域取得了显著进展。液体活检通过分析体液中的循环肿瘤细胞、DNA、RNA及其他生物标志物，提供了一种非侵入性的方法用于早期癌症检测和监测。这一技术有潜力通过实时分析肿瘤动态，帮助实现个性化治疗，从而改变精准肿瘤学的格局[16]。

当前，液体活检的研究涵盖了多种方法，包括对微小残留病的检测、肿瘤演变的追踪，以及将液体活检与其他诊断手段相结合，以提高精准肿瘤学的效果[17]。在这一领域，技术挑战主要集中在提高检测的灵敏度和特异性、解读肿瘤异质性下的结果，以及确保测试的可及性和经济性[16]。

近年来，随着纳米技术和微流体技术的发展，液体活检的准确性和效率得到了显著提升。微流体技术允许实时观察并实现对各种生物标志物的精确、灵敏检测，尤其是在早期癌症诊断中[18]。此外，新的多分析物液体活检面板的早期结果显示出它们在癌症检测和管理中的潜在变革作用，但仍需进行全面的临床验证[19]。

在液体活检的具体应用中，循环肿瘤DNA（ctDNA）作为一种重要的生物标志物，能够提供肿瘤的分子特征，有助于早期癌症筛查和监测[20]。尽管许多ctDNA测序方法具备足够的灵敏度以检测早期癌症中的极低突变频率，但在实际人群筛查中的有效实施仍面临挑战[20]。

然而，液体活检的临床应用也存在一些挑战，例如灵敏度、特异性、肿瘤异质性、缺乏标准化协议、相对较高的成本、复杂的结果解读以及隐私问题，这些都可能阻碍其在临床实践中的广泛采用[3]。尽管如此，随着人工智能、纳米技术和多组学策略的进步，液体活检在癌症早期检测和个性化治疗中的应用前景依然乐观[3]。

综上所述，液体活检在癌症早期检测中的现状和挑战主要体现在技术进步、应用潜力和临床障碍之间的动态平衡。未来的发展需要通过持续的创新和跨学科的合作，以实现液体活检在改善癌症早期检测、治疗和监测方面的潜力。

3.2 基因组测序技术的进步 ​

近年来，癌症早期检测领域取得了显著的进展，特别是在基因组测序技术方面。这些技术的进步不仅提高了对癌症基因组的理解，也为早期诊断和个性化治疗策略提供了重要工具。

首先，下一代测序（NGS）技术的出现使得癌症基因组研究发生了根本性的变化。通过高通量测序，研究人员能够高效地检测到癌症细胞中的遗传、基因组和表观基因组改变，包括单核苷酸突变、小插入和缺失、染色体重排、拷贝数变异和DNA甲基化等[21]。这种技术的进步使得对癌症基因组的全面分析成为可能，从而显著提高了对癌症生物学的理解[22]。

其次，随着基因组测序技术的不断进步，临床上对癌症的基因组分析已逐渐成为常规护理的一部分。早期的基因组分析主要集中在特定基因的靶向分析，而现在的技术创新和测序成本的降低，使得肿瘤全基因组测序成为实际的临床检测手段[23]。这种转变使得医生能够更全面地了解肿瘤的基因组特征，从而识别新的分子驱动因子并促进治疗的进步。

此外，研究表明，基因组学和计算生物学的进展为理解癌症发生的最早分子事件提供了前所未有的机会，这使得新策略的开发成为可能，从而改善癌症的预防和早期检测[24]。例如，新的大数据基因组方法有望加速癌症的预防、筛查和早期检测的进展，这些方法在多种肿瘤类型中显示出巨大的潜力[24]。

最后，单细胞测序技术的最新进展也为癌症早期检测提供了新的视角。这种技术能够揭示肿瘤内的细胞异质性、克隆演化、治疗抵抗的发展以及稀有肿瘤细胞群体的检测[25]。通过对单个细胞的深入分析，研究人员能够更好地理解肿瘤的复杂性，从而为精准医疗奠定基础。

综上所述，基因组测序技术的进步在癌症早期检测中发挥了重要作用，推动了对癌症生物学的深入理解，并为个性化治疗策略的开发提供了支持。随着技术的不断演进，未来在癌症早期检测和治疗中的应用前景将更加广阔。

4 生物标志物的发现与应用 ​

4.1 新型生物标志物的识别 ​

在癌症早期检测领域，生物标志物的发现与应用正经历着快速的发展。近年来的研究集中在新型生物标志物的识别上，这些标志物不仅能够提高癌症的早期诊断率，还能够改善患者的治疗结果和生存率。

新兴的生物标志物包括循环肿瘤DNA（ctDNA）、外泌体、液体活检、微小RNA（miRNAs）以及免疫治疗生物标志物等，这些标志物在早期癌症检测中显示出良好的潜力[15]。液体活检的技术正在改变生物标志物的发现和应用，能够提供非侵入性、有效且可靠的癌症早期识别方法[26]。例如，ctDNA作为一种新兴的生物标志物，尽管存在浓度低和碎片化等挑战，但其在癌症早期检测中的应用前景广阔[15]。

此外，纳米材料基的生物传感器在癌症诊断中也表现出重要的应用价值。这些传感器利用金属纳米颗粒、量子点等纳米材料，能够放大信号，提高检测灵敏度，使其在早期癌症检测中更为有效[27]。纳米生物传感器不仅能够快速识别生物标志物，还具备适应性和多重检测的潜力，进一步推动了癌症诊断和治疗策略的进展[28]。

在具体的生物标志物方面，研究者们已识别出多种与癌症相关的关键生物标志物，如CA15-3、GPC3、CA-125、PSA、miR-21等，这些标志物在不同类型的癌症中具有重要的诊断价值[27]。此外，ctDNA作为早期诊断标志物的潜力也在不断被挖掘，研究显示它能够在生物样本中以低水平被检测到，这为癌症的早期发现提供了新的方向[29]。

在技术创新方面，近年来的研究还强调了多学科合作的重要性，以解决当前在生物标志物识别和临床应用中遇到的挑战。研究者们呼吁制定标准化的检测协议，以提高这些新型生物标志物在临床中的应用效率和可及性[15]。同时，人工智能和下一代测序（NGS）等技术的应用也为生物标志物的发现提供了新的机遇，推动了癌症早期检测的技术进步[15]。

总之，癌症早期检测领域的最新进展集中在新型生物标志物的发现与应用上，通过技术创新和多学科合作，未来的研究将继续致力于提高早期检测的灵敏度和准确性，从而改善患者的治疗结果和生存率。

4.2 生物标志物在临床中的应用实例 ​

近年来，癌症早期检测的研究和技术进步取得了显著成就，尤其是在生物标志物的发现与应用方面。生物标志物作为疾病的指示物，能够在癌症的早期阶段提供关键信息，从而提高早期诊断的准确性和有效性。

一项综合性的综述指出，新的生物标志物的发现为非侵入性、高效和可靠的癌症早期识别方法提供了基础。研究者们重点关注了循环肿瘤DNA（ctDNA）、外泌体、液体活检、微小RNA（miRNA）和免疫治疗生物标志物等，这些生物标志物在癌症早期检测中展现出良好的潜力[15]。液体活检和纳米生物传感器的应用正在转变生物标志物的发现与应用方式，利用人工智能和下一代测序（NGS）技术，能够在极低浓度的情况下检测生物标志物[26]。

在具体应用方面，纳米材料基础的生物传感器因其高灵敏度和选择性而受到广泛关注。这些传感器利用金属纳米颗粒、量子点等材料，显著提高了对癌症相关生物标志物的检测能力[27]。例如，CA15-3、GPC3、Cyfra 21-1、CA-125等标志物已被用于早期癌症检测，研究表明这些生物标志物在癌症的早期阶段能够提供重要的诊断信息[27]。

此外，研究还强调了电化学适配体传感器在癌症早期检测中的应用。电化学适配体传感器因其简单、快速响应和低成本的特点，成为临床早期癌症诊断的有前景的方法[30]。这种传感器的开发正致力于提高对不同癌症生物标志物和细胞的检测灵敏度，助力早期诊断[30]。

然而，尽管取得了这些进展，仍然存在一些挑战，包括生物标志物的浓度低、清除速率快、外泌体分离的复杂性以及miRNA表达的个体差异等问题。此外，在低资源环境中，临床标准化的缺乏也限制了生物标志物的广泛应用[15]。未来的研究需要重点克服这些挑战，促进多学科合作，建立标准化的协议，以提高这些方法的临床实用性[15]。

综上所述，癌症早期检测领域的最新进展表明，生物标志物的发现与应用正处于快速发展之中，尤其是在纳米技术和电化学传感器的推动下，这些技术的应用有望显著改善癌症的早期诊断和患者预后。

5 临床试验与实际应用 ​

5.1 重要临床试验的回顾 ​

在癌症早期检测领域，近年来取得了显著的进展，特别是在生物标志物的发现和新技术的应用方面。这些进展不仅提高了癌症的早期诊断能力，还为临床试验和实际应用提供了新的视角。

首先，循环肿瘤DNA（ctDNA）和细胞游离DNA（cfDNA）在早期癌症检测中显示出巨大的潜力。ctDNA能够反映肿瘤的基因突变和甲基化状态，研究表明，ctDNA的使用可以提高早期癌症检测的准确性和敏感性（Medina et al. 2023）[31]。此外，cfDNA的技术也在不断发展，利用其突变、甲基化或片段组的分析方法，能够更好地实现早期癌症的检测（Medina et al. 2023）[31]。

液体活检技术的进步也是早期癌症检测中的一项重要创新。液体活检通过分析血液样本中的生物标志物（如循环肿瘤细胞和外泌体），为癌症的早期检测和监测提供了便捷的非侵入性方法（Liu et al. 2024）[5]。外泌体作为细胞分泌的小泡，能够携带丰富的肿瘤信息，其检测技术的不断完善使得早期癌症诊断的效率和准确性得到了显著提升（Liu et al. 2024）[5]。

在生物标志物的开发方面，纳米技术的应用也展现出良好的前景。纳米技术能够提供高灵敏度和特异性的检测能力，适用于癌症生物标志物和癌细胞的检测（Zhang et al. 2019）[7]。这项技术的进步使得早期癌症的诊断更加准确，并能够实现多重测量（Zhang et al. 2019）[7]。

此外，新的免疫肿瘤学生物标志物也在不断被开发和应用。这些生物标志物可以通过液体活检技术进行实时监测，帮助评估治疗反应（Abushukair et al. 2023）[32]。随着这些技术的进步，未来的癌症检测将更加依赖于多学科的合作以及标准化协议的制定，以提高临床应用的有效性和可及性（Zafar et al. 2025）[15]。

综上所述，癌症早期检测领域的最新进展主要体现在生物标志物的创新、液体活检技术的应用以及纳米技术的引入。这些技术的结合不仅提升了早期诊断的准确性，还为临床试验的设计和实施提供了新的方向，未来有望在癌症管理中发挥更为重要的作用。

5.2 技术在实际医疗中的影响 ​

近年来，癌症早期检测领域取得了显著的技术进展，这些进展在临床试验和实际应用中产生了深远的影响。随着新技术的不断发展，早期检测不仅提高了癌症的诊断率，也改善了患者的治疗结果。

首先，液体活检（liquid biopsy）作为一种非侵入性检测方法，正在逐渐取代传统的组织活检。液体活检通过分析体液中的生物标志物，如循环肿瘤DNA（ctDNA），提供对肿瘤的分子水平的洞察。研究表明，ctDNA检测具有高灵敏度和特异性，能够实时监测癌症进展并预测治疗反应[8]。然而，液体活检在临床应用中仍面临灵敏度、特异性、肿瘤异质性等挑战[3]。

其次，纳米技术的应用也为癌症早期检测带来了新机遇。纳米技术能够提供高灵敏度和特异性，适用于检测细胞外癌症生物标志物和癌细胞，且具有多重测量能力[7]。这使得早期检测变得更加高效和可靠。

光学生物传感器作为一种快速、实时且便携的检测工具，展现了在癌症早期检测中的巨大潜力。这些传感器能够在数百万个恶性细胞中检测癌症，而传统方法则需要数十亿个细胞[6]。随着微制造技术的发展，光学传感器的设计不断改进，使其在临床应用中更具实用性。

此外，人工智能（AI）技术的整合也为癌症检测带来了变革。通过与智能手机成像系统的结合，AI能够提供便携、经济且易于获取的早期癌症检测工具。这种系统在资源有限的环境中尤为重要，能够显著改善癌症检测的可及性和及时性[1]。

尽管上述技术在癌症早期检测中展现了广阔的前景，但仍需解决一些实际应用中的挑战。例如，液体活检和纳米技术的临床转化需要标准化的协议和更高的成本效益，而光学生物传感器和AI系统则需克服成像质量和计算能力的限制。

总之，癌症早期检测的技术进步为提高患者生存率和改善治疗结果提供了新的可能性。未来，随着技术的不断成熟和临床应用的推广，这些创新有望在癌症管理中发挥更大的作用，从而改变患者的预后。

6 当前挑战与未来方向 ​

6.1 早期检测技术的局限性 ​

在癌症早期检测领域，近年来取得了一系列显著的进展，涵盖了多种技术和方法，然而这些技术也面临着一定的挑战与局限性。

首先，癌症早期检测技术的创新主要集中在非侵入性或微创的方法上，这些方法旨在提高早期诊断的准确性和精确性。例如，液体活检（liquid biopsy）通过分析体液中的生物标志物，显示出在分子水平上检测肿瘤、监测癌症进展和预测治疗反应的潜力[3]。此外，循环肿瘤DNA（ctDNA）因其高灵敏度和特异性，成为了近年来备受关注的生物标志物，其通过细胞凋亡、坏死和外泌体释放等机制在循环系统中传播[8]。

光学生物传感器的快速发展也为癌症检测提供了新的可能性。这些传感器具有低检测限和高灵敏度，可以在几百万个恶性细胞中检测癌症，相较于传统技术的检测要求，光学生物传感器在操作上更为简便且成本较低[6]。此外，纳米技术的应用使得癌症生物标志物的检测具有了更高的灵敏度和多重测量能力，推动了早期癌症诊断的进展[7]。

尽管这些技术展现出良好的前景，但在临床应用中仍面临诸多挑战。例如，液体活检的临床应用受到灵敏度、特异性、肿瘤异质性和缺乏标准化协议等问题的限制[3]。此外，ctDNA的检测技术虽然具备高灵敏度和非侵入性优点，但传统基因检测技术在实时、低成本和便携性方面仍存在不足[8]。

未来的方向包括进一步开发可穿戴生物传感器和实验室芯片技术，这些技术有望实现个性化的实时癌症检测，从而改善患者的预后[3]。同时，人工智能（AI）的整合也为提高癌症检测的准确性提供了新的机会，尤其是在低资源环境中，通过智能手机成像系统进行癌症检测将变得更加可行[5]。

然而，所有这些新兴技术在推广应用时仍需解决成本、复杂性和隐私等问题，以确保其在临床实践中的广泛采用。总之，尽管癌症早期检测技术取得了显著进展，但仍需不断克服现有的挑战，以实现更为有效的癌症早期诊断。

6.2 未来研究的重点领域 ​

近年来，癌症早期检测领域取得了显著进展，但仍面临许多挑战。早期检测和准确诊断对于改善患者预后和生存率至关重要。随着生物标志物的不断涌现，新的非侵入性、有效且可靠的方法被开发出来，以便在癌症早期阶段进行识别。

当前，癌症早期检测的主要进展集中在以下几个方面：

  1. 生物标志物的应用：新兴的生物标志物，如循环肿瘤DNA（ctDNA）、外泌体、液体活检和微小RNA（miRNA），显示出在早期癌症检测中的良好潜力。液体活检技术的进步使得通过检测体液中的生物标志物来实现早期诊断成为可能[15]。

  2. 外泌体的检测技术：外泌体作为细胞分泌的磷脂双层囊泡，参与癌症信息传递、抗原呈递、血管生成等过程。新技术的发展使得外泌体的分离和检测在癌症诊断中的应用前景广阔，但目前仍面临许多技术挑战[5]。

  3. 纳米技术的应用：纳米材料在提高生物传感器灵敏度和准确性方面显示出巨大潜力。通过将纳米材料集成到传感器组件中，能够在低生物标志物浓度下实现早期癌症诊断[28]。

  4. 人工智能的集成：人工智能（AI）在癌症早期检测中的应用日益增多，利用深度学习等技术来分析大量医疗数据，从而提高早期诊断的准确性和效率[33]。

尽管取得了这些进展，癌症早期检测仍面临以下挑战：

  • 生物标志物的低浓度和碎片化：ctDNA的低浓度和易于清除，以及外泌体分离的复杂性，导致检测难度加大[15]。
  • 临床标准化的缺乏：当前的检测方法缺乏临床标准化，导致不同患者间miRNA表达的变异性[15]。
  • 资源匮乏地区的转化障碍：在低资源环境中，诊断的可及性有限，这限制了新技术的广泛应用[15]。

未来研究的重点领域应包括：

  1. 克服当前挑战：针对ctDNA和外泌体检测的技术瓶颈，开发新的标准化方法，以提高检测的灵敏度和特异性。
  2. 多学科合作：促进不同领域的专家合作，以推动生物标志物的发现和应用[15]。
  3. 建立标准化协议：制定统一的操作流程和标准，以增强临床应用的实用性[15]。

通过集中力量解决这些挑战，未来的研究将有望显著提高癌症早期检测的效率和准确性，为患者提供更好的治疗前景。

7 总结 ​

本综述报告总结了癌症早期检测领域的最新进展，重点关注传统影像学技术的改进与新兴分子生物学技术的应用。传统的影像学技术如CT、MRI和超声等在癌症早期诊断中仍然占据重要地位，但其灵敏度和特异性存在局限。近年来，液体活检技术、基因组测序和新型生物标志物的发现为早期检测提供了新的可能性。液体活检通过分析血液中的循环肿瘤DNA（ctDNA）和外泌体，展现出非侵入性和高灵敏度的优势，尽管仍面临标准化和临床应用的挑战。此外，纳米技术和人工智能的结合为提高检测准确性和效率带来了新的机遇。未来的研究应集中于克服现有技术的局限性，推动多学科合作，并建立标准化的检测协议，以提升癌症早期检测的临床实用性。随着技术的不断进步，癌症早期检测有望显著改善患者的生存率和生活质量。

参考文献 ​

  • [1] Bofan Song;Rongguang Liang. Integrating artificial intelligence with smartphone-based imaging for cancer detection in vivo.. Biosensors & bioelectronics(IF=10.5). 2025. PMID:39616900. DOI: 10.1016/j.bios.2024.116982.
  • [2] Puja Sandbhor Gaikwad;Rinti Banerjee. Advances in point-of-care diagnostic devices in cancers.. The Analyst(IF=3.3). 2018. PMID:29469148. DOI: 10.1039/c7an01771e.
  • [3] Anca-Narcisa Neagu;Pathea S Bruno;Claudiu-Laurentiu Josan;Natalie Waterman;Hailey Morrissiey;Victor T Njoku;Costel C Darie. In Search of Ideal Solutions for Cancer Diagnosis: From Conventional Methods to Protein Biomarkers in Liquid Biopsy.. Proteomes(IF=3.6). 2025. PMID:41133620. DOI: 10.3390/proteomes13040047.
  • [4] Ruth Etzioni;Nicole Urban;Scott Ramsey;Martin McIntosh;Stephen Schwartz;Brian Reid;Jerald Radich;Garnet Anderson;Leland Hartwell. The case for early detection.. Nature reviews. Cancer(IF=66.8). 2003. PMID:12671663. DOI: 10.1038/nrc1041.
  • [5] Zhihan Liu;Bairen Pang;Yuhui Wang;Jianping Zheng;Yong Li;Junhui Jiang. Advances of New Extracellular Vesicle Isolation and Detection Technologies in Cancer Diagnosis.. Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)(IF=12.1). 2024. PMID:39676429. DOI: 10.1002/smll.202405872.
  • [6] Baljinder Kaur;Santosh Kumar;Brajesh Kumar Kaushik. Recent advancements in optical biosensors for cancer detection.. Biosensors & bioelectronics(IF=10.5). 2022. PMID:34801795. DOI: 10.1016/j.bios.2021.113805.
  • [7] Ye Zhang;Maoyu Li;Xiaomei Gao;Yongheng Chen;Ting Liu. Nanotechnology in cancer diagnosis: progress, challenges and opportunities.. Journal of hematology & oncology(IF=40.4). 2019. PMID:31847897. DOI: 10.1186/s13045-019-0833-3.
  • [8] Mahima Mishra;Rubai Ahmed;Deepak Kumar Das;Devlina Das Pramanik;Sandeep Kumar Dash;Arindam Pramanik. Recent Advancements in the Application of Circulating Tumor DNA as Biomarkers for Early Detection of Cancers.. ACS biomaterials science & engineering(IF=5.5). 2024. PMID:38950521. DOI: 10.1021/acsbiomaterials.4c00606.
  • [9] Hedvig Hricak;Marius E Mayerhoefer;Ken Herrmann;Jason S Lewis;Martin G Pomper;Christopher P Hess;Katrine Riklund;Andrew M Scott;Ralph Weissleder. Advances and challenges in precision imaging.. The Lancet. Oncology(IF=35.9). 2025. PMID:39756454. DOI: 10.1016/S1470-2045(24)00395-4.
  • [10] Elena-Georgiana Dobre;Mihaela Surcel;Carolina Constantin;Mihaela Adriana Ilie;Ana Caruntu;Constantin Caruntu;Monica Neagu. Skin Cancer Pathobiology at a Glance: A Focus on Imaging Techniques and Their Potential for Improved Diagnosis and Surveillance in Clinical Cohorts.. International journal of molecular sciences(IF=4.9). 2023. PMID:36674595. DOI: 10.3390/ijms24021079.
  • [11] Lulu Wang. Microwave Imaging and Sensing Techniques for Breast Cancer Detection.. Micromachines(IF=3.0). 2023. PMID:37512773. DOI: 10.3390/mi14071462.
  • [12] Anne Hellebust;Rebecca Richards-Kortum. Advances in molecular imaging: targeted optical contrast agents for cancer diagnostics.. Nanomedicine (London, England)(IF=3.9). 2012. PMID:22385200. DOI: 10.2217/nnm.12.12.
  • [13] Mavis Gezimati;Ghanshyam Singh. Advances in terahertz technology for cancer detection applications.. Optical and quantum electronics(IF=4.0). 2023. PMID:36588663. DOI: 10.1007/s11082-022-04340-0.
  • [14] Huayu Hou;Ruchika Mitbander;Yubo Tang;Ahad Azimuddin;Jennifer Carns;Richard A Schwarz;Rebecca R Richards-Kortum. Optical imaging technologies for in vivo cancer detection in low-resource settings.. Current opinion in biomedical engineering(IF=4.2). 2023. PMID:38406798. DOI: 10.1016/j.cobme.2023.100495.
  • [15] Sameen Zafar;Amna Hafeez;Hania Shah;Iqra Mutiullah;Arslan Ali;Khushbukhat Khan;Gabriela Figueroa-González;Octavio Daniel Reyes-Hernández;Laura Itzel Quintas-Granados;Sheila I Peña-Corona;Lashyn N Kiyekbayeva;Monica Butnariu;Cristina-Elena Tota;Angela Caunii;Dietrich Büsselberg;Javad Sharifi-Rad;Gerardo Leyva-Gómez. Emerging biomarkers for early cancer detection and diagnosis: challenges, innovations, and clinical perspectives.. European journal of medical research(IF=3.4). 2025. PMID:40826140. DOI: 10.1186/s40001-025-03003-6.
  • [16] Sidney W Fu;Cong Tang;Xiaohui Tan;Sudhir Srivastava. Liquid biopsy for early cancer detection: technological revolutions and clinical dilemma.. Expert review of molecular diagnostics(IF=3.6). 2024. PMID:39360748. DOI: 10.1080/14737159.2024.2408744.
  • [17] Syeda Maheen Batool;Anudeep Yekula;Prerna Khanna;Tiffaney Hsia;Austin S Gamblin;Emil Ekanayake;Ana K Escobedo;Dong Gil You;Cesar M Castro;Hyungsoon Im;Tugba Kilic;Michelle Andrea Garlin;Johan Skog;Daniela M Dinulescu;Jonathan Dudley;Nishant Agrawal;Jordan Cheng;Fereidoun Abtin;Denise R Aberle;David Chia;David Elashoff;Tristan Grognan;Kostyantyn Krysan;Scott S Oh;Charles Strom;Michael Tu;Fang Wei;Rena R Xian;Steven J Skates;David Y Zhang;Thi Trinh;Mark Watson;Rebecca Aft;Siddarth Rawal;Ashutosh Agarwal;Susan B Kesmodel;Changhuei Yang;Cheng Shen;Fred H Hochberg;David T W Wong;Abhijit A Patel;Nickolas Papadopoulos;Chetan Bettegowda;Richard J Cote;Sudhir Srivastava;Hakho Lee;Bob S Carter;Leonora Balaj. The Liquid Biopsy Consortium: Challenges and opportunities for early cancer detection and monitoring.. Cell reports. Medicine(IF=10.6). 2023. PMID:37716353. DOI: 10.1016/j.xcrm.2023.101198.
  • [18] Osama H Abusara;Ahmed S A Ali Agha;Sanaa K Bardaweel. Advancements and innovations in liquid biopsy through microfluidic technology for cancer diagnosis.. The Analyst(IF=3.3). 2025. PMID:40181713. DOI: 10.1039/d5an00105f.
  • [19] Brandon M Lehrich;Josephine Zhang;Satdarshan P Monga;Renumathy Dhanasekaran. Battle of the biopsies: Role of tissue and liquid biopsy in hepatocellular carcinoma.. Journal of hepatology(IF=33.0). 2024. PMID:38104635. DOI: 10.1016/j.jhep.2023.11.030.
  • [20] Ming Chen;Hongyu Zhao. Next-generation sequencing in liquid biopsy: cancer screening and early detection.. Human genomics(IF=4.3). 2019. PMID:31370908. DOI: 10.1186/s40246-019-0220-8.
  • [21] Hui Dong;Shengyue Wang. Exploring the cancer genome in the era of next-generation sequencing.. Frontiers of medicine(IF=3.5). 2012. PMID:22460448. DOI: 10.1007/s11684-012-0182-x.
  • [22] Kit Man Wong;Thomas J Hudson;John D McPherson. Unraveling the genetics of cancer: genome sequencing and beyond.. Annual review of genomics and human genetics(IF=7.9). 2011. PMID:21639794. DOI: 10.1146/annurev-genom-082509-141532.
  • [23] Ying-Chen C Hou;Julie A Neidich;Eric J Duncavage;David H Spencer;Molly C Schroeder. Clinical whole-genome sequencing in cancer diagnosis.. Human mutation(IF=3.7). 2022. PMID:35471774. DOI: 10.1002/humu.24381.
  • [24] Jennifer Beane;Joshua D Campbell;Julian Lel;Jessica Vick;Avrum Spira. Genomic approaches to accelerate cancer interception.. The Lancet. Oncology(IF=35.9). 2017. PMID:28759388. DOI: 10.1016/S1470-2045(17)30373-X.
  • [25] Ilda Patrícia Ribeiro;Joana Barbosa Melo;Isabel Marques Carreira. Cytogenetics and Cytogenomics Evaluation in Cancer.. International journal of molecular sciences(IF=4.9). 2019. PMID:31547595. DOI: 10.3390/ijms20194711.
  • [26] Rumiana Tenchov;Aparna K Sapra;Janet Sasso;Krittika Ralhan;Anusha Tummala;Norman Azoulay;Qiongqiong Angela Zhou. Biomarkers for Early Cancer Detection: A Landscape View of Recent Advancements, Spotlighting Pancreatic and Liver Cancers.. ACS pharmacology & translational science(IF=3.7). 2024. PMID:38481702. DOI: 10.1021/acsptsci.3c00346.
  • [27] Amal Adnan Ashour;Faris J Tayeb;Mohammed Fareed Felemban;Alaa Shafie. Nanomaterial-based biosensors for cancer diagnosis: trends and innovations (2022-2025).. Mikrochimica acta(IF=5.3). 2025. PMID:40465004. DOI: 10.1007/s00604-025-07276-w.
  • [28] Drishti Khandelwal;Aheli Bhattacharya;Vanshika Kumari;Sachchidanand Soaham Gupta;Kumar Rakesh Ranjan;Vivek Mishra. Leveraging nanomaterials for ultrasensitive biosensors in early cancer detection: a review.. Journal of materials chemistry. B(IF=5.7). 2025. PMID:39635753. DOI: 10.1039/d4tb02107j.
  • [29] Mugip Rahaman Abdul Wahab;Thirunavukkarasu Palaniyandi;Maddaly Ravi;Sandhiya Viswanathan;Gomathy Baskar;Hemapreethi Surendran;S G D Gangadharan;Barani Kumar Rajendran. Biomarkers and biosensors for early cancer diagnosis, monitoring and prognosis.. Pathology, research and practice(IF=3.2). 2023. PMID:37741139. DOI: 10.1016/j.prp.2023.154812.
  • [30] Joel Imoukhuede Omage;Ethan Easterday;Jelonia T Rumph;Imamulhaq Brula;Braxton Hill;Jeffrey Kristensen;Dat Thinh Ha;Cristi L Galindo;Michael K Danquah;Naiya Sims;Van Thuan Nguyen. Cancer Diagnostics and Early Detection Using Electrochemical Aptasensors.. Micromachines(IF=3.0). 2022. PMID:35457828. DOI: 10.3390/mi13040522.
  • [31] Jamie E Medina;Nicholas C Dracopoli;Peter B Bach;Anna Lau;Robert B Scharpf;Gerrit A Meijer;Claus Lindbjerg Andersen;Victor E Velculescu. Cell-free DNA approaches for cancer early detection and interception.. Journal for immunotherapy of cancer(IF=10.6). 2023. PMID:37696619. DOI: 10.1136/jitc-2022-006013.
  • [32] Hassan Abushukair;Obada Ababneh;Ayah Al-Bzour;Ibrahim Halil Sahin;Anwaar Saeed. Next generation immuno-oncology biomarkers in gastrointestinal cancer: what does the future hold?. Expert review of molecular diagnostics(IF=3.6). 2023. PMID:37642360. DOI: 10.1080/14737159.2023.2252739.
  • [33] Anuja Mishra;Srishti Sharma;Swaroop Kumar Pandey. The Present State and Potential Applications of Artificial Intelligence in Cancer Diagnosis and Treatment.. Recent patents on anti-cancer drug discovery(IF=4.1). 2025. PMID:39902536. DOI: 10.2174/0115748928361472250123105507.

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