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1947年——法国科学家Mendel和Metais在人的血清和血浆中通过高氯酸沉淀的方法发现了存在DNA，但当时人们还不知道到DNA是遗传物质，因此并没有充分地引起重视。

1960s——在系统性红斑狼疮的患者体内发现很高水平的cfDNA，这是cfDNA最早引发医学界普遍重视。

1977年—— 第一次发现肿瘤和血清中的cfDNA含量存在一定关系，但无法知道这些DNA是否来自于肿瘤细胞还是正常组织。

1989年——通过DNA链的热力学稳定性比较，第一次确定在肿瘤患者血浆中发现的cfDNA有一部分是来自于肿瘤细胞的。

1997年——香港中文大学卢煜明教授发现了孕妇外周血中存在游离的胎儿DNA(cell-free fetal DNA,cff DNA)

部分病灶体积太小，影像学检查难以准确定位，医生无法操作活检，不得不让患者等待一段时间（有时候甚至是几个月）再来检查，导致病情延误；

部分病灶无法穿刺（例如肝脏、大脑部位肿瘤）取样；

手术采集肿瘤标本，给患者带来很大痛苦，并且不能频繁进行，因此不便用于持续性肿瘤监测；

传统活检手段往往只能监测单一器官，不适合常规体检使用；

直接从肿瘤提取组织可能进一步刺激肿瘤，激发癌细胞快速增长。

假阳性率高。部分肿瘤标志物在特定正常生理情况或良性疾病下也可以异常升高。

稳定性差。肿瘤标志物容易受到生理状态影响，波动性大。肾功能衰竭、风湿病、吸烟、酗酒、服用药物等均可能导致浓度增高。

一种肿瘤标志物往往与多种肿瘤相关，同样一种肿瘤也可能引起多种肿瘤标志物升高。

假阴性率高。肿瘤标志物正常，并不能排除肿瘤发生。有的肿瘤自始至终肿瘤标志物都不升高，有的肿瘤其早期标志物正常，疾病进展后才升高。

肿瘤筛查：当肿瘤生长到一定阶段，会向血液循环释放肿瘤细胞（CTC）或者肿瘤DNA（ctDNA），通过检测它们有助于筛查肿瘤。

肿瘤分期分级：循环系统是肿瘤转移的重要途径，如果将外周血CTC计数和染色作为临床分期的参考条件，可增进对肿瘤分期的理解，有利于医生制定肿瘤治疗方案。另一方面，在癌症突变的不同阶段，CTC含量和ctDNA突变情况都可能会不同，有助于医生判断病人的肿瘤进展。

愈后评估：癌症患者接受治疗有效，CTC数量将会相应减少；疗效欠佳，CTC数量变化很小。因此血液CTC含量变化可以帮助判断治疗效果，了解病人耐药情况和疾病进展，进一步调整治疗方案。

精准用药（个体化治疗）：同一种癌症，突变仍然可能不同，对不同药物反应各异。FDA目前已经批准了大量根据肿瘤基因型突变的癌症个性化用药指导方针。传统上利用肿瘤组织活检或手术取得的组织标本检测肿瘤基因突变。目前研究表明，ctDNA突变与肿瘤组织突变具有高度相似性，分析血液ctDNA可以帮助医生判断病人肿瘤的突变类型，制定用药方案。

耐药监控：肿瘤患者接受一段时间化疗治疗后，相当一部分会出现耐药。过去只能在化疗随诊时才能回顾性评价，且传统组织活检只能检测肿瘤组织局部区域，不能反应肿瘤的动态变化。近年来，越来越多研究表明，检测患者外周血ctDNA突变类型的变化，可能是实时监测肿瘤药物耐药一种非常有效的方法。

肿瘤转移、复发：肿瘤转移和复发是肿瘤致死的主要原因，多数肿瘤若能早期检测到转移、复发，患者还有较大的治疗机会。但传统影像学检测对肿瘤转移和复发的早期预警灵敏度和及时性尚有不足。癌症复发早期，血液CTC、ctDNA即增加。