「液態」切片是相對於「固態」切片來說的，後者是醫院診斷癌症的標準程序，將粗針刺進體內取出少量腫瘤組織，或者動手術切下一小塊病灶，不論是用針、用刀，這個取得病變組織的動作都叫作「切片」。
接著將組織樣本送進實驗室，經過固定、包埋、染色後，在顯微鏡下觀察病變細胞的分布和型態，判斷癌細胞惡性程度，有時再加上檢測DNA，這一連串過程統稱為「病理檢驗」。數十年來，病理檢驗一直是確診癌症的黃金標準，地位屹立不搖。記不清是在2017年前或後，我第一次從醫師口中聽到「液態切片」，其概念出乎意料的直捷、有力。
腫瘤本體會脫落零星的癌細胞掉進血管，隨著血液沖到遠方落地生根，變成轉移的病灶；或是另一種情況，腫瘤生長過快導致養分接濟不上，或是腫瘤受到免疫系統攻擊，癌細胞因而死亡後，原本包裹在細胞核內的DNA碎裂成許多小片段，也會釋放到血液中。
液態切片技術便是想捉住這些極稀少的癌細胞或DNA片段，譬如從湍急的河心撈到幾片鮮紅楓葉，就能斷定上游必定有幾株乃至於一片楓樹林扎根。
這樣做，理論上是很說得通的，實際上要辦到卻不容易，首要條件是必須「打撈」得到，在1 cc.血液中，癌細胞和紅血球、白血球等細胞比起來，佔比可能連0.001％都不到，一不留神便會漏網，明明有癌病灶卻判為沒有，這種錯誤稱作「偽陰性」。
其次，捉住後要能檢驗，要正確解讀一顆細胞或一段DNA的內容，非有極靈敏的化驗技術不可，但又不能太過敏感，否則其實沒有病灶卻判斷成有的「偽陽性」，同樣會讓臨床醫師頭痛不已。
2017年的當時，醫界還將這門技術拒於門外，原因很簡單，因為檢驗品質既不穩定，結果也不可靠。論調悲觀的人認為，這又是一時的噱頭，喧嚷一陣子也就過去了；樂觀的人卻說，未來液態切片必定能彌補固態切片的不足。
組織切片的確有明顯的缺點，首先是風險和痛苦，高齡或體質虛弱的癌症患者，採樣可能導致傷口血流不止或感染；其次是採樣的侷限，腫瘤具有高度的「異質性」，同一顆腫瘤的左側與右側，其基因突變可能大不相同，僅取一小塊組織往往不能代表腫瘤全貌；最後是時效性，腫瘤在治療過程中不會停下腳步，依然持續發生變異，但醫生不可能每半個月就穿刺肺或肝臟一次，來觀察腫瘤是否出現抗藥性。
事後諸葛看來，2023年以後，樂觀派成功扭轉原本臨床上的飽受冷落，壓過了悲觀派的反對聲浪。
液態切片如何由坐冷板凳到熬出頭？
液態切片能夠敗部復活，是科技終於追上理想的典型案例。技術上的突破，主要受益於微流體技術（Microfluidics）和微量DNA定序兩方面的進展。
混入血液循環的零星癌細胞叫作「循環腫瘤細胞（Circulating tumor cells，縮寫CTCs）」，以往科學家使用離心法或過濾設備來尋找這些珍貴細胞，但往往會傷到脆弱的癌細胞，或者因純度不足導致誤判。
微流體技術，簡單來說是在微米（＝100萬分之1公尺）尺度下操縱流體的方法。以現有的技術，能夠把以往一座實驗室才能完成的工作，全部濃縮在一塊不到信用卡大小的晶片上。
目前的微流體技術主要包括以下物理和生物學手段：
● 物理篩選法
微孔過濾（Micropore filtering）：晶片上佈滿一排排微小的支柱或濾孔，孔徑設計得剛好讓紅、白血球通過，而把體型比較大的CTC攔截下來。
螺旋流道分離（Spiral microfluidics）：讓血液流經特殊設計的螺旋形管道，利用流體力學中的迪恩力（Dean force），不同大小的細胞會因為受力不同，自動排列在管道的不同位置，進而把CTC導向特定的出口。
● 生物親和法
免疫親和捕獲（Immunoaffinity）：在晶片的管路壁上塗滿能專一和癌細胞表面蛋白質結合的抗體，當血液流過時，癌細胞會像被強力膠黏住一樣留在晶片上，其餘細胞則隨液體沖走。
磁力篩選（Magnetic selection）：這是一種結合了磁珠技術的方法，科學家將細小磁珠與癌細胞攪拌在一起，磁珠上附有抗體，會黏在癌細胞上，然後利用磁場「吸出」癌細胞；也可以反其道而行，讓附有抗體的磁珠和一般血球結合，把非腫瘤細胞吸走（反向篩選），留下來的就是乾淨的癌細胞。
除了流體力學，科學家還引入了光、聲、電的技術，例如聲學聚焦（Acoustophoresis），利用超音波在晶片管路內形成駐波，把大小和密度不同的各種細胞引向不同的管路；或者是介電泳法（Dielectrophoresis），在不均勻電場中，不同類型細胞的移動速度有快有慢，藉此將腫瘤細胞和正常細胞分開。
除了癌細胞分離方法有長足進步，讀取血液或細胞內DNA的技術也與時俱進，血液裡的DNA稱作「循環腫瘤DNA（Circulating tumor DNA，縮寫ctDNA）」，次世代定序（NGS）和微滴式數位聚合酶連鎖反應（ddPCR）是目前的重要選項。
NGS可以比擬成地毯式搜索，對血液中成千上萬DNA片段進行掃描，一次可以掃描數百個基因突變位點。ddPCR則是把樣品分散成數以萬計的微小液滴，在每個液滴中進行獨立的PCR反應，能精準定量血液中極微量的突變訊號。
再額外補充一點，除了CTC和ctDNA，隨著檢驗技術進步，現在外泌體（Exosomes）也成為醫療領域看好的檢測目標。外泌體是細胞主動分泌的微小囊泡（直徑約30～150奈米），腫瘤細胞會透過外泌體向其他細胞發送指令，內容物包含蛋白質、mRNA和miRNA等分子，它反映了細胞間如何互相溝通，對於了解腫瘤微環境（Microenvironment）很有幫助。
走向病床的4大關鍵應用
迄今為止，固態病理切片都是診斷的主體，我相信至少接下來幾年仍是如此，不過液態切片「補位」的能力也會愈來愈強。由全球趨勢看，液態切片已一步步走出實驗室，在臨床決策中扮演實用的輔助工具。
1. 癌症早期篩檢
癌症難以治癒，往往是因為發現太晚。目前的電腦斷層和磁振造影等影像檢查，受限於物理性質，必須等腫瘤長到0.5～1公分，含有數億個癌細胞時才看得見。
液態切片技術可以在腫瘤還只是一小群細胞時，就嗅到血液中的異常訊號，這就像在森林火災尚未擴大前，便搶先一步偵測到空氣中的煙霧粒子，及早發出警報。
2. 用藥指引
以肺癌患者為例，如果從病人的血液中癌細胞DNA檢驗到EGFR基因突變，便能選出正確的標靶藥物對症下藥；倘若測到的是KRAS突變，用的又是完全不同的藥品。液態切片讓醫師在不必動手術的情況下，就能快速為患者量身打造療程。
因為液態切片有機會抓住從腫瘤組織不同位置掉落的癌細胞或DNA，因此也能克服一部分的腫瘤異質性問題，協助醫師盡量掌握腫瘤的全貌，在挑選藥物時考慮得更周到。
3. 藥物療效監測
在標靶或免疫治療過程中，醫師以往主要靠影像變化來判斷藥物是否有用，現在，只要每隔一段時間抽血一次，觀察ctDNA濃度的升降趨勢，醫師可以提早好幾個月知道腫瘤是不是出現抗藥性。如果ctDNA濃度繼續上升，說明治療效果變差，應該考慮更換二線用藥，別讓病人白白承受副作用。
4. 及早揪出微量殘留病灶
這是目前臨床上最令人振奮的應用，舉例來說，許多大腸直腸癌或乳癌病人在手術後，影像檢查顯示「病灶已切除乾淨」，但是仍有相當比例的患者日後會復發。
如果在手術結束後，抽血進行化驗，血液中若是仍可偵測到ctDNA或CTC，代表體內還殘存著肉眼看不見的微小病灶，這時候加強輔助治療，例如加做一輪化療，往往便能顯著降低癌症復發風險。
液態切片面臨3關卡：靈敏度、高價格、標準不一
當然，不會有任何一種技術是面面俱到的，液態切片也有其侷限。比如說，有些腫瘤先天上就不容易「掉屑」，像是原發於腦中的惡性腦瘤，因為隔著一層血腦屏障，就不容易檢測到，一些早期癌症的DNA排出量也可能低於偵測極限，這會造成偽陰性結果。
還有，隨著人體老化，正常的細胞也會累積一些基因變異，這些突變不是癌症，但是會被偵測到，出現偽陽性訊號。如何準確區分癌症跡象和老化造成的背景雜訊，是目前計算生物學家傷腦筋的問題。
不過目前最大的障礙，其實非關於技術門檻，而是高品質檢測的價錢仍然很貴，而且各國實驗室的技術標準尚未統一，假如甲實驗室說沒有，乙實驗室卻言之鑿鑿說有，患者和醫師該相信誰？因此導致液態切片的普及速度被拖慢了不少。
此外，檢測出來的基因突變該如何解讀？是否每一個小突變都需要立即進行臨床處置？這些牽涉到過度診斷和病人權益的疑慮，也是猶待解決的問題。
