Trend AnalysisMedicine & Health
Liquid Biopsy and ctDNA: Detecting Cancer's Invisible Residue
After curative-intent surgery for solid tumours, 20–50% of patients relapse — implying that microscopic cancer cells (minimal residual disease, MRD) persisted undetected. Conventional imaging cannot s...
By Sean K.S. Shin
This blog summarizes research trends based on published paper abstracts. Specific numbers or findings may contain inaccuracies. For scholarly rigor, always consult the original papers cited in each post.
The Question
After curative-intent surgery for solid tumours, 20–50% of patients relapse — implying that microscopic cancer cells (minimal residual disease, MRD) persisted undetected. Conventional imaging cannot see clusters smaller than ~5 mm. Circulating tumour DNA (ctDNA) — fragments of tumour-derived DNA shed into the bloodstream — can detect MRD months before clinical relapse, potentially enabling earlier intervention. The clinical question: should ctDNA-MRD status guide adjuvant therapy decisions? If ctDNA is negative post-surgery, can chemotherapy be safely omitted? If positive, should therapy be escalated?
Landscape
L. Li & Sun (2024) reviewed ctDNA methylation as a liquid biopsy biomarker. Unlike mutation-based ctDNA detection (which requires prior knowledge of tumour-specific mutations), methylation-based approaches can detect cancer-associated epigenetic patterns without tumour tissue — enabling screening in patients with unknown tumour genotypes. Their review covered multiple ctDNA methylation biomarker classes, including tumour suppressor gene promoter methylation, across applications from early screening to MRD detection.
Aredo et al. (2025) from ASCO Educational Book reviewed the current clinical landscape of liquid biopsy for MRD detection, therapy monitoring, and comprehensive genomic profiling. They documented three clinical use cases approaching standard-of-care: (1) comprehensive genomic profiling for identifying targetable mutations, (2) MRD detection post-surgery to guide adjuvant therapy, and (3) monitoring of therapeutic resistance mechanisms through serial ctDNA analysis.
Zeng et al. (2025) examined the biological and technical challenges of ctDNA in non-metastatic breast cancer, where ctDNA levels are often extremely low. They reviewed emerging technologies including fragmentomics, methylation sequencing, and long-read sequencing, as well as machine learning approaches for improving detection sensitivity in this challenging clinical context.
Kuligina et al. (2025) reviewed strategies for improving ctDNA detection sensitivity, including fragment size selection, epigenetic enrichment, and error-corrected sequencing — technical innovations that push the limit of detection toward single-molecule sensitivity.
Key Claims & Evidence
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| Claim | Evidence | Verdict |
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| ctDNA methylation enables tissue-of-origin identification | Cancer-specific methylation patterns detectable without prior tumour sequencing (L. Li & Sun 2024) | Supported; Grail's Galleri test uses this approach |
| ctDNA-MRD detection predicts relapse months before imaging | Multiple prospective studies across cancer types (Aredo et al. 2025) | Well-established; lead time of 3–15 months depending on cancer type (longer in breast cancer) |
| ctDNA detection in non-metastatic breast cancer faces unique challenges | Emerging technologies (fragmentomics, methylation sequencing, ML) improving sensitivity (Zeng et al. 2025) | Active area; clinical validation ongoing |
| Single-molecule sensitivity is approaching feasibility | Error-corrected sequencing, fragment size selection, epigenetic enrichment (Kuligina et al. 2025) | Technically demonstrated; clinical validation ongoing |
Open Questions
Clinical actionability: If ctDNA-MRD is detected, what should clinicians do? Escalation trials (DYNAMIC, circulate) are ongoing but not yet conclusive for most cancer types.
De-escalation: Can ctDNA-negative patients safely omit adjuvant chemotherapy? The DYNAMIC-III trial in colorectal cancer is testing this paradigm-shifting question.
Serial monitoring frequency: How often should ctDNA be measured post-surgery? Monthly? Quarterly? The optimal surveillance schedule is unknown.
False negatives: ctDNA shedding varies by tumour type, size, and location. Brain tumours and low-grade cancers may not shed detectable ctDNA. How should clinicians interpret negative results?Referenced Papers
- [1] Li, L. & Sun, Y. (2024). ctDNA methylation detection: advances and challenges. MedComm — Oncology. DOI: 10.1002/mco2.766
- [2] Aredo, J. et al. (2025). Liquid Biopsy for Cancer Characterization, MRD, and Therapy Monitoring. ASCO Educational Book. DOI: 10.1200/EDBK-25-481114
- [3] Zeng, Z. et al. (2025). Challenges of ctDNA in non-metastatic breast cancer. Cancer Letters. DOI: 10.1016/j.canlet.2025.217574
- [4] Kuligina, E. et al. (2025). Improving ctDNA-based liquid biopsy sensitivity. Exploration of Targeted Anti-tumor Therapy. DOI: 10.37349/etat.2025.1002333
- [5] Liu, Q. et al. (2025). Liquid Biopsy in CRC: Early Detection, MRD, and Therapy Optimization. Diagnostic Cytopathology. DOI: 10.1002/dc.70009
면책 조항: 이 게시물은 정보 제공 목적의 연구 동향 개요이다. 학술 연구에서 인용하기 전에 특정 연구 결과, 통계 및 주장을 원본 논문과 대조하여 검증해야 한다.
액체 생검과 ctDNA: 암의 보이지 않는 잔재 탐지
분야: 의학 | 방법론: 임상-진단
저자: Sean K.S. Shin | 날짜: 2026-03-17
연구 질문
고형 종양에 대한 완치 목적 수술 후 환자의 20–50%가 재발하는데, 이는 미세 암세포(최소 잔존 질환, MRD)가 탐지되지 않은 채 남아 있었음을 시사한다. 기존 영상 검사로는 ~5 mm보다 작은 병변을 확인할 수 없다. 혈류로 방출되는 종양 유래 DNA 단편인 순환 종양 DNA(ctDNA)는 임상적 재발보다 수개월 전에 MRD를 탐지할 수 있어, 조기 개입을 가능하게 할 잠재력이 있다. 임상적 핵심 질문은 다음과 같다: ctDNA-MRD 상태가 보조 요법 결정을 이끌어야 하는가? 수술 후 ctDNA가 음성이라면 화학 요법을 안전하게 생략할 수 있는가? 양성이라면 치료를 강화해야 하는가?
연구 동향
L. Li & Sun(2024)은 액체 생검 바이오마커로서 ctDNA 메틸화를 검토하였다. 종양 특이적 돌연변이에 대한 사전 지식이 필요한 돌연변이 기반 ctDNA 탐지와 달리, 메틸화 기반 접근법은 종양 조직 없이도 암 관련 후성유전적 패턴을 탐지할 수 있어, 종양 유전자형이 알려지지 않은 환자의 스크리닝이 가능하다. 이 리뷰는 조기 스크리닝부터 MRD 탐지에 이르는 다양한 적용 범위에 걸쳐 종양 억제 유전자 프로모터 메틸화를 포함한 여러 ctDNA 메틸화 바이오마커 분류를 다루었다.
Aredo et al.(2025)은 ASCO Educational Book에서 MRD 탐지, 치료 모니터링, 포괄적 유전체 프로파일링을 위한 액체 생검의 현재 임상 동향을 검토하였다. 이들은 표준 진료에 근접하고 있는 세 가지 임상 활용 사례를 제시하였다: (1) 표적 가능 돌연변이 식별을 위한 포괄적 유전체 프로파일링, (2) 보조 요법 결정을 위한 수술 후 MRD 탐지, (3) 연속 ctDNA 분석을 통한 치료 내성 기전 모니터링.
Zeng et al.(2025)은 ctDNA 수준이 극히 낮은 비전이성 유방암에서 ctDNA의 생물학적·기술적 과제를 검토하였다. 이들은 이 까다로운 임상 환경에서 탐지 민감도를 향상시키기 위한 단편체학(fragmentomics), 메틸화 시퀀싱, 장독시퀀싱(long-read sequencing) 등의 신기술과 기계 학습 접근법을 검토하였다.
Kuligina et al.(2025)은 단일 분자 민감도 수준으로 탐지 한계를 끌어올리는 기술적 혁신인 단편 크기 선택, 후성유전적 농축, 오류 교정 시퀀싱 등 ctDNA 탐지 민감도 향상 전략을 검토하였다.
주요 주장 및 근거
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| 주장 | 근거 | 판정 |
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| ctDNA 메틸화로 조직 기원 식별 가능 | 사전 종양 시퀀싱 없이 탐지 가능한 암 특이적 메틸화 패턴 (L. Li & Sun 2024) | 지지됨; Grail의 Galleri 검사가 이 접근법 활용 |
| ctDNA-MRD 탐지로 영상 검사보다 수개월 전 재발 예측 | 다양한 암 종류에 걸친 복수의 전향적 연구 (Aredo et al. 2025) | 확립됨; 암 종류에 따라 3–15개월의 선행 시간 (유방암에서 더 김) |
| 비전이성 유방암에서 ctDNA 탐지는 고유한 과제에 직면 | 민감도 향상을 위한 신기술(단편체학, 메틸화 시퀀싱, ML) (Zeng et al. 2025) | 활발한 연구 분야; 임상 검증 진행 중 |
| 단일 분자 민감도 실현 가능성에 근접 | 오류 교정 시퀀싱, 단편 크기 선택, 후성유전적 농축 (Kuligina et al. 2025) | 기술적으로 입증됨; 임상 검증 진행 중 |
미해결 질문
임상적 실행 가능성: ctDNA-MRD가 탐지된 경우 임상의는 어떻게 해야 하는가? 치료 강화 임상시험(DYNAMIC, circulate)이 진행 중이나, 대부분의 암 종류에서 아직 결론에 이르지 못하였다.
치료 강도 감소(De-escalation): ctDNA 음성 환자는 보조 화학요법을 안전하게 생략할 수 있는가? 대장암을 대상으로 한 DYNAMIC-III 임상시험은 이러한 패러다임 전환적 질문을 검증하고 있다.
연속 모니터링 빈도: 수술 후 ctDNA는 얼마나 자주 측정해야 하는가? 매월? 분기마다? 최적의 감시 일정은 아직 알려져 있지 않다.
위음성(False negatives): ctDNA 방출은 종양의 유형, 크기, 위치에 따라 다르다. 뇌종양과 저등급 암은 검출 가능한 ctDNA를 방출하지 않을 수 있다. 임상의는 음성 결과를 어떻게 해석해야 하는가?References (5)
Li, L., & Sun, Y. (2024). Circulating tumor DNA methylation detection as biomarker and its application in tumor liquid biopsy: advances and challenges. MedComm, 5(11).
Aredo, J. V., Jamali, A., Zhu, J., Heater, N., Wakelee, H. A., Vaklavas, C., et al. (2025). Liquid Biopsy Approaches for Cancer Characterization, Residual Disease Detection, and Therapy Monitoring. American Society of Clinical Oncology Educational Book, 45(3).
Zeng, Z., Yi, Z., & Xu, B. (2025). The biological and technical challenges facing utilizing circulating tumor DNA in non-metastatic breast cancer patients. Cancer Letters, 616, 217574.
Kuligina, E. S., Yanus, G. A., & Imyanitov, E. N. (2025). Improvement of the sensitivity of circulating tumor DNA-based liquid biopsy: current approaches and future perspectives. Exploration of Targeted Anti-tumor Therapy, 6.
Liu, Q., Li, X., Jin, T., Huo, S., Su, S., & Liu, N. (2025). Liquid Biopsy in CRC Management: Early Detection, Minimal Residual Disease, and Therapy Optimization—Clinical Evidence and Challenges. Diagnostic Cytopathology, 53(11), 580-591.