腫瘤細胞的生長離不開血液循環的營養輸送，同時，腫瘤細胞壞死或者凋亡后，細胞中的DNA釋放進入循環系統，游離地存在于血液當中，這就是ctDNA。雖然這些DNA是斷裂的，不完整的，但它來自于腫瘤細胞，如果腫瘤細胞攜帶某種基因突變，這些突變也能在ctDNA中反映出來。通過檢測ctDNA的基因突變，就可以揭秘體內腫瘤組織的突變信息，從而為腫瘤的精準靶向治療和藥效檢測提供依據。基于CTC、ctDNA等的液體活檢很早就被提出來了，但由于血液中ctDNA與海量的由于生理或病理原因凋亡裂解的非腫瘤來源的游離DNA共存，分離提取困難。例如在Ⅳ期非小細胞肺癌中，血液中ctDNA僅占游離DNA的0.1%-5%。而且因為腫瘤細胞的基因組不穩定，在細胞分裂的過程中，會不斷產生變異，這也給提取及分析ctDNA信息帶來了困難。這些都限制了ctDNA檢測在臨床上的應用。
近年來，隨著超敏感測序技術的發展，數字PCR（dPCR）可以檢測出豐度為0.01%-0.1%的突變等位基因，而新一代測序（NGS）可平行檢測多種突變。在這些技術基礎上開發出來的DNA捕獲結合深度測序等技術可同時檢測各種類型的突變，包括單核苷酸突變、插入缺失、重排和拷貝數變異。這些技術的發展使得我們不必在分子層面去分離ctDNA，而是通過測序，利用腫瘤細胞基因組的特點，從攜帶信息的層面去挑出屬于腫瘤細胞的部分。
CTC檢測的臨床應用范圍：
1、臨床輔助診斷
對尚未完善病理診斷的患者，ctDNA檢測可聯合影像學、血清學作為輔助判斷病灶良惡性的指標。ctDNA的濃度與腫瘤的大小和階段大致成比例。同時，手術取得的組織樣本，就好像是抽樣，其結果并不代表全部的腫瘤細胞；而ctDNA可來自于任何裂解的腫瘤細胞，更能反映出腫瘤細胞整體的基因變異信息。而且根據檢出的突變涉及的信號通路，可以指導臨床調整診療策略，制定更加合理的個體化診療方案（如進一步篩查轉移、擬定新輔助化療、輔助化療方案等）
2、術后復發預測與監測
ctDNA濃度與腫瘤進展高度相關，結合檢出的突變信息及所涉及的遺傳信號通路，可評估根治性手術后患者復發的風險，指導臨床及時介入診療。
3、療效評估及耐藥性監測
ctDNA濃度的動態變化可反映治療效果，同時因其無創便捷的特性可對包括術前新輔助化療、術后輔助化療、晚期放化療、靶向治療等在內的各階段治療進行實時連續監測治療效果，判斷治療效果，同時根據檢出的突變信息，動態監測耐藥發生，及時調整治療方案。
4、臨床預后評估
根據ctDNA濃度及所檢出的突變信息，可對轉移風險、生存等進行預測與提示。
5、高危人群體檢篩查
對于具有腫瘤家族史或腫瘤易感基因及不良生活習慣的高危人群，定期進行ctDNA檢查，有助于腫瘤的防治及早期發現。