基因组不稳定性有助于肿瘤进化和耐药肿瘤亚克隆的产生。监测肿瘤基因组改变，特别是在肿瘤耐药性和转移方面，对治疗反应和精准医疗的评估有很大贡献。CTC单细胞测序可用于检测肿瘤的基因组改变。

Maheswaran等在92%的转移性非小细胞肺癌（NSCLC）患者中发现了CTC中的EGFR激活突变，并在33%的酪氨酸激酶抑制剂治疗有反应的患者和64%表现出临床进展的患者CTC中检测到耐药突变T790M。对于KRAS基因突变的分析，结直肠癌病例中CTC与匹配的原发肿瘤之间的突变一致性率为37%至90%。一致性率的这种差异可能是由于这些研究中使用的不同CTC选择方案。KRAS突变在胰腺导管腺癌（PDAC）中也很常见，见于90%的PDAC病例。然而，Kulemann等人发现，CTC和相应的PDAC肿瘤中KRAS突变的不一致率为42%。在许多癌症（如前列腺癌）中也进行了CTC基因突变分析的研究，例如乳腺癌、肝细胞癌等，并且经常发现CTCs与相应肿瘤之间的突变不一致。不一致率可能归因于CTC突变的检测效率不同，或CTC与原发肿瘤细胞之间的异质性。

肿瘤异质性是肿瘤发展演化的结果，也是癌症治疗中的一个挑战，因为不同的肿瘤细胞亚群可能对治疗药物产生不同的响应，导致耐药性的出现。CTC的基因组分析可以提供高分辨率的肿瘤异质性信息，可能将特定的 CTC 亚群与癌细胞表型、转移、患者预后和耐药性联系起来。

靶向治疗通常使用原发肿瘤组织进行基因组分析。然而，原发性肿瘤和复发性/转移性肿瘤之间的基因组图谱不一致归因于克隆变化、克隆选择中的采样错误和/或检测中的技术缺陷，使治疗选择的决策过程变得复杂。因此，在治疗过程中，针对耐药患者的耐药机制研究，准确监测耐药后存活CTC的基因组改变，追踪克隆进化的分子变迁，能在不同的治疗阶段，为临床精准治疗决策提供参考依据。

CTC测序不仅解决异质性，提供丰富的原发灶和转移灶分子信息，而且在研究肿瘤克隆进化过程中具有独特优势，特别是在肿瘤耐药性和转移方面，能前瞻性追踪治疗压力下的肿瘤分子变迁，分析耐药机制，因此能提前预知并明确遏制转移的治疗靶点，提前干预，抑制肿瘤转移。随着CTC测序技术的发展，CTC分子检测将成为未来癌症管理的重要组成部分。