張龍富 張新

摘 要 肺癌是全球范圍內(nèi)發(fā)病率和死亡率最高的惡性腫瘤類型，早期診斷對(duì)改善肺癌患者的預(yù)后至關(guān)重要。肺癌的發(fā)生是多因素、多基因參與的復(fù)雜過程。近年來，生物標(biāo)志物的異常表達(dá)已成為肺癌早期診斷研究中的熱點(diǎn)。隨著檢測(cè)技術(shù)的快速發(fā)展，肺癌自身抗體、循環(huán)腫瘤DNA、循環(huán)腫瘤細(xì)胞、微小RNA等生物標(biāo)志物不斷被發(fā)現(xiàn)。本文就生物標(biāo)志物用于肺癌早期診斷的研究進(jìn)展作一概要介紹。

關(guān)鍵詞 肺癌 早期診斷 生物標(biāo)志物

中圖分類號(hào)：R734.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-1533（2018）07-0003-03

Advances in application of biomarkers in early diagnosis of lung cancer

ZHANG Longfu1，2*， ZHANG Xin1**（1. Department of Pulmonary Medicine， Zhongshan Hospital， Fudan University， Shanghai 200032， China； 2. Department of Pulmonary Medicine， Central Hospital of Xuhui District， Shanghai 200031， China）

ABSTRACT Lung cancer is the type of malignancy with the highest morbidity and mortality worldwide. Early diagnosis is of great significance for improving the prognosis of lung cancer. The occurrence of lung cancer is a complex process involving in multiple factors and multiple genes. In recent years， the abnormal expression of biomarkers has become a hot spot in the research of early diagnosis of lung cancer and some new biomarkers， such as autoantibodies， circulating tumor DNA， circulating tumor cells， and microRNA have been emerging with the rapid development of detection technology. The research progress in this field is briefly introduced in this article.

KEy WORDS lung cancer； early diagnosis； biomarkers

肺癌是全球范圍內(nèi)最常見的惡性腫瘤類型，其發(fā)病率和死亡率在各類惡性腫瘤中均居首位，且發(fā)病率和死亡率仍在上升[1]。早期肺癌缺乏特異性表現(xiàn)，故大部分肺癌診出時(shí)已處于中、晚期，失去了根治的機(jī)會(huì)，只能采用化療、靶向治療為主的綜合治療，患者的5年生存率<15%[2]。如果臨床上能夠早期診斷肺癌，即可顯著改善患者的預(yù)后。研究顯示，Ⅰ期肺癌患者術(shù)后的5年生存率高達(dá)90%[3]。由此可見，肺癌的早期診斷具有重要的臨床意義。

目前已見有以胸部低劑量螺旋CT、支氣管內(nèi)鏡、痰脫落細(xì)胞等作為篩查方法進(jìn)行早期肺癌診斷的多項(xiàng)研究報(bào)告，但這些方法的敏感度、特異度和適用性等均存在一定的局限性。隨著分子生物學(xué)理論的快速發(fā)展、相關(guān)檢測(cè)方法的不斷改進(jìn)，分子診斷已成為腫瘤病理學(xué)研究的主要內(nèi)容和手段。近年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)生物標(biāo)志物用于肺癌早期診斷進(jìn)行了大量研究，本文就其研究進(jìn)展作一概要介紹。

1 血清蛋白標(biāo)志物

1.1 血清腫瘤標(biāo)志物

血清腫瘤標(biāo)志物檢測(cè)具有無創(chuàng)、快捷、簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，成為肺癌篩查及其輔助診斷的主要手段?，F(xiàn)階段臨床上常用的血清肺癌標(biāo)志物包括癌胚抗原（carcinoembryonic antigen）、神經(jīng)元特異性烯醇化酶（neuron specific enolization enzyme， NSE）、鱗狀上皮細(xì)胞癌抗原（squamous cell carcinoma antigen， SCC）、細(xì)胞角蛋白19片段（cytokeratin 19 fragment， CYFRA21-1）、前胃泌素釋放肽（pro-gastrin-releasing peptide， pro-GRP）等，但這些標(biāo)志物單獨(dú)用于肺癌早期診斷的敏感度和特異度均不高[4-7]，如癌胚抗原水平用于肺癌診斷的敏感度只有33.3% ～ 52%[5-6]。NSE和pro-GRP水平異常主要見于小細(xì)胞肺癌患者，癌胚抗原、SCC和CYRFA21-1水平異常主要見于非小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer， NSCLC）患者。這些標(biāo)志物的水平在不同個(gè)體間的差異較大，在同一個(gè)體中則與腫瘤負(fù)荷有一定的相關(guān)性。

為提高診斷的敏感度，多項(xiàng)研究探討了多種標(biāo)志物聯(lián)合檢測(cè)的應(yīng)用價(jià)值，結(jié)果顯示癌胚抗原、NSE、SCC、CYFRA21-1的三聯(lián)或四聯(lián)檢測(cè)用于肺癌篩查的敏感度可達(dá)80% ～ 90%，特異度>70%[5-7]，顯著優(yōu)于這些標(biāo)志物單獨(dú)檢測(cè)的結(jié)果。這些標(biāo)志物水平異常也見于其他惡性腫瘤類型。不過，由于早期肺癌的腫瘤負(fù)荷較小，這些標(biāo)志物的敏感度還是太低，特別是在肺毛玻璃結(jié)節(jié)的鑒別上，這些標(biāo)志物幾乎沒有鑒別診斷價(jià)值。

1.2 肺癌自身抗體

在肺癌發(fā)生的早期，機(jī)體的免疫系統(tǒng)能識(shí)別腫瘤細(xì)胞表面的特異性抗原，然后分泌針對(duì)這些抗原的自身抗體。肺癌自身抗體在肺癌早期即出現(xiàn)，故可用于肺癌早期篩查[8]。然而，單獨(dú)檢測(cè)肺癌自身抗體用于肺癌篩查同樣存在敏感度和特異度不理想的問題，而聯(lián)合檢測(cè)多種肺癌自身抗體可彌補(bǔ)這一缺陷。上海市肺科醫(yī)院組織進(jìn)行的一項(xiàng)多中心研究探討了7種肺癌自身抗體（GAGE7、CAGE、MAGE A1、SOX2、GBU4-5、p53、PGP9.5）檢測(cè)在肺癌早期診斷中的應(yīng)用價(jià)值，結(jié)果顯示聯(lián)合檢測(cè)這7種肺癌自身抗體用于肺癌篩查的敏感度和特異度分別達(dá)61.0%和90.0%，其中用于Ⅰ期和Ⅱ期NSCLC診斷的敏感度分別為62%和59%，用于局限期小細(xì)胞肺癌診斷的敏感度為59%[9]。

2 循環(huán)腫瘤DNA

循環(huán)腫瘤DNA是指血液循環(huán)中的腫瘤細(xì)胞凋亡后產(chǎn)生的雙鏈或單鏈DNA片段，其基因改變與腫瘤組織的一致。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，如第二代基因測(cè)序技術(shù)、數(shù)字聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（polymerase chain reaction， PCR）等技術(shù)的出現(xiàn)，循環(huán)腫瘤DNA的檢測(cè)靈敏度已大大提高，具有用于腫瘤早期診斷的潛力。腫瘤細(xì)胞在血流中凋亡后，血漿中來自不同染色體的循環(huán)腫瘤DNA片段數(shù)量與染色體拷貝數(shù)成正比，通過第二代測(cè)序技術(shù)捕獲測(cè)序1 000萬個(gè)DNA片段，其相應(yīng)染色體的數(shù)量變化就有了統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，從而可用來判斷體內(nèi)的腫瘤負(fù)荷和腫瘤類型[10-11]。此外，腫瘤細(xì)胞DNA攜帶的倒序、點(diǎn)突變信息也可通過測(cè)序獲得[12]。

Newman等[13]在采用癌癥個(gè)體化深度測(cè)序方法檢測(cè)循環(huán)腫瘤DNA的研究中發(fā)現(xiàn)，循環(huán)腫瘤DNA檢測(cè)用于肺癌診斷的敏感度在Ⅱ～ Ⅳ期和Ⅰ期NSCLC患者中分別為100.0%和50.0%，特異度均為96.0%，且循環(huán)腫瘤DNA的表達(dá)量與腫瘤大小相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.89。該研究表明，采用高通量的第二代測(cè)序技術(shù)檢測(cè)循環(huán)腫瘤DNA中的基因變異有助于NSCLC的早期診斷。不過，由于循環(huán)腫瘤DNA的含量較低，在早期肺癌患者中的含量更低，因此欲更好地發(fā)揮循環(huán)腫瘤DNA檢測(cè)在肺癌早期診斷中的應(yīng)用價(jià)值，還需不斷改進(jìn)檢測(cè)技術(shù)、DNA抽提技術(shù)并建立多基因檢測(cè)譜。

3 循環(huán)微小RNA（microRNA， miRNA）

miRNA是一類高度保守的小分子RNA，是長(zhǎng)度為19 ～ 25個(gè)核苷酸的內(nèi)源性非編碼調(diào)控RNA，可通過靶向結(jié)合mRNA的3′-非翻譯區(qū)而致mRNA降解或翻譯受到抑制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)靶基因表達(dá)的調(diào)控。miRNA在不同組織中的表達(dá)譜不同，在肺癌與正常組織之間以及不同的肺癌組織之間的表達(dá)譜也不相同，故其檢測(cè)有用于肺癌診斷的潛力。

Geng等[14]的研究發(fā)現(xiàn)，NSCLC患者和健康人群的循環(huán)miRNA（miRNA-20a、miRNA-145、miRNA-21、miRNA-223、miRNA-221）的表達(dá)有顯著差異，故miRNA可用作早期NSCLC診斷的腫瘤標(biāo)志物。Hennessey等[15]采用實(shí)時(shí)定量PCR技術(shù)檢測(cè)了30例NSCLC患者和20名健康者血清中180種miRNA的表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)miR-15b和miR-27b的檢測(cè)有助于NSCLC診斷，miR-15b和miR-27b檢測(cè)用于NSCLC診斷的敏感度和特異度分別達(dá)100%和84%。多種miRNA的聯(lián)合檢測(cè)有助于提高肺癌早期診斷的敏感度和特異度。

4 循環(huán)腫瘤細(xì)胞（circulating tumor cell， CTC）

CTC是指進(jìn)入了血液循環(huán)的腫瘤細(xì)胞，它們?cè)谀[瘤進(jìn)展和轉(zhuǎn)移中起著關(guān)鍵作用。由于在早期腫瘤、甚至癌前病變的患者外周血中即已存在CTC，故如能檢測(cè)CTC，就可用于腫瘤早期診斷。

上海市肺科醫(yī)院、上海市胸科醫(yī)院和中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院腫瘤醫(yī)院聯(lián)合進(jìn)行了一項(xiàng)多中心研究，采用靶向PCR技術(shù)檢測(cè)了560例肺癌患者、350例肺良性腫瘤患者、150名健康者和150例非肺源性惡性腫瘤患者的CTC，結(jié)果發(fā)現(xiàn)CTC檢測(cè)用于肺癌輔助診斷的價(jià)值顯著高于血清腫瘤標(biāo)志物，敏感度和特異度分別達(dá)79.6%和88.2%，其中對(duì)Ⅰ期（早期）肺癌診斷的敏感度達(dá)67.2%[16]。

5 呼出氣中的有機(jī)化合物（volatile organic compounds， VOC）

VOC檢測(cè)具有快速、無創(chuàng)、便捷、靈敏度高和可重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)，是一種潛在的新型腫瘤診斷方法。多項(xiàng)研究結(jié)果表明，VOC的組成及其濃度可以反映肺癌的疾病狀況，建立和開發(fā)其數(shù)據(jù)庫(kù)及預(yù)測(cè)模型對(duì)肺癌早期診斷具有重要的應(yīng)用價(jià)值[17-18]。陳璐等[17]采用電子鼻檢測(cè)了63例肺癌患者和72名健康者的VOC并予以比較，建立了肺癌預(yù)測(cè)模型，后者用于肺癌診斷的敏感度達(dá)74.0%，特異度達(dá)93.0%。

下呼吸道表面產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物會(huì)以氣溶膠形態(tài)存在于呼出氣中，呼出氣被引入冷凝系統(tǒng)后轉(zhuǎn)化為液體或雪狀物，即呼出氣體冷凝物（exhaled breath condensate， EBC）。多項(xiàng)研究結(jié)果提示，通過檢測(cè)EBC中的腫瘤相關(guān)基因（主要包括p53、p16、Bcl-2、K-ras等）以及微衛(wèi)星改變、細(xì)胞因子、氧化應(yīng)激產(chǎn)物等可實(shí)現(xiàn)肺癌的早期診斷[19-22]。有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，在33% ～ 70%的肺腺癌患者EBC中可檢出p53突變[19]，在53%的肺癌患者EBC中可發(fā)現(xiàn)微衛(wèi)星改變[20]。

6 結(jié)語

綜上所述，肺癌的早期診斷是改善肺癌患者預(yù)后的關(guān)鍵，因此人們一直在開發(fā)肺癌早期診斷新技術(shù)。肺癌早期診斷技術(shù)除須有高敏感度和特異度外，還應(yīng)具有創(chuàng)傷小、操作簡(jiǎn)單、成本低廉等特點(diǎn)。近年來，新的腫瘤相關(guān)生物標(biāo)志物不斷被發(fā)現(xiàn)，它們的檢測(cè)和應(yīng)用相對(duì)方便，而聯(lián)合檢測(cè)有助于提高肺癌診斷的敏感度和特異度，特別是血清腫瘤標(biāo)志物、肺癌自身抗體和miRNA等聯(lián)合檢測(cè)的應(yīng)用價(jià)值已進(jìn)入臨床研究階段，有望成為肺癌早期診斷和篩查的有效手段。當(dāng)然，在生物標(biāo)志物用于肺癌早期診斷方面也存在不少問題，如較多新的腫瘤相關(guān)生物標(biāo)志物的檢測(cè)技術(shù)尚不成熟，檢測(cè)成本很高；這些生物標(biāo)志物檢測(cè)用于臨床實(shí)踐的證據(jù)不足等。因此，臨床上應(yīng)進(jìn)行更深入的研究或驗(yàn)證工作，同時(shí)更深入地了解從癌前病變至肺癌發(fā)生的動(dòng)態(tài)過程，在此基礎(chǔ)上不斷研究和開發(fā)新的技術(shù)和方法，使肺癌早期診斷技術(shù)日臻完善。

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