結(jié)直腸癌腫瘤標(biāo)志物的臨床應(yīng)用研究進展

江經(jīng)斌綜述 劉琦審校

2018年世界癌癥統(tǒng)計指出[1]，36種常見癌癥中，結(jié)直腸癌新發(fā)病例超過180萬，約占總癌癥新發(fā)病例的10.2%，排名第3；死亡病例數(shù)約為88萬，約占總癌癥死亡病例的9.2%，排名第2。全球185個國家或地區(qū)中，中國的惡性腫瘤發(fā)病率、死亡率位居中等偏上水平。2015年我國癌癥調(diào)查數(shù)據(jù)顯示[2]，結(jié)直腸癌新發(fā)病例約38.8萬，死亡病例數(shù)約18.7萬,均排名前5。最近10年，我國結(jié)直腸癌發(fā)病率及病死率均呈上升趨勢[3]，已成為危害人民健康的突出問題。

結(jié)直腸癌病死率高的原因是早期臨床癥狀不明顯，發(fā)現(xiàn)時常是中晚期，據(jù)報道，早期診斷的結(jié)直腸癌患者5年生存率約為90%，而晚期診斷的患者5年生存率下降至5%～10%[4]。因高效篩查手段的應(yīng)用，美國結(jié)直腸癌發(fā)病率及病死率均呈下降趨勢，且5年生存率明顯上升[5]，可見結(jié)直腸癌早期篩查及診斷對結(jié)直腸癌防治工作的重要性。目前廣泛應(yīng)用的篩查方法包括糞便檢測、影像學(xué)檢查、內(nèi)鏡檢查及腫瘤標(biāo)志物檢測等， 其中糞便檢測特異性不高，影像學(xué)檢查費用昂貴，內(nèi)鏡檢查依從性差，而腫瘤標(biāo)志物的有效性、經(jīng)濟性及安全性可以提高篩查的整體接受度，是結(jié)直腸癌篩查的重要手段[6]。

腫瘤標(biāo)志物是正常組織不存在或僅少量存在，或僅見于胚胎組織，因腫瘤相關(guān)基因表達上調(diào)或機體對腫瘤組織反應(yīng)產(chǎn)生的，在腫瘤組織中大量存在的代謝產(chǎn)物。腫瘤標(biāo)志物存在于細胞、組織、體液及排泄物中，可被定量或定性檢測，提示腫瘤細胞的增殖分化。除了結(jié)直腸癌的早期篩查及輔助診斷，腫瘤標(biāo)志物在判斷預(yù)后、選擇治療方案、預(yù)測療效及監(jiān)測復(fù)發(fā)等方面均有應(yīng)用價值[7]。本文對傳統(tǒng)腫瘤標(biāo)志物臨床應(yīng)用的最新進展及新腫瘤標(biāo)志物的最新研究進行綜述。

1 現(xiàn)有腫瘤標(biāo)志物及其臨床應(yīng)用

目前，臨床與結(jié)直腸癌相關(guān)的常用腫瘤標(biāo)志物包括癌胚抗原(carcinoembryonic antigen，CEA)、糖類抗原19-9(carbohydrate antigen 19-9，CA19-9)、糖類抗原242(CA242)、糖類抗原72-4(CA72-4)、糖類抗原50(CA50)等。CEA是結(jié)直腸癌最重要的腫瘤標(biāo)志物，在結(jié)直腸癌的診斷和監(jiān)測等方面的應(yīng)用及研究已經(jīng)比較成熟。CA19-9是消化道惡性腫瘤的重要標(biāo)志物，主要用于評估預(yù)后及監(jiān)測復(fù)發(fā)。我國最新結(jié)直腸癌診療指南將CEA及CA19-9列為推薦的輔助診斷指標(biāo)[8]。對于部分CEA不升高的結(jié)直腸癌患者，CA72-4、CA50、CA242等腫瘤標(biāo)志物也有一定的應(yīng)用價值[7]。

腫瘤標(biāo)志物單獨檢測時，對腫瘤的敏感度或特異度不夠高，應(yīng)用存在局限性，同時測定多個腫瘤標(biāo)志物可以提高診斷準(zhǔn)確率[9]。喻茂文[10]對192例經(jīng)術(shù)后病理確診的結(jié)直腸癌患者進行的一項病例對照研究顯示，術(shù)前血清CA125、CA19-9、CEA及CYFRA-21-1單項檢測診斷結(jié)直腸癌的敏感度分別為70.65%、68.48%、69.56%及72.83%，特異度分別為68.47%、67.39%、63.04%及70.65%,診斷準(zhǔn)確率93.47%、90.22%、84.78%及91.30%，聯(lián)合檢測CA125、CA19-9、CEA、CYFRA21-1的敏感度為91.30%，特異度為93.47%，診斷準(zhǔn)確率96.96%，表明雖然單一腫瘤標(biāo)志物有一定的診斷準(zhǔn)確率，但聯(lián)合檢測可將診斷準(zhǔn)確率進一步提高，還可以彌補單項指標(biāo)敏感度或特異度不高的缺陷,明顯降低漏診率及誤診率,對于結(jié)直腸癌的診斷具有重要的臨床價值及應(yīng)用前景。

目前結(jié)直腸癌腫瘤標(biāo)志物聯(lián)合檢測的研究已成為國內(nèi)外的一大研究熱點，但具體組合形式及其應(yīng)用范圍尚無定論。曾龍飛[11]對231例結(jié)腸癌患者的血清CEA、CA19-9、CA72-4、CA125、CA242和TuM2-PK水平研究發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合檢測的敏感度、特異度和診斷準(zhǔn)確率高于單項檢測；通過建立Logistic回歸-ROC曲線模型發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合檢測2項標(biāo)志物,CA19-9及TuM2-PK組合的診斷效能最高；聯(lián)合檢測3項血清腫瘤標(biāo)志物,CEA、CA19-9及TuM2-PK組合的診斷效能最高；聯(lián)合檢測4項標(biāo)志物，CEA、CA72-4、TuM2-PK及CA19-9組合的診斷效能最高，但與CEA、CA19-9及TuM2-PK組合的診斷效能相當(dāng)。Yang等[12]研究發(fā)現(xiàn)，對于結(jié)直腸癌患者，CEA、CA19-9、COX-2聯(lián)合檢測可彌補單項檢測的不足，提高診斷的準(zhǔn)確率；聯(lián)合檢測可提高Ⅰ、Ⅱ期結(jié)直腸癌診斷的敏感度和特異度，會降低Ⅲ、Ⅳ期結(jié)直腸癌診斷的敏感度和特異度，提示CEA、CA19-9和COX-2聯(lián)合檢測更適用于結(jié)直腸癌早期診斷。馬運賓[13]對158例結(jié)腸癌伴肝轉(zhuǎn)移患者的CEA、CA19-9、CA50、AFP、TPS進行檢測發(fā)現(xiàn)，CEA、CA19-9、CA50升高與結(jié)直腸癌發(fā)生肝轉(zhuǎn)移顯著相關(guān)，是結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移的獨立預(yù)測因素,聯(lián)合檢測對預(yù)測結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移的敏感度及特異度均優(yōu)于單項檢測。這些研究證實，相比單項檢測，腫瘤標(biāo)志物的聯(lián)合檢測在結(jié)直腸癌的篩查、診斷、判斷預(yù)后等方面更具指導(dǎo)意義及應(yīng)用價值，且不同組合形式可能有不同的應(yīng)用價值。

2 新標(biāo)志物的探索和應(yīng)用

2.1 蛋白類腫瘤標(biāo)志物

2.1.1 環(huán)氧化酶2(cyclooxygenase-2,COX-2)：環(huán)氧化酶(COX)是合成前列腺素(prostaglandin, PG)的關(guān)鍵酶，有2種同工酶，其中COX-2在正常組織中幾乎不表達，但通過炎性因子、生長因子及癌基因等的誘導(dǎo)在結(jié)直腸癌組織中大量表達，COX-2表達的上調(diào)可抑制腫瘤細胞凋亡、促進血管形成及抑制機體免疫等，在結(jié)直腸癌的發(fā)生中起著重要的作用[14]。最新研究指出，COX-2的表達與結(jié)直腸癌的分化程度、臨床分期及預(yù)后無相關(guān)性，COX-2作為結(jié)直腸癌腫瘤標(biāo)志物的診斷價值已被證實[15-16]。研究顯示[12]，血清COX-2水平診斷結(jié)直腸癌的敏感度、特異度均優(yōu)于CEA，診斷準(zhǔn)確率與CA19-9相當(dāng)，血清COX-2水平可明顯提高聯(lián)合檢測的敏感度及診斷準(zhǔn)確率。

2.1.2 內(nèi)皮細胞特異性分子1 (endothelial cell specific molecule-1, ESM-1)： ESM-1是內(nèi)皮細胞分泌的一種限制性皮膚硫酸蛋白多糖,通過促進腫瘤細胞生長、增殖、遷移和促進腫瘤血管形成,在結(jié)直腸癌發(fā)生、發(fā)展中起重要作用[17]。Jiang等[18]發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌患者血清ESM-1水平明顯高于健康志愿者，ESM-1與結(jié)直腸癌的組織分化低、腫瘤浸潤達肌層、伴淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和高TNM分期顯著相關(guān),且高ESM-1患者的總生存率更低，提示ESM-1可作為判斷結(jié)直腸癌預(yù)后的腫瘤生物標(biāo)志物。最新研究顯示，ESM-1對結(jié)直腸癌的診斷效率高于CEA及CA19-9，且ESM-1與結(jié)直腸癌晚期(TNM分期Ⅲ、Ⅳ期)風(fēng)險相關(guān)，對結(jié)直腸癌的診斷和分期有重要的應(yīng)用價值[19]。

2.1.3 腫瘤型M2 丙酮酸激酶(tumor type M2 pyruvate kinase, TuM2-PK)：丙酮酸激酶(pyruvate kinase，PK)是糖酵解途徑中的關(guān)鍵酶之一,其M2型的二聚體形式主要存在于腫瘤組織，被稱為腫瘤型M2丙酮酸激酶(TuM2-PK)，TuM2-PK的表達使腫瘤細胞在氧氣充足時仍以糖酵解為主要代謝途徑，而持續(xù)有氧糖酵解促進了腫瘤細胞的生長和轉(zhuǎn)移[20]。楊剛等[21]研究發(fā)現(xiàn)，血漿TuM2-PK在截斷值為25.9 U/ml時，診斷結(jié)直腸癌的敏感度及診斷效能高于CEA、CA19-9及CA72-4，特異度僅次于CA19-9，且TuM2-PK可提高聯(lián)合檢測的敏感度及特異度，對結(jié)直腸癌的診斷有重要意義。已有研究證實[22]，包含TuM2-PK在內(nèi)的多種糖酵解相關(guān)蛋白與癌癥預(yù)后不良顯著相關(guān)，提示TuM2-PK可輔助判斷預(yù)后。此外，TuM2-PK可在糞便中被檢測到,糞便TuM2-PK陽性對結(jié)直腸癌及結(jié)直腸癌前病變均有較高的敏感度及診斷準(zhǔn)確率[23]。聯(lián)合檢測糞便TuM2-PK可明顯提高糞便潛血診斷結(jié)直腸癌的敏感度、特異度及準(zhǔn)確率[24]。一項對結(jié)腸黏液中24種腫瘤標(biāo)志物的定量分析指出[25]，TuM2-PK是對結(jié)直腸癌敏感度、特異度及診斷效能最高的4種腫瘤標(biāo)志物之一。這些研究表明TuM2-PK在結(jié)直腸癌早期篩查的重要價值及廣闊前景。

2.1.4 基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMPs)：MMPs是一類鋅依賴的內(nèi)源性肽酶，可介導(dǎo)細胞外基質(zhì)(extracellular matrix, ECM)及血管壁的蛋白降解和重構(gòu)，在腫瘤細胞增殖、血管生成、侵襲和遷移及免疫逃逸等過程中發(fā)揮重要作用[26]。多項研究證實，MMP-2、MMP-3、MMP-9、MMP-13、MMP-14等多種MMPs在結(jié)直腸癌組織中高表達,與結(jié)直腸癌的低分化、浸潤深度超過肌層、伴淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及TNM分期晚相關(guān)[27-31]。部分血清MMPs水平的相關(guān)研究也得到了類似的結(jié)果[32-33]，提示血清MMPs水平可用于了解結(jié)直腸癌的浸潤情況、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況、臨床分期及評估預(yù)后。此外，糞便MMP-9檢測對結(jié)直腸癌的篩查表現(xiàn)出了較好的敏感度、特異度及診斷準(zhǔn)確率[23,34]，是結(jié)直腸癌無創(chuàng)篩查的一個極具潛力的腫瘤標(biāo)志物。

2.1.5 基質(zhì)金屬蛋白酶抑制物-1(tissue inhibitor of metalloproteinase-1， TIMP-1)：TIMPs是MMPs的內(nèi)源性抑制劑，其中TIMP-1除了抑制MMPs的功能外，還有刺激生長、抑制凋亡及參與惡性細胞轉(zhuǎn)化等生物活性[35]。研究發(fā)現(xiàn)，TIMP-1在結(jié)直腸癌組織及與結(jié)直腸癌侵襲性相關(guān)的肌成纖維細胞中的表達明顯高于正常結(jié)直腸組織，提示TIMP-1表達的上調(diào)與結(jié)直腸癌的侵襲及轉(zhuǎn)移有關(guān)。一項Meta分析指出[36]，血清TIMP-1水平對診斷結(jié)直腸癌有較好的敏感度、特異度及診斷準(zhǔn)確率，可作為診斷結(jié)直腸癌的腫瘤標(biāo)志物。研究指出[33,37]，血清TIMP-1水平升高與結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移、肺轉(zhuǎn)移相關(guān)，與預(yù)后不良相關(guān)。此外，最新研究表明，類似TuM2-PK，糞便TIMP-1水平對結(jié)直腸癌的篩查具有重要價值[25]。

2.2 基因類腫瘤標(biāo)志物 結(jié)直腸癌的增殖、分化、浸潤及轉(zhuǎn)移是環(huán)境與遺傳等多因素共同作用形成的多階段、多基因改變的復(fù)雜過程，包括癌基因的激活、突變和抑癌基因的失活及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的異常[38]。隨著分子生物學(xué)的進步，結(jié)直腸癌的診斷和治療已經(jīng)進入分子分型水平，臨床主要檢測RAS、BRAF、微衛(wèi)星不穩(wěn)定性(microsatellite instability, MSI)、P53、APC、c-myc等。目前對結(jié)直腸癌患者進行基因檢測主要用途是進行分型、指導(dǎo)靶向藥物選擇和判斷預(yù)后。隨著研究的進一步深入，突變基因作為腫瘤標(biāo)志物在結(jié)直腸癌篩查、早期診斷、輔助分期等方面具有極大的研究前景。

2.2.1 KRAS、NRAS、BRAF V600基因：在結(jié)直腸癌的發(fā)生、發(fā)展中, 表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor, EGFR)信號通路及絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)信號通路起著重要的作用，而KRAS、NARS和BRAF基因是EGFR/MAPK信號通路上的關(guān)鍵基因，與結(jié)直腸癌的發(fā)生、發(fā)展、治療及預(yù)后等各個環(huán)節(jié)密不可分[39]。國內(nèi)外指南均推薦結(jié)直腸癌患者進行 KRAS/NRAS/BRAF 基因突變檢測[8,40]。目前臨床上RAS和BRAF的檢測除了指導(dǎo)靶向藥物(抗EGFR單抗)的選擇，還可用于預(yù)后的判斷。王子元等[41]對110 例結(jié)直腸癌患者的組織學(xué)樣本研究發(fā)現(xiàn)，KRAS基因突變率為45.4%，NRAS基因突變率為6.3%，BRAF V600基因突變率為2.7%；結(jié)合病理資料顯示，KRAS基因突變率與患者的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移顯著相關(guān)；BRAF 基因突變率與右半結(jié)腸癌顯著相關(guān)。Taieb等[42]對3 934例Ⅲ期結(jié)直腸癌患者的研究發(fā)現(xiàn)，KRAS或BRAF突變的患者，術(shù)后復(fù)發(fā)時間、復(fù)發(fā)后生存時間和總生存時間更短，KRAS、BRAF 突變?yōu)榻Y(jié)直腸癌術(shù)后復(fù)發(fā)、復(fù)發(fā)后生存和總生存時間變差的獨立預(yù)測指標(biāo)。隨著研究的深入，KRAS、NRAS、BRAF V600作為分子標(biāo)志物在結(jié)直腸癌的早期篩查，協(xié)助診斷及分期，判斷療效和評估預(yù)后等方面具有巨大的潛力。

2.2.2 磷脂酰肌醇-3-激酶催化亞單位α(phosphatidylinositol 3- kinase catalytic subunit alpha，PIK3CA)基因：PIK3CA基因編碼的磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3Ks)是EGFR下游PI3K/Akt通路的關(guān)鍵激酶，PIK3CA基因突變在結(jié)直腸癌的發(fā)生和發(fā)展中起著關(guān)鍵作用[43]。研究顯示， 15%～20%的結(jié)直腸癌(CRCs)存在PIK3CA外顯子9或20的激活突變，使PIK3CA成為結(jié)直腸癌中最常見的突變基因之一[44]。研究表明，PIK3CA基因突變與結(jié)直腸癌組織學(xué)分級低、臨床分期晚、預(yù)后差有關(guān)，且PIK3CA基因突變促進了對結(jié)直腸癌一線化療方案(如FOLFOX和FOLFORI)的耐藥[45-46]。但最新一項Meta分析顯示[47]，PIK3CA基因突變與結(jié)直腸癌分化情況、臨床分期及遠處轉(zhuǎn)移等影響預(yù)后的因素?zé)o關(guān)。PIK3CA基因突變對結(jié)直腸癌的臨床分期及預(yù)后的預(yù)測作用仍有爭議，但其作為結(jié)直腸癌治療靶點及預(yù)測耐藥的腫瘤標(biāo)志物，對結(jié)直腸癌患者的治療有著重要的影響。

此外，MSI、P53、APC、c-myc、Runx3、miRNA等對結(jié)直腸癌的早期篩查，協(xié)助診斷及分期，選擇治療方案，判斷療效和評估預(yù)后等方面的價值正在被廣泛研究。隨著分子生物學(xué)的進步及研究的深入，基因突變檢測作為結(jié)直腸癌的腫瘤標(biāo)志物有著廣闊的發(fā)展前景和應(yīng)用價值。

3 總結(jié)

腫瘤標(biāo)志物在結(jié)直腸癌的人群篩查、早期診斷、輔助分期及制定治療方案、判斷預(yù)后及療效、監(jiān)測復(fù)發(fā)及轉(zhuǎn)移等方面具有重要的臨床應(yīng)用價值。隨著分子生物學(xué)的研究進展，更多腫瘤標(biāo)志物被發(fā)現(xiàn)，但受限于實驗水平、檢測費用等，新腫瘤標(biāo)志物的臨床應(yīng)用尚未成熟，其應(yīng)用價值有待進一步研究證實。此外，突變基因的檢測除了作為結(jié)直腸癌患者化療方案的選擇提供重要依據(jù)，也正成為結(jié)直腸癌早期篩查的重要手段。目前臨床上常用的腫瘤標(biāo)志物以血清標(biāo)志物為主，其單獨檢測的敏感度和特異度不高，臨床應(yīng)用存在局限性，腫瘤標(biāo)志物聯(lián)合檢測已成為結(jié)直腸癌的早期篩查、診斷、分期、治療、預(yù)后及監(jiān)測等臨床工作環(huán)節(jié)的重要方法。隨著新標(biāo)志物的成熟和推廣，早發(fā)現(xiàn)、早診斷及早治療將大大降低結(jié)直腸癌的病死率。