前列腺癌診斷和預(yù)后相關(guān)生物標(biāo)志物的研究進(jìn)展

黃俊 王清華 郭佳

前列腺癌是男性最常見的泌尿生殖系統(tǒng)腫瘤，近年來其發(fā)病率持續(xù)上升，美國癌癥協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，2021年美國前列腺癌新發(fā)病例約248 530例，為男性癌癥新發(fā)病例第一位，也是男性癌癥死亡的第二大常見原因[1]。由于起病隱匿，早期前列腺癌并無明顯癥狀，隨著疾病進(jìn)展可逐漸出現(xiàn)尿路梗阻、性功能異常甚至骨痛癥狀，因此多數(shù)前列腺癌患者發(fā)現(xiàn)時已處于晚期[2]。雖然前列腺癌患者對去勢治療相對敏感，但經(jīng)過一段時間治療后都不可避免地發(fā)展為去勢抵抗性前列腺癌，患者整體預(yù)后很差。因此，篩選有效的前列腺癌特異性生物標(biāo)志物對于目標(biāo)群體篩查、高風(fēng)險患者判斷以及前列腺癌早期診斷至關(guān)重要[3]。

PSA是臨床上用于前列腺癌早期篩查和預(yù)后評估的分子標(biāo)志物。PSA是由前列腺上皮細(xì)胞分泌的一種絲氨酸蛋白酶，其生物學(xué)作用主要是通過蛋白水解機制參與液化精液。在臨床實踐中實施PSA的測定使早期前列腺癌患者的檢出率逐漸增高，此外也可將PSA水平與前列腺癌分期相結(jié)合用于評估患者預(yù)后[4]。但是由于PSA并不是腫瘤特異性而是器官特異性標(biāo)志物，并且其表達(dá)水平隨著年齡增長而逐漸增高，因此PSA在臨床應(yīng)用中也顯示出一定的局限性[5-6]。此外，PSA水平與前列腺癌惡性程度的相關(guān)性并不十分緊密，所以其對前列腺癌的分級、分型并沒有顯著意義[7]。

因此，尋找前列腺癌的新型標(biāo)志物顯得尤為重要。新發(fā)現(xiàn)的標(biāo)志物不僅可以輔助診斷前列腺癌，而且在理想情況下應(yīng)該有助于前列腺癌風(fēng)險評估和疾病進(jìn)展監(jiān)測。本文對目前已報道的多種新的分子標(biāo)志物進(jìn)行探討，并對其在未來的應(yīng)用進(jìn)行展望。

一、前列腺癌的新型生物標(biāo)志物

1.proPSA：proPSA是PSA的無活性前體，在人體中，激肽釋放酶2通過切割其前導(dǎo)序列參與PSA的激活，前導(dǎo)序列的部分切割導(dǎo)致不同種proPSA的產(chǎn)生，如[-2]proPSA[8]。前列腺健康指數(shù)(prostate health index, PHI)是前列腺癌診斷的輔助指標(biāo)之一，它可以通過[-2]proPSA、游離PSA和總PSA之間的函數(shù)公式來計算。

Heidegger等[9]研究表明在前列腺癌患者血清中proPSA水平顯著升高，此外proPSA異常高水平往往預(yù)示著前列腺癌組織侵襲。Catalona等[10]通過PHI評分明確了Gleason評分為3+4或更高、而曲線下面積(area under curve, AUC)為0.703、PSA為2～10 ng/ml且前列腺穿刺活檢陰性病例的診斷?？傊c單獨的proPSA相比，PHI在前列腺癌診斷和惡性程度評估方面具有更高的價值。一項包括16 762例患者在內(nèi)的Meta分析結(jié)果顯示，PHI在前列腺癌檢測中的合并靈敏度為0.89，合并特異性為0.34，AUC為0.76，而對于高級別前列腺癌的檢測，PHI的合并靈敏度為0.93[11]。另一項Meta分析顯示，PHI評分對3+4或更高級別前列腺癌判斷的合并靈敏度為0.90[12]。這些研究結(jié)果表明PHI評分可有效判斷并識別侵襲性前列腺癌。也有研究表明，在根治性前列腺切除術(shù)后的患者中，PHI與前列腺癌的惡性程度有關(guān)[13]?？傊?，proPSA和PHI對前列腺癌惡性程度及預(yù)后預(yù)測具有重要參考價值，兩者均已被美國FDA批準(zhǔn)應(yīng)用于前列腺癌的臨床診斷。

2.前列腺癌抗原3：前列腺癌抗原3(prostate cancer antigen 3, PCA3)是被美國FDA批準(zhǔn)的第二種用于前列腺癌檢測的分子標(biāo)志物。PCA3是一種在前列腺癌細(xì)胞中高表達(dá)的特異性非編碼RNA，包括3個內(nèi)含子和4個外顯子。在前列腺非癌病變中PCA3的表達(dá)水平很低，例如良性前列腺增生、非典型小腺泡增生、前列腺炎和前列腺上皮內(nèi)瘤變等[14]。這些特征使PCA3有望用于臨床診斷。

Ferreira等[15]研究發(fā)現(xiàn)PCA3通過調(diào)控雄激素受體(androgen receptor, AR)依賴性信號傳導(dǎo)和AR輔助因子的表達(dá)以及參與上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化來調(diào)節(jié)前列腺癌細(xì)胞的生物學(xué)行為。Zhang等[16]研究表明PCA3可以通過與miR-218-5p結(jié)合從而下調(diào)高遷移率族蛋白B1來降低細(xì)胞活力和遷移率，進(jìn)而抑制前列腺癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲。PCA3的臨床應(yīng)用是針對初次活檢陰性且血清PSA水平異常的患者，通過RT-PCR對PCA3進(jìn)行定量檢測并計算PCA3評分。PCA3評分<25分表明前列腺癌的發(fā)病風(fēng)險較低，而較高的評分則提示前列腺癌活檢陽性的可能性增加[17]。在臨床實踐中，研究者將35分作為PCA3評分的閾值，一項最近的Meta分析研究比較了閾值分別為20和35分的診斷能效，結(jié)果表明其靈敏度分別為0.93和0.80，特異性分別為0.65 和0.44，AUC分別為0.85和0.72，因此，與35分相比，閾值為20分可能有更高的診斷價值[18]。Auprich等[19]通過將PCA3與PSA及其衍生物進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)PCA3具有更高的診斷能效以及對高風(fēng)險患者的高篩選作用。尿液PCA3檢測在前列腺癌篩查和診斷中同樣具有重要作用，Cui等[20]總結(jié)了46項臨床研究共涉及12 295例患者的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，尿液PCA3檢測的靈敏度、特異性和AUC分別為0.65、0.73和0.75。此外，直腸指診后的尿液樣本對PCA3檢測更有幫助，但也有觀察發(fā)現(xiàn)該方式僅對第一次重復(fù)活檢的預(yù)測有效，不適于后續(xù)的重復(fù)活檢。綜上所述，無論是血液或尿液PCA3檢測對前列腺癌的篩查和早期診斷都有重要的輔助作用。

3.TMPRSS2-ERG融合基因：TMPRSS2-ERG融合是前列腺癌活檢中發(fā)現(xiàn)的常見的基因改變，但在未接受去勢治療的轉(zhuǎn)移性前列腺癌中這種融合的發(fā)生率較低，這可能表明其參與了癌癥向侵襲階段轉(zhuǎn)變的過程[21]。

TMPRSS2基因編碼促癌基因跨膜絲氨酸蛋白酶2，這種蛋白酶的功能尚不清楚，有研究報道TMPRSS2可以通過與一種ETS轉(zhuǎn)錄因子-ERG融合進(jìn)而破壞AR介導(dǎo)的信號網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)致雄激素非依賴[22]。Shan等[23]研究發(fā)現(xiàn) TMPRSS2-ERG融合基因可調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的募集和浸潤，從而促進(jìn)前列腺癌細(xì)胞的生長。Delliaux等[24]發(fā)現(xiàn)異位TMPRSS2-ERG融合表達(dá)增強了前列腺癌細(xì)胞系通過刺激骨形成和抑制骨溶解作用誘導(dǎo)成骨細(xì)胞病變的能力，從而促進(jìn)癌細(xì)胞的骨轉(zhuǎn)移。直腸指診后尿檢TMPRSS-ERG轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物被認(rèn)為可用于診斷前列腺癌，同時TMPRSS2-ERG還可預(yù)測Gleason評分和臨床腫瘤分期，這表明該融合基因?qū)η傲邢侔┑念A(yù)后判斷有重要價值[25]。TMPRSS2-ERG檢測與其他標(biāo)志物相結(jié)合可以提高診斷靈敏度和特異性。Merdan等[26]研究表明，對至少1次活檢陰性且PSA水平升高的患者，同時使用PCA3評分和TMPRSS2-ERG檢測可減少臨床上的重復(fù)活檢，且對其10年生存率無顯著影響。因此，TMPRSS2-ERG融合基因不僅可輔助評估前列腺癌患者的預(yù)后，而且由于其促進(jìn)骨轉(zhuǎn)移的機制，或許可作為骨轉(zhuǎn)移風(fēng)險評估的潛在指標(biāo)。

4.循環(huán)腫瘤DNA：循環(huán)腫瘤DNA(circulating tumor DNA, ctDNA)是指腫瘤細(xì)胞脫落或者死亡后進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)中的DNA片段，長度約為134～144 bp，由于其具有腫瘤細(xì)胞基因的特征，因此ctDNA可以作為一種潛在的腫瘤血清標(biāo)志物。

Vandekerkhove等[27]研究發(fā)現(xiàn)單純依靠活檢診斷激素敏感性前列腺癌會有36%的患者發(fā)生漏診，而結(jié)合血液中ctDNA檢測可以顯著提高其診斷準(zhǔn)確率，然而去勢治療后ctDNA的水平迅速降低，這表明ctDNA在臨床應(yīng)用中可能會有相應(yīng)的局限性。Beltran等[28]通過對血液中ctDNA 的全外顯子組測序以及對轉(zhuǎn)移性前列腺癌和去勢耐藥的神經(jīng)內(nèi)分泌前列腺癌(neuroendocrine prostate cancer, NEPC)患者的腫瘤活檢，確定了可在循環(huán)系統(tǒng)中檢測到NEPC特異表達(dá)產(chǎn)物，并可通過ctDNA基因組來識別NEPC患者。Annala等[29]通過對202例轉(zhuǎn)移性去勢抵抗性前列腺癌(metastatic castration-resistant prostate cancer, mCRPC)患者的臨床研究發(fā)現(xiàn)，血液中ctDNA的水平與腫瘤負(fù)荷的臨床標(biāo)志物密切相關(guān)，包括較高的血PSA、乳酸脫氫酶、堿性磷酸酶等，并且高水平的ctDNA患者對化療表現(xiàn)出更強的抵抗性，而低水平的ctDNA患者往往預(yù)后更佳。Sonpavde等[30]在514例mCRPC患者血液中發(fā)現(xiàn)有482例患者至少有一個ctDNA發(fā)生改變，其中最常見的突變?yōu)門P53、AR等，而較高數(shù)量的ctDNA改變與無進(jìn)展生存率和總生存率密切相關(guān)，患者預(yù)后更差。ctDNA作為一種新型無創(chuàng)性液體活檢方式，不僅可以減少不必要的穿刺活檢，還可以作為一種靈敏度高、特異性強的診斷標(biāo)志物，對評估患者是否存在藥物抵抗也有重要參考價值。

5.循環(huán)腫瘤細(xì)胞：循環(huán)腫瘤細(xì)胞(circulating tumor cells, CTCs)最早發(fā)現(xiàn)于1869年，CTCs被認(rèn)為是在腫瘤形成或者進(jìn)展過程中從原發(fā)灶或轉(zhuǎn)移性腫瘤分離到循環(huán)系統(tǒng)中的腫瘤細(xì)胞或轉(zhuǎn)移細(xì)胞群，并且具有相應(yīng)腫瘤特征，如腫瘤內(nèi)異質(zhì)性和克隆進(jìn)化。另外，越來越多的研究表明CTCs可作為多種腫瘤診斷和預(yù)后評估的生物標(biāo)志物。

周旭東等[31]通過對113例患者靜脈血的研究發(fā)現(xiàn)，CTCs、PSA對前列腺癌的診斷靈敏度分別為0.88和0.86，特異性分別為0.74和0.66，而且CTCs 與 PSA、Gleason評分均呈顯著正相關(guān)關(guān)系，CTCs個數(shù)亦隨病理分期提高而增加，這表明 CTCs水平對預(yù)測前列腺癌的發(fā)生、發(fā)展有一定的臨床意義。Stott等[32]通過對血液中捕獲的CTCs的PSA和細(xì)胞分裂標(biāo)志物Ki-67進(jìn)行雙重染色表明，在CTCs中增殖細(xì)胞的比例更高，另外，在CTCs中Ki-67增殖指數(shù)的增加與去勢治療的耐藥性有關(guān)。AR的分子修飾可導(dǎo)致前列腺癌患者對去勢治療產(chǎn)生耐藥性。Steinestel等[33]通過檢測前列腺癌患者血液CTCs中兩種最常見的AR修飾，即AR-V7剪接變異體和AR點突變，發(fā)現(xiàn)攜帶AR突變的患者對阿比特龍和恩雜魯胺治療不敏感，預(yù)后更差。Scher等[34]也驗證了血液中CTCs核表達(dá)AR-V7蛋白可作為mCRPC患者經(jīng)紫杉烷治療后一種特異性的預(yù)后標(biāo)志物。Oeyen等[35]使用圖像分析工具對170例mCRPC患者的研究發(fā)現(xiàn)，在不考慮CTCs水平的情況下，在治療前表現(xiàn)出高CTCs表型異質(zhì)性患者的中位無進(jìn)展生存時間明顯縮短，這表明除了CTCs水平可以影響患者化療效果，CTCs表型多樣性對患者的預(yù)后也會產(chǎn)生一定影響。

6.外泌體：外泌體是直徑為40～150 nm、內(nèi)部包含多種生物活性分子的細(xì)胞外囊泡。外泌體可以通過傳遞某些物質(zhì)參與到前列腺癌的發(fā)生和發(fā)展，包括腫瘤微環(huán)境重建、細(xì)胞自噬、血管生成、轉(zhuǎn)移、免疫逃避和耐藥等。

前列腺癌來源外泌體中的miRNA-221和miR-222可調(diào)控腫瘤的生長，miR-92a和miR-1792參與促進(jìn)血管生成，從而促進(jìn)癌細(xì)胞增殖和遷移[36]。前列腺癌患者常合并骨轉(zhuǎn)移，從而造成成骨性或混合性損傷，Dai等[37]研究發(fā)現(xiàn)外泌體介導(dǎo)的PKM2以低氧誘導(dǎo)因子1α依賴的方式上調(diào)BMSC CXCL12的表達(dá)，從而增強了前列腺癌在骨髓中的播散和生長，這一新的機制表明外泌體PKM2具有作為生物標(biāo)志物的潛能，并為前列腺癌骨轉(zhuǎn)移提供了潛在的治療靶點。有研究表明AGR2基因的表達(dá)在NEPC中異常增加，尿液外泌體中AGR2 SV-G和SV-H對NEPC患者的診斷優(yōu)于血清PSA，受試者工作特征曲線顯示，SV-G和SV-H對前列腺癌的預(yù)測能力最高，這提示AGR2 SV-G和AGR2 SV-H可以作為利用尿液外泌體無創(chuàng)檢測NEPC的潛在診斷生物標(biāo)志物[38]。Wang等[39]通過對1 436例受試者的235個尿液外泌體小分子非編碼RNA(small non-coding RNA, sncRNA)進(jìn)行分析驗證，發(fā)現(xiàn)其對前列腺癌診斷和分級具有較高的敏感性和特異性，這表明尿液外泌體sncRNA可用于前列腺癌的無創(chuàng)診斷。另有一項研究結(jié)果表明，將傳統(tǒng)檢測手段與尿液外泌體檢測相結(jié)合可顯著提高對高級別前列腺癌的預(yù)測，這也表明外泌體具有作為前列腺癌診斷生物標(biāo)志物的潛能[40]。

二、結(jié)論

目前在鑒定和驗證前列腺癌相關(guān)新型分子標(biāo)志物方面取得了重大進(jìn)展，這些前列腺癌新型標(biāo)志物有助于彌補現(xiàn)階段前列腺癌篩查和診斷的不足，同時對前列腺癌患者的風(fēng)險分層、不良終點預(yù)測、重復(fù)活檢決策、選擇強化治療或主動監(jiān)測等方面都有重要參考價值。另外將前列腺癌分子標(biāo)志物與可用的化學(xué)療法或免疫療法及其組合相匹配從而達(dá)到最佳的治療結(jié)果，這也是未來前列腺癌新型診斷標(biāo)志物的應(yīng)用方向。盡管前列腺癌新型標(biāo)志物應(yīng)用前景樂觀，但是目前仍然存在諸多問題需要解決，例如有些標(biāo)志物仍停留于基礎(chǔ)研究，其具體機制仍不明確，是否適用于臨床也需多方面的研究驗證?？傊滦蜕飿?biāo)志物為前列腺癌患者的診斷和預(yù)后評估提供了新的選擇，同時對患者的個體化治療也具有重要的參考價值。