結直腸癌相關生物標志物研究進展

王曉娜，劉忠于，龔慧，徐明

1 中國人民解放軍聯(lián)勤保障部隊第九八九醫(yī)院科研部/全軍肛腸外科研究所/全軍重點實驗室 河南洛陽 471000

2 中國人民解放軍聯(lián)勤保障部隊第九四〇醫(yī)院結直腸肛門外科 甘肅蘭州 730050

結直腸癌（colorectal cancer，CRC）是消化道常見的惡性腫瘤之一，2020年《中國衛(wèi)生健康統(tǒng)計年鑒》[1]中的相關數(shù)據顯示CRC在所有癌癥中發(fā)病率排名第三位，死亡率排名第四位，對CRC的防治已成為重要的公共衛(wèi)生問題。CRC的發(fā)生是基因突變逐漸積累的結果，早發(fā)現(xiàn)、早治療能夠提高患者的生存率[2]。生物標志物是用來客觀地檢測和評價正常生物學過程、病理過程或藥理學反應的生物學指標，主要包括DNA、RNA、微小RNA（miRNA）、表觀遺傳變化和抗體等，可用于識別細胞類型，研究藥效學和劑量反應，制定個體化的治療干預措施，預測藥物不良反應，在CRC的早期診斷、治療及預后評估方面發(fā)揮著重要作用[3]。

1 生物標志物在CRC早期診斷中的應用

無癥狀CRC患者的早期診斷是CRC診療的主要目標之一，識別早期CRC以及包括息肉在內的癌前病變可以使患者生存獲益。目前最常用的CRC診斷方法是結腸鏡檢查，但由于其具有侵入性，患者依從性往往較差。相比之下，糞便和血液等生物標志物檢測樣本采集起來更容易、痛苦更小，更容易被患者接受，因此非侵入性的生物標志物檢測技術，如糞便潛血試驗（FOBT）等，更有利于結直腸癌篩查的推廣和實施。目前，在糞便和血液中研究較多的生物標志物主要有DNA甲基化和miRNA等[4-5]。

啟動子區(qū)域的DNA甲基化增高通常與某些腫瘤基因轉錄沉默現(xiàn)象相關，是腫瘤發(fā)生過程中常見的表觀遺傳變化，因此異常甲基化的DNA可以作為腫瘤生物標志物。Lao等[6]指出，從正常腸黏膜上皮細胞發(fā)展至異常腸隱窩病灶，再進一步發(fā)展為CRC，甚至在出現(xiàn)轉移的過程中，均可檢測到DNA的異常甲基化。Grützmann等[7]檢測了252例CRC患者和102例健康對照者外周血SEPT9 DNA甲基化水平，結果顯示SEPT9 DNA甲基化檢測結直腸癌的敏感性為72%，特異性為90%～93%，健康對照者的SEPT9 DNA甲基化水平極低。另一項針對SFRP2甲基化的小樣本研究中，CRC的檢測敏感性為77%～90%，特異性為77%。Guo等[8]的研究發(fā)現(xiàn)，CRC患者可表現(xiàn)為高甲基化FBN1，通過糞便檢測此改變可進行結直腸癌早期篩查，敏感性為72.0%，特異性為93.3%。研究表明，多項甲基化標志物聯(lián)合檢測可提高結直腸癌早期篩查的診斷率[9]。Pedersen等[10]將74例CRC患者和144例健康對照者的兩種DNA甲基化標志物BCAT1和IKZF1進行比較，結果發(fā)現(xiàn)CRC患者中甲基化的BCAT1、IKZF1的檢出率分別為65%、68%，合并BCAT1和IKZF1甲基化的檢出率為77%；健康對照者中甲基化的BCAT1、IKZF1的檢出率分別為4%、5%，合并BCAT1和IKZF1甲基化的檢出率為7.6%。Lind等[11]研究發(fā)現(xiàn)，CNRIP1、FBN1、INA、SNCA等基因高甲基化在結直腸癌（65%～94%）和腺瘤（35%～91%）中很常見，而甲基化在正常腸黏膜組織樣本中少見（<5%），且2個或2個以上的甲基化基因聯(lián)合檢測對結直腸癌的敏感性為94%，對腺瘤的敏感性為93%。

miRNA是一類由內源基因編碼的非編碼單鏈RNA，長度約為22個核苷酸[12]。miRNA相對穩(wěn)定，不易被RNA酶降解和受高溫、極端pH的影響，其作為生命過程的重要調控分子，與腫瘤密切相關，是一種具有潛力的生物標志物[5]。di Leva等[13]研究發(fā)現(xiàn)多達51.5%的miRNA位于基因組的脆性位點（fragile region）上，這些位點容易發(fā)生擴增、缺失或重排，導致miRNA的表達也發(fā)生變化，而miRNA的變化會引起下游基因表達改變，從而影響腫瘤的進程。Huang等[14]通過實時熒光定量PCR檢測了CRC患者、晚期腺瘤患者和健康對照組的血漿樣本中12個miRNA的水平，發(fā)現(xiàn)miR-29a聯(lián)合miR-92a檢測對CRC和晚期腺瘤的敏感性分別為83.0%和73.0%，特異性分別為84.7%和79.7%，結果表明miR-29a和miR-92a聯(lián)合檢測對CRC和晚期腺瘤具有重要的診斷價值。Liu等[15]發(fā)現(xiàn)與腺瘤患者和健康受試者相比，CRC患者血漿miR-182的表達明顯上調，對CRC患者的早期診斷具有78%的敏感性和91%的特異性，miR-182有望成為一種診斷CRC的生物標志物。Wu等[16]通過陣列分析發(fā)現(xiàn)，miR-135b在CRC和晚期腺瘤中的表達顯著上調，糞便miR-135b檢測對CRC的敏感性為78%，對晚期腺瘤的敏感性為73%，對結直腸腺瘤的敏感性為62%，與該結論一致的是，CRC和晚期腺瘤患者術后糞便中的miR-135b表達水平顯著降低，說明miR-135b可作為診斷CRC和晚期腺瘤的生物標志物。雖然免疫糞便潛血試驗（iFOBT）廣泛應用于CRC篩查，但其敏感性不高。Kogo等[17]在一項研究中將iF?OBT與miRNA檢測相結合，發(fā)現(xiàn)在進行iFOBT的同時增加糞便miR-106a檢測可以在iFOBT結果陰性的人群中鑒別CRC患者，說明miR-106a是一種潛在的生物標志物，iFOBT聯(lián)合糞便miR-106a檢測可提高對CRC的檢測敏感性。

2 生物標志物在CRC治療中的應用

目前，越來越多的生物標志物被用于指導CRC臨床治療和評估耐藥性[18-19]。

為了減少CRC的復發(fā)和轉移，提高治愈率，部分患者術后需要進行輔助化療。有研究表明，在5-FU為基礎的輔助化療中加入奧沙利鉑可以提高患者的生存率，同時奧沙利鉑也可單獨用于錯配修復缺陷 （mismatch repair deficiency， dMMR） Ⅲ 期CRC[20]。研究表明miRNA-21在77.6%的局部晚期直腸癌患者中過表達，與術前放化療后腫瘤分級和病理反應顯著相關[21]。Salendo等[22]研究發(fā)現(xiàn) miR-320a、miR-132、miR-224與CRC患者的放化療敏感性相關。靶向治療在CRC個體化治療中發(fā)揮著重要作用。分子靶向藥物可延長CRC患者無進展生存期（PFS）、總生存期（OS），在臨床上應用廣泛。表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）是酪氨酸激酶Ⅰ型受體亞家族的成員，是腫瘤化療的關鍵靶點之一[23]。Ouchi等[24]檢測了接受抗EGFR治療的KRAS野生型mCRC患者全基因組的DNA甲基化水平，結果顯示低甲基化mCRC患者在疾病控制率、PFS和OS方面明顯優(yōu)于高甲基化mCRC患者，說明全基因組DNA甲基化狀態(tài)是KRAS野生型mCRC患者抗EGFR治療的表觀遺傳預測因子。舒尼替尼（Sunitinib）是一種多靶點受體（VEGFR 1-3/PDGFR β/c-KIT/FLT-3/RET）酪氨酸激酶抑制劑，用于治療mCRC后，患者血漿血管內皮生長因子（VEGF）水平較治療前明顯升高；并且在抗血管生成治療結束后2周左右血漿VEGF水平恢復至接近基線水平，因此，動態(tài)監(jiān)測治療前后血漿VEGF水平的變化可作為預測治療效果的生物標志物[25]。

以5-FU為基礎的藥物化療是目前應用最廣泛的腫瘤治療方法之一，然而有近50%的mCRC患者對5-FU有耐藥性。CRC細胞對細胞毒性藥物的化療耐受導致化療療效顯著下降。使用5-FU進行治療的mCRC患者中，腫瘤胸苷酸合成酶（thymidylate syn?thase，TS）低表達患者比高表達患者顯示出更長的OS，表明胸苷酸合成酶基因（TYMS）的mRNA表達水平可能具有預后預測價值，同時也表明mCRC患者TYMS的過表達可能與對5-FU產生的耐藥性相關[26]。漿細胞瘤變異易位1（plasmacytoma variant translocation 1，PVT1）是一種長鏈非編碼RNA，可作為藥物治療反應和耐藥性的指標。一項關于CRC患者對順鉑敏感性與耐藥性的研究中發(fā)現(xiàn)，PVT1的過表達與患者對順鉑的耐藥性相關[27-28]。Pothuraju等[29]研究發(fā)現(xiàn)人粘蛋白5AC（MUC5AC）過表達的患者OS和無病生存期（DFS）顯著縮短，MUC5AC過表達導致CRC患者對5-FU和奧沙利鉑產生耐藥性，敲低MUC5AC能增加CRC患者對藥物的敏感性，說明MUC5AC有可能成為預測CRC患者對5-FU和奧沙利鉑耐藥性的生物標志物。BRAF突變與抗EGFR治療的耐藥性有關[30]。8%～12%的mCRC患者中有BRAF突變，BRAF突變型mCRC患者對西妥昔單抗聯(lián)合化療的反應率（8.3%）明顯低于野生型mCRC患者的反應率（38.0%）[31]。

3 生物標志物在CRC預后評估中的應用

癌胚抗原（carcinoembryonic antigen，CEA）、長鏈非編碼RNA（long noncoding RNA，lncRNA）、腫瘤干細胞（CSCs）等生物標志物可用于評估CRC預后，包括早期復發(fā)和生存情況。

CEA是一種高分子量糖蛋白，是應用最廣泛的CRC生物標志物之一，可用于預測術后早期復發(fā)[32-33]。Kisiel等[34]發(fā)現(xiàn)CRC術后，NDRG4和BMP3的甲基化水平顯著下降，14例術前NDRG4和BMP3的甲基化水平升高的患者中，有13例術后恢復正常，1例術后NDRG4甲基化水平迅速升高的患者被診斷為腫瘤復發(fā)，這些結果提示檢測NDRG4和BMP3的甲基化水平可以預測CRC術后復發(fā)。ABCG2和OCT-4的表達與右半結腸癌（right colorectal cancer，RCC）復發(fā)和不良預后相關，提示ABCG2和OCT-4可能是RCC復發(fā)的預測指標[35]。KRAS是GTP結合蛋白RAS家族的一個原癌基因，KRAS表達異常會導致細胞持續(xù)生長并阻止細胞凋亡，最終導致腫瘤發(fā)生。KRAS突變與mCRC復發(fā)風險增加相關[36]。

lncRNA在CRC的生長和轉移過程中起著重要作用。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA、miRNA和蛋白編碼mRNA協(xié)同參與CRC的進展[37]。PVT1是一種lncRNA，在CRC中具有抗凋亡活性，敲低PVT1可促進腫瘤細胞凋亡并降低腫瘤細胞的侵襲能力，CRC細胞中PVT-1過表達與總體存活率低相關[38]。Wang等[39]的研究表明，PVT1高表達的CRC患者OS較短，說明高表達的PVT1可能是預測CRC患者預后的潛在生物標志物。研究發(fā)現(xiàn)，與CRC癌旁正常組織相比，ZFAS1在癌組織中的表達顯著上調，且在CRC轉移瘤中的表達高于相應的原發(fā)腫瘤，ZFAS1過表達患者的DFS和OS均較短，說明ZFAS1是CRC的獨立預后因素[40]。Zeng等[41]通過多因素Cox比例風險回歸模型分析發(fā)現(xiàn)四種lncRNA（LINC01555、RP11-610P16.1、RP11-108K3.1和LINC01207）與結直腸腺癌患者OS顯著相關，可以作為預測結直腸腺癌生存情況的潛在獨立生物標志物。

CSCs是具有胚胎干細胞（ESC）特征的一小部分細胞亞群，可以自我更新并產生分化的癌細胞，從而啟動腫瘤的生長[42]。研究發(fā)現(xiàn)，SIRT1使DNA修復因子Ku70去乙?；?，將促凋亡因子Bax與線粒體隔離，從而抑制應激誘導的細胞凋亡，發(fā)揮腫瘤啟動子的作用[43]。Zu等[44]通過Meta分析發(fā)現(xiàn)SIRT1過表達的CRC患者的OS較短，提示SIRT1可能是預測CRC患者預后的潛在生物標志物。轉錄因子OCT4、SOX2和NANOG通過結合其啟動子來調節(jié)自我表達，在多能性調控中起主導作用，能夠分化出多種細胞組織，在多種腫瘤中均有表達[45-46]。Ibrahim等[47]發(fā)現(xiàn)NANOG1在CRC細胞系的細胞亞群中有表達，占總細胞群的0.5%～2%。Hadjimichael等[48]的研究表明，NANOG的表達受OCT4/SOX2復合物調控，三者共同調控多能性相關基因的表達，NANOG的過表達與CRC患者的不良預后相關。

4 小結與展望

糞便和血液中的生物標志物檢測由于無創(chuàng)的優(yōu)點，容易被患者接受。利用生物標志物對CRC患者進行靶向治療具有副作用少的優(yōu)勢，根據個體腫瘤的分子特點制定個性化治療方案，有助于克服CRC患者的耐藥性的問題，提高療效，提高生存率。CEA、lncRNA、CSCs等生物標志物對CRC的預后具有潛在的預測價值，對預后較差的CRC患者進行早期干預有助于改善患者的預后。深入了解生物標志物在CRC患者的診斷、治療和預后評估中的作用，將有助于我們今后完善CRC的早期檢測方法、新的治療方法和預后評估方法。

利益沖突聲明 全體作者均聲明不存在與本文相關的利益沖突。