前列腺癌尿液腫瘤標志物的研究進展

王詩鈞，李英杰，文 進

中國醫(yī)學科學院北京協(xié)和醫(yī)院泌尿外科，北京 100730

前列腺癌(prostate cancer，PCa)是指發(fā)生于前列腺上皮的惡性腫瘤，是男性生殖系統(tǒng)最常見的惡性腫瘤之一，也是導致男性癌癥死亡的第五大原因。根據(jù)國際癌癥研究機構(gòu)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2020年全球PCa新發(fā)病例約141.4萬例，死亡病例37.5萬例[1]。中國PCa新發(fā)病例約11.5萬例，死亡病例約5.1萬例[1]。與歐美國家相比，我國PCa的發(fā)病率及死亡率均較低，但近年來呈快速增長趨勢，此外我國PCa患者5年生存率僅為69.2%，遠低于歐美發(fā)達國家的平均水平(80%以上)[2]。其原因可能在于我國初診PCa患者的臨床分期較晚，導致預后較差[3-4]。因此，早期診斷、早期識別具有臨床意義的侵襲性PCa是提高我國PCa患者生存率的關(guān)鍵。目前，PCa的早期診斷主要依賴于血清前列腺特異性抗原(prostate specific antigen，PSA)檢測，以及經(jīng)直腸前列腺指診評估后行前列腺穿刺活檢確診。但血清PSA檢測的特異性及敏感性均差強人意，尤其當血清PSA檢測值落入“灰區(qū)”(4～10 μg/L)時，僅25%～30%的患者前列腺穿刺活檢結(jié)果表現(xiàn)為陽性[5-6]。由于血清PSA檢測的特異性低，致使過度診斷、過度治療，造成了巨大的社會資源浪費，同時增加了患者不必要的痛苦。因此，基于血清PSA的PCa早期篩查一直存在爭議[7]。

為解決上述問題，研究人員對檢測、診斷PCa的特異性和敏感性腫瘤標志物產(chǎn)生了極大興趣。PCa細胞或其所產(chǎn)生的物質(zhì)可存在于前列腺液中，而后進入尿液，因此可通過分析尿液中的生物活性物質(zhì)研究PCa[8]，且以尿液作為PCa腫瘤標志物的來源，具有無創(chuàng)、易獲得、樣本量大的優(yōu)勢。近年來，通過對尿液的分析研究，發(fā)現(xiàn)了一批包括DNA、RNA、蛋白質(zhì)、外泌體在內(nèi)的極具潛力的候選腫瘤標志物。

1 尿液腫瘤標志物

1.1 PCA3

PCA3是定位于第9號染色體(9q21～22)的長鏈非編碼RNA，由Bussemakers等[9]于1999年發(fā)現(xiàn)，其具有高度的前列腺組織特異性，且在PCa組織及PCa轉(zhuǎn)移瘤組織中過表達[10]。定量檢測經(jīng)直腸指診后尿液中PCA3與PSA mRNA的濃度，兩者的比值即為PCA3評分。PCA3評分是第一個獲美國食品藥品監(jiān)督管理局(Food and Drug Administration，F(xiàn)DA)批準的基于尿液腫瘤標志物的檢測評分[11]。Proussard等[12]回顧了關(guān)于PCA3診斷能力的臨床研究，研究對象包括初次前列腺穿刺活檢和重復穿刺活檢的患者，PCA3預測PCa穿刺陽性結(jié)果的診斷指標曲線下面積(area under the curve，AUC)為0.64～0.83，所有納入研究的患者PCA3在AUC方面均優(yōu)于血清PSA。Lee等[13]的一項薈萃分析納入了54項研究(17 575 例患者)，PCA3評分的總靈敏度、特異度和診斷優(yōu)勢比分別為71%(95% CI：67%～74%)、68%(95% CI：63%～74%)和 5.28(95% CI：4.28～6.51)，合并AUC為0.75 (95% CI：0.71～0.79)。研究表明，PCA3檢測在診斷PCa方面優(yōu)于血清PSA。

目前關(guān)于PCA3與血清PSA的研究已廣泛開展，研究結(jié)論基本一致，其主要臨床價值在于評估重復活檢的決策，但其在判斷侵襲性PCa及PCa患者預后方面的價值有限。目前存在爭議的是PCA3評分最佳臨界值問題，有研究指出PCA3評分取單一臨界值時存在一定局限性，當PCA3評分取較低臨界值時，可獲得較高的陰性預測值；而取較高臨界值時，可獲得較高的陽性預測值；當評分位于二者之間時，存在類似于血清PSA的“灰區(qū)”[14]。通過聯(lián)合其他腫瘤標志物，或許可克服上述局限。

1.2 TMPRSS2-ERG

基因融合通常由染色體重排所致，研究發(fā)現(xiàn)PCa也存在基因融合。2005年，Tomlins等[15]第一次發(fā)現(xiàn)了前列腺基因融合，包括一個橫跨膜的絲氨酸蛋白酶2(transmembrane protease serines 2,TMPRSS2)基因和ETS轉(zhuǎn)錄因子基因(包括ETl、ETV4、ETV5、ELK4和ERG)。ETS轉(zhuǎn)錄基因家族與細胞增殖、凋亡、應激反應及血管生成等密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，TMRPSS2-ERG融合基因存在于50%的PCa患者，可在按摩前列腺后經(jīng)尿液檢測到。一項納入109例患者的隊列研究顯示，該融合基因診斷PCa的特異度為93%，陽性預測值為94%，但靈敏度僅為37%[16]。有趣的是，有研究發(fā)現(xiàn)尿液TMPRSS2-ERG聯(lián)合PCA3具有額外的診斷價值，可將歐洲前列腺癌篩查隨機研究風險計算模型的AUC由0.799增至0.833；與此同時，當PCA3聯(lián)合TMPRSS2-ERG時，其靈敏度從 68% 提高至76%[17]。根據(jù)此項研究，密歇根大學開發(fā)了一套基于尿液TMPRSS2-ERG、PCA3和血清PSA的新型PCa診斷預測模型MyProstateScore(MPS)。該模型在一項隊列研究(n=1125)中得到了驗證，其診斷能力優(yōu)于單獨血清PSA[18]。MPS用于預測PCa穿刺陽性結(jié)果的AUC為0.75。更重要的是，其預測是否為侵襲性PCa(Gleason評分≥7)的AUC為0.77，遠優(yōu)于單獨血清PSA(AUC：0.651)[18]。為驗證MPS評分對侵襲性PCa的識別能力，Sanda等[19]的一項前瞻性多中心隊列研究(n=1077)顯示，與單獨血清PSA相比，MPS可提高侵襲性PCa的檢測率。當取靈敏度95%為截斷值時，檢測高級別PCa的特異度從18%(單獨血清PSA)提高至39%，可避免42%的不必要活檢。Tosoian等[20]在研究中采用MPS診斷識別侵襲性PCa，當MPS評分<10時，其靈敏度和陰性預測值分別為96%和97%，可減少33%的不必要活檢，與此同時僅漏診3%的侵襲性PCa。綜上所述，TMPRSS2-ERG對于預測侵襲性PCa具有較高的臨床價值，但單獨應用時靈敏度較低，與PCA3聯(lián)合應用可使兩者的診斷能力均獲得較大提升。目前，MPS評分的成功應用提示多種腫瘤標志物聯(lián)合應用可能是提高其診斷能力的研究方向。

1.3 MALAT1

MALAT1是定位于第11號染色體(11q13)的長鏈非編碼RNA[21]。MALAT1在多種類型的惡性腫瘤中發(fā)揮促癌作用，包括肝細胞癌、肺癌和結(jié)直腸癌等[22]。研究發(fā)現(xiàn)，在PCa組織中也出現(xiàn)了MALAT1過表達，且MALAT1過表達與PCa組織的侵襲性高度相關(guān)[23]。Wang等[24]在218例PCa患者的回顧性研究和216例PCa患者的前瞻性隊列研究中發(fā)現(xiàn)，當作為獨立預測因子時，活檢陽性病例的MALAT1 評分顯著高于活檢陰性者；PSA值處于4～10 μg/L“灰區(qū)”的患者，MALAT1的AUC分別為0.670和0.742，優(yōu)于血清總PSA(0.545和0.601)或游離PSA與血清總PSA的比值(0.622和0.627)。根據(jù)決策曲線分析，采用 25% 為臨界值，MALAT1模型在PSA為4～10 μg/L的隊列中可避免30.2%～46.5% 的不必要活檢，且不會遺漏任何侵襲性PCa[24]。目前，MALAT1在PCa進展及轉(zhuǎn)移方面發(fā)揮重要作用，但其特異性相較于PCA3差[25]。根據(jù)現(xiàn)有研究，MALAT1的臨床價值可用于預測癌癥進展及轉(zhuǎn)移，與其他特異性較高的成熟標志物聯(lián)合應用，理論上具有更高的診斷價值，但相關(guān)臨床研究較少，需多中心前瞻性研究進一步驗證。

1.4 PSA

1985年，Graves等[26]第一次報道尿液中存在PSA。但早期對于尿液PSA診斷價值的研究結(jié)果存在矛盾，因此其診斷價值一直存在爭議[27-28]。最新研究顯示，尿液PSA的低表達與PCa的發(fā)生和進展相關(guān)[29]。PSA是一種激肽釋放酶，由排列在腺泡和前列腺腺管內(nèi)的上皮細胞產(chǎn)生。當癌癥進展時，腺體結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，PSA大量釋放入血，因此血清PSA并不能反映PCa組織的PSA表達情況。研究發(fā)現(xiàn)，高級別PCa組織中存在PSA表達丟失[30-31]，PCa組織中PSA的低表達與更高的Gleason評分和細胞增殖增加相關(guān)[32]。Occhipinti等[29]在隊列研究中(n=527)發(fā)現(xiàn)，尿液PSA可直接反映前列腺組織中的PSA表達水平，其對侵襲性PCa的陰性預測值及陽性預測值分別為82.8%和47.9%，AUC為0.691，優(yōu)于SOC(standard of care parameters,由血清PSA、年齡及家族史組成的標準預測模型)的0.621，而尿液PSA聯(lián)合SOC可將AUC升至0.712。當取0.4為臨界值時，可避免26%的不必要活檢，僅漏診2%的侵襲性PCa。綜上所述，PCa組織中的PSA表達缺失可能與癌癥分期和預后相關(guān)，而尿液PSA水平與前列腺組織中的PSA表達直接相關(guān)，因此檢測尿液PSA對于區(qū)分PCa與良性前列腺疾病、預測PCa分期方面具有一定的潛力。但目前關(guān)于尿液PSA的研究較少，可能與臨床操作異質(zhì)性較大以及臨床效能較低有關(guān)，可考慮開展擴大樣本量的驗證研究或與其他尿液標志物聯(lián)合建立評分系統(tǒng)，以進一步評估其臨床診斷價值。

2 基于尿液外泌體的腫瘤標志物

外泌體是一組直徑為30～180 nm、具有脂質(zhì)雙側(cè)膜結(jié)構(gòu)的細胞外囊泡。在正常生理或病理生理過程中，幾乎所有哺乳動物的細胞均可分泌外泌體，因此外泌體存在于包括尿液在內(nèi)的所有體液中[33]。外泌體由內(nèi)體的膜內(nèi)陷產(chǎn)生，并在多泡體與質(zhì)膜融合后分泌至微環(huán)境中，在腫瘤微環(huán)境形成、侵襲轉(zhuǎn)移以及免疫逃逸等過程中發(fā)揮至關(guān)重要的作用[34-35]。由于外泌體攜帶了來源細胞的核酸、蛋白質(zhì)及代謝產(chǎn)物，因此可很好地反映其來源細胞的生物學特質(zhì)。此外，外泌體內(nèi)容物被其脂質(zhì)雙層保護，可免受蛋白酶降解，是高度穩(wěn)定的生物標志物來源[36]。

2.1 尿液外泌體腫瘤標志物及其聯(lián)合檢測

ExoDx Prostate Test是第一個被FDA認證的外泌體液體活檢產(chǎn)品，其通過檢測尿液外泌體中PCA3、ERG、SPDEF的表達水平以獲得EPI(ExoDx Prostate IntelliScore)評分。EPI評分旨在對PSA“灰區(qū)”的患者進行篩查，以減少不必要的穿刺活檢。EPI評分>15.6提示高級別PCa的風險增大。與PCa的其他尿液腫瘤標志物相比，ExoDx Prostate Test無需在尿液收集前進行前列腺按摩[37-38]。

Donovan等[37]對195例(PSA為4～10 μg/L)等待初次活檢的患者進行ExoDx Prostate Test測試，結(jié)果顯示其對于高級別PCa的陰性預測值和陽性預測值分別為97.5%和37.5%；EPI評分聯(lián)合SOC診斷模型可顯著提高SOC對于高級別PCa的診斷價值，將AUC由0.67提高至0.80。隨后在等待初始活檢且血清PSA水平在2～20 μg/L 之間的隊列研究(n=519)中進行了驗證，結(jié)果顯示EPI評分截斷值為15.6時，對侵襲性PCa診斷的靈敏度和陰性預測值分別為91.9%和91.3%，AUC為0.71。ExoDx Prostate Test聯(lián)合SOC診斷模型的AUC為0.73，優(yōu)于SOC診斷模型(AUC：0.63)，可避免27%的無效活檢，僅漏診8%的侵襲性PCa[38]。Mckiernan等[39]對504例年齡>50歲且PSA為2～10 μg/L的患者開展的前瞻性隊列研究，取得了一致的研究結(jié)果，ExoDx Prostate Test聯(lián)合SOC診斷模型的AUC為0.71。當EPI評分截斷值為15.6時，其靈敏度及陰性預測值分別為93%和89%，可避免26%的不必要前列腺穿刺活檢，總活檢率為20%，侵襲性PCa漏診率僅為7%。隨后，Mckiernan[40]等在一項最新隊列研究(n=229)中進一步評估了ExoDx Prostate Test對重復活檢患者的診斷能力，對于診斷預測初次活檢為陰性的侵襲性PCa患者，EPI評分優(yōu)于ERSPC和血清PSA風險預測模型，當EPI評分臨界值為15.6時，陰性預測值為 92%，AUC為0.66(95% CI：0.55～0.78)，可避免26%的不必要活檢，僅漏診2.6%的侵襲性PCa。該研究中71.6%的患者為白種人，14.4%的患者為非裔美國人，是目前種族群體最為多樣化的研究。目前，尚無針對亞洲人群特別是中國人群的研究，ExoDx Prostate Test對于中國人群的最佳臨界值、診斷預測的準確性亟待研究評估。

2.2 尿液外泌體中的微RNA

微RNA(microRNA，miRNA)是一類由內(nèi)源基因編碼、長度約為22 個核苷酸的非編碼單鏈RNA分子，參與轉(zhuǎn)錄后的基因表達調(diào)控[41]。近年來，由于miRNA與腫瘤細胞的增殖、分化、凋亡、血管生成密切相關(guān)，因此其作為潛在的腫瘤標志物日益受到廣泛關(guān)注[42]。Samsonov等[43]在研究中發(fā)現(xiàn)，與健康受試者相比，PCa患者的尿液外泌體中miR-574-3p、miR-141及miR-21的表達顯著增高。但Foj等[44]的研究發(fā)現(xiàn)，PCa患者尿液外泌體中miR-21及miR-375高表達，而miR-141低表達。尿液外泌體miRNA分離方法的不同，可能是導致這一差異的主要原因。該研究還發(fā)現(xiàn)聯(lián)合檢測miR-21及miR-375具有較高的診斷效能，其AUC可達0.872，但因研究納入的樣本量較小，其結(jié)果仍需臨床試驗進一步驗證。此外，Rodríguez等[45]的研究采集了PCa患者與正常人群的尿液外泌體樣本，發(fā)現(xiàn)PCa患者存在5種miRNA表達下調(diào)，其中miR-196a-5p及miR-501-3p具有診斷價值。目前，尿液外泌體miRNA作為PCa診斷標志物的研究尚處于起步階段，其主要挑戰(zhàn)為缺乏標準化的分離純化方法，尚不清楚不同分離方法對于miRNA表達產(chǎn)生的影響。但外泌體miRNA仍為極具潛力的PCa腫瘤標志物，可為PCa的早期診斷及預后帶來更多可能性。

3 小結(jié)與展望

尿液腫瘤標志物在PCa早期診斷中具有廣闊的發(fā)展前景，多種腫瘤標志物聯(lián)合應用可提高其診斷效能。但是，各種新興尿液腫瘤標志物之間缺乏“頭對頭”對比數(shù)據(jù)，由于尿液收集方法及樣本處理等方面存在較大差異，不同研究之間進行比較較為困難。更重要的是，歐美人群與亞洲人群的PCa遺傳特征存在較大差異[46]，尿液腫瘤標志物對于亞洲人群的最佳截斷值、診斷效能評估尚需更多大樣本臨床研究驗證。

盡管PCa尿液活檢存在一定的局限性，但其代表了一種有價值的非侵入性癌癥檢測方法，其對于早期識別侵襲性PCa，減少非必要穿刺活檢，減少醫(yī)療資源浪費具有重要臨床意義?；蛟S在不久的將來，基于尿液腫瘤標志物的尿液活檢方法將改變PCa的診斷和治療模式，但需開展大規(guī)模前瞻性隨機對照試驗研究加以驗證。

作者貢獻：王詩鈞負責整理文獻資料、撰寫論文；李英杰負責修訂論文初稿；文進負責指導論文寫作及審校。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突