肿瘤标志物的研究及临床应用进展

肿瘤标志物的研究及临床应用进展

陶华林综述　李红霞审校

　　【摘要】　肿瘤标志物是肿瘤细胞本身存在或分泌的特异性物质,迄今所知的肿瘤标志物中,绝大多数不但存在于恶性肿瘤中,而且也存在于良性肿瘤、胚胎组织,甚至正常组织中。因此,这些肿瘤标志物并非恶性肿瘤的特异性产物,但在恶性肿瘤患者中明显增多。肿瘤的预防、诊断和治疗是目前医学领域研究的重大课题。肿瘤发生的机制非常复杂,涉及到基因内(genetic)和基因外(epigenetic)的变化及与环境的相互作用。在肿瘤的发生和发展过程中,癌基因和抑癌基因的变化一直是研究的重点,因为各种肿瘤中都基本上能发现癌基因和抑癌基因的改变。细胞因子及其受体在细胞信号转导和细胞的增殖和分化过程中起着重要作用,在肿瘤细胞的快速增殖中,必然引起细胞因子及其受体表达和分布的变化。在肿瘤免疫过程中,免疫相关的因子也会发生量的变化。肿瘤表面抗原是研究进展较快的指标。

【关键词】　肿瘤;　肿瘤标志物;　临床应用

　　自1978年Herberman提出肿瘤标志物(t umor markers,TM)的概念后,许多与肿瘤相关的生化、免疫指标不断被发现,目前已发现100多种肿瘤标志物,常用的有20余种。它的发现提供了实现肿瘤早期检测的可能途径,随着肿瘤分子生物学和免疫学及人类基因组计划的进展,这个领域已成为肿瘤基础和临床研究的热点。现就肿瘤标志物研究的最新进展作一综述。

肿瘤标志物的分类

肿瘤标志物是肿瘤细胞本身存在或分泌的特异性物质,应具备以下一些特征:(1)必须由恶性肿瘤细胞产生,并可在血液、组织液、分泌液或肿瘤组织中检测出。(2)不应该存在于正常组织和良性疾病中。

(3)某一肿瘤的肿瘤标志物应该在该肿瘤的大多数患者中检测出来。(4)临床上尚无明确肿瘤证据之前最好能测出。(5)肿瘤标志物的量最好能反映肿瘤的大小。(6)在一定程度上能有助于估计治疗效果、预测肿瘤的复发和转移。总体而言,肿瘤标志物可分为以下几类:(1)肿瘤胚胎性抗原,如甲胎蛋白(alp ha feto2 protein,A FP);(2)异位激素,如绒毛膜促性腺激素(human chorionic gonadot ropin,HC G);(3)酶和同工酶,如乳酸脱氢酶(lactate dehydyogenase,LD H)、前列腺酸性磷酸酶(p ro state gland acidity p hosp hatase, PA P);(4)血浆蛋白,如β22巨球蛋白(β22macrogrob2 in,β22M);(5)细胞代谢产物,如脂质相关涎酸;(6)肿瘤抗原,如癌抗原1929、癌抗原2125;(7)癌基因和抑癌基因蛋白产物,如C2myc基因蛋白、Ras基因蛋白、P53抑癌基因蛋白;(8)微量元素,如砷、铜、铁、硒、锌。

肿瘤标志物的研究近况

1.癌基因、抑癌基因及其产物:在肿瘤的发生和发展过程中,癌基因和抑癌基因的变化一直是研究的重点,各种肿瘤中都基本上能发现癌基因和抑癌基因的改变。因此,检测癌基因和抑癌基因的变化或其产物的变化也就成为早期诊断肿瘤的一个有效途径。Rangu等用酶联免疫吸附试验(EL ISA)方法检测食道癌(esop hagus cancer,EC)患者血清中P53蛋白抗体(P532Abs)的含量,免疫组化检测EC肿瘤组织中P53含量,利用基因扩增技术(polymerase chain reac2 tion,PCR)扩增p53基因529外显子并测序,对这些结果进行分析表明,P532Abs、p53基因突变和P53蛋白积聚有明显关系,循环P532Abs可作为检测p53基因突变的替代指标和高危人群筛查的一个非侵入性指标,在肿瘤的早期诊断中有重要意义[1]。在肿瘤发生过程中,抑癌基因和重要的致癌物代谢基因的灭活起着很重要的作用,其中甲基化是灭活基因的一种方式,p16基因是一个多肿瘤抑制基因,也是研究得比较多的一个基因。在吸烟并患肺癌人群中p16甲基化率高于吸烟而没有肺癌的人群(P=0.04)[2]。Palm2 isano等在痰中也检测到p16基因甲基化,并与肺癌发生率有明显相关,肺癌患者中p16和/或O62甲基鸟嘌呤2DNA甲基转移酶(O62met hlguanine2DNA met hylt ransferase,M GM T)基因启动子甲基化检出率为100%,并在临床诊断前3年就能检出甲基化。说明检测p16基因甲基化可作为早期检测肺癌的一个指标[3]。用PCR检测头颈部鳞状细胞癌(squama cell cancer,SCC)p16纯合子缺失的情况,正常黏膜组织、原位癌旁组织,SCC中p16纯合子缺失率分别为15%、33%和37%;免疫组化检测P16蛋白表达量随恶性程度升高而下降,82%的SCC中缺乏P16蛋白的表达。表明p16基因纯合子缺失使基因失活在SCC中起重要作用,可以作为SCC筛查的指标。编码区域不稳定决定区结合蛋白(coding regio n insta2 bility determinant2binding p rotein,CRD2B P)在体内与c2myc mRNA相结合,以稳定mRNA。有证据表明,CRD2BP可能是一个癌胚蛋白,在1/3的乳腺癌患者中被扩增。Ro ss等用免疫印迹和R T2PCR方法研究了21例大肠癌标本和相应正常标本中CRD2B P的表达,两种方法共检出了81%的阳性率。在正常组织和炎性肠病、绒毛腺瘤中没有检出CRD2B P阳性结果,C2myc mRNA的表达量也升高,说明CRD2B P可稳定mRNA结构,防止其降解,从而促进肿瘤的生长。CRD2B P在正常组织极少或无表达,而在结直肠癌中过表达,说明CRD2BP可能作为一个新的肿瘤标志物。其他如H ER22、p15、K2ras、neu、C2myc、RB1等癌基因和抑癌基因也一直是研究的重点[4]。

2.细胞因子及其受体:细胞因子及其受体在细胞信号转导和细胞的增殖和分化过程中起着重要作用,在肿瘤细胞的快速增殖中,必然引起细胞因子及其受体表达和分布的变化。在肿瘤免疫过程中,免疫有关的因子也会发生量的变化。因此检测细胞因子及其受体的变化也成为肿瘤临床检测的一项重要内容。但在检测免疫相关因子时应与炎性反应引起的因子改变相区别。Ang等用实时定量R T2PCR检测非小细胞肺癌(non2small cell lung cancer,NSCL C)组织中IL28mRNA的表达量,同时用免疫组化检测组织中IL28蛋白量和血管密度。统计分析表明,IL28表达量与病程、远处淋巴结转移、高微血管密度、生存时间明显相关。以β2肌动蛋白(β2actin)标化后CT值9.86为阈值,58例患者中26例IL28表达量升高。IL28可作为NSCL C预后的一个指标[5]。实体瘤中,单核细胞化学趋化因子蛋白21(monocyte chemistry t rend towards p rotein,MCP21)在巨噬细胞向瘤体聚集过程中起重要作用。J udy等[5]用免疫组化方法研究了MCP21在乳腺癌中的表达,50%的乳腺癌有MCP21表达,在肿瘤基质中也有表达,MCP21的表达与TP、M T12MM P等血管生成因子的表达和巨噬细胞聚集呈高度正相关,表明MCP21与肿瘤微血管生成有密切关系,在乳腺癌进展和血管生成中起重要作用,可作为监测肿瘤发展的指标。神经元沉默因子(neuron2restrictive silencer factor,NRSF)是转录沉默因子,能抑制非神经元组织中神经元基因的表达。在NSCL C、正常支气管上皮、脑组织中表达量非常低。J udy等研究发现一种新的转录本剪切形式,产生的NRSF的一种异构体在小细胞肺癌(small cell lung cancer,SCL C)细胞系和组织标本中均表达升高,这种异构体表达升高与肺癌组织神经内分泌表型有关,可作为临床指标用于SCL C的诊断。Vorwerk等[6]研究了结缔组织生长因子(connective tissue grown fac2 tor,CT GF)与儿童急性淋巴细胞白血病(acute lym2 p hocyte leukaemia,ALL)的关系,发现在61%的ALL中表达C T GF,而在成人慢粒中只有

3.5%的表达率,在对照组中没有检测到C T GF表达。提示CT2 GF可以作为儿童急性淋巴细胞性白血病的一个检测标志物。还有些细胞因子与肿瘤血管生成和粘附有关。血管性假血友病因子(Von Willebrand factor, vWF)是一种内皮细胞标志物和血管生长因子,只在血管内皮细胞和巨核细胞中表达。vWF的表达量受其他血管生长因子的,在实体瘤中vWF的表达量反映了肿瘤的血管生成活性和血管生长因子的活性,是肿瘤生长和微转移的一个候选指标[7]。肿瘤细胞的粘附能力与其脱落、转移有关,CD44是一种粘附因子,其各种异构体与多种肿瘤的发生有关。利用一种夹心EL ISA法来检测尿液脱落细胞中的CD44蛋白,在81.1%的膀胱癌标本中检出了CD44蛋白,阳性预测值为100%,阴性预测值为81.1%。在一组治疗后康复的膀胱癌患者中,正确检出87%无瘤患者,阳性预测值为87%,阴性预测值为100%。结果表明,检测CD44异构体蛋白可作为一种可靠的和有效的诊断和监测膀胱癌的方法[8]。

3.肿瘤表面抗原:肿瘤表面抗原是研究进展较快的指标,目前较多应用于临床的主要有前列腺特异抗原(pro state specific antigen,PSA)、A FP、儿茶酚胺类物质(catecholamines,CA)系列等。PSA是最早发现的肿瘤表面抗原之一,用于检测前列腺癌。基于PSA 的检测方法已发展了很多种,如前列腺特异抗原密度(pro state specific antigen density,PSAD)、年龄相关PSA(age2referenced PSA)等,较之单纯的PSA检测,其灵敏度和特异性都有很大的提高[9]。Tsuji等1997年发现,67.2%的肺癌患者外周血中肺癌相关蛋白(lung cancer associated protein,L CA P)的水平显著升高(>12U/ml,正常对照组只有3.3%L CA P水平升高(

4.8U/ml),可以用于肺癌诊断。Senra等发现血清中的铜蓝蛋白(ceruloplasmin,CP)是良好的肿瘤检测指标。通过ROC曲线(receiver operating char2 acteristic,ROC)分析,铜蓝蛋白在男性中可达到80%的灵敏度和80.3%的特异性,阈值是358mg/L;而在女性中只有63.2%的灵敏度和63.3%的特异性,阈值是383mg/L。CD10在肝癌组织和肝正常组织中均有表达分布,但有特殊的小管分布模式。用免疫组化技术检测肝细胞癌(hepatic cell cancer,HCC)和肝转移的非肝细胞癌(non2HCC)中CD10、A FP的分布,结果表明这些指标在HCC和non2HCC中的表达有明显差异,CD10的灵敏度和特异性分别为68.3%和100%;A FP的灵敏度和特异性均为100%,CD10是A FP之外又一个区别HCC和non2HCC的指标[9～11]。KA I1/CD82被认为是前列腺癌转移的抑制基因。在一项研究中,作者用免疫组化方法研究了KA I1/CD82在手术标本中的表达,并研究其表达与临床病理因素的关系,以明确其作为预后因子的作用。55%的标本中KA I1/CD82呈阳性,并与Dukes′分期、静脉浸润、淋巴转移、肿瘤分化和肝转移有明确的关系。尤其与Dukes′C期患者预后的关系(P=0. 024)更值得注意。在多变量分析中,KA I1/CD82的表达与Dukes′分期被认为是重要的和的预后指标(P值分别为0.006、0.045)。Y oucef等[11]用实时定量PCR检测卵巢癌组织中K L K9基因的表达量,在Ⅰ、Ⅱ期,高分化癌中K L K9的表达量较Ⅲ期升高,对化疗有反应者K L K9表达升高,与CA125的表达量呈负相关。作者提出K L K9可以作为早期高分化卵巢癌预后良好的指标。MiyBrockmann等[12～15]联合检测CA1929、癌胚抗原(carcinoecmbryo nic anti2 gen,CEA)、CA7224、CA125、A FP等在胆汁中的含量,胆道癌中CA1929的灵敏度达到100%;乳头状癌中CEA的特异性达到100%。在胰腺癌中CA1929的灵敏度和特异性分别为76.5%和96.4%,表明在检测胰胆道系统肿瘤时,可检测胆汁中肿瘤标志物以辅助诊断。

肿瘤标志物的临床应用价值

肿瘤标志物的研究和检测在临床上对肿瘤的诊断治疗预后具有十分重要的意义.主要表现在以下几个方面:(1)肿瘤普查,如甲胎蛋白普查在我国是筛选和诊断无临床症状小肝癌的最主要方法。(2)肿瘤高危人群的筛选,如家族性甲状腺髓样癌的亲属中患该癌症的机会比一般人群高,对这些高危人群检测降钙素水平有助于筛选出可能患早期甲状腺髓样癌的患者。(3)肿瘤的诊断和鉴别诊断,如前列腺中酸性磷酸酶不同于其他组织中的酸性磷酸酶,可用于前列腺癌的诊断和判断转移癌是否来自前列腺。(4)监测肿瘤,在肿瘤治疗前、治疗中和治疗后检测肿瘤标志物的水平可帮助了解治疗效果,监测肿瘤有无早期复发和转移,如CEA对大肠癌、HCG对绒毛膜癌的监测。

(5)肿瘤分类,如用CEA和神经元特异性烯醇化酶(neuron specific enolase,NSE)可区别胃肠道肿瘤是腺癌(CEA阳性、NSE阴性)还是类癌(CEA阴性、NSE阳性)。(6)肿瘤分期,前列腺癌晚期患者血清PA P明显高于早期患者,检测血清PA P水平可辅助诊断其分期。(7)肿瘤定位,利用放射性核素标记的抗体与肿瘤抗原结合,然后通过扫描来定位肿瘤。

(8)肿瘤治疗,即应用抗体结合细胞毒药物治疗肿瘤。

总之,新的特异的肿瘤标志物的发现和更加灵敏的检测工具的发展,必将大大促进肿瘤的筛查和早期诊断,为早期发现并治愈肿瘤提供可能。

参　考　文　献

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与产气杆菌素相比,肠杆菌素的优点是具有高铁亲合力,在p H4.4时,高铁肠杆菌素的热稳定系数为1052,显著高于转铁蛋白;而产气杆菌素由于对高铁的低亲合力,不能有效竞争转铁蛋白中的铁。研究表明[13],肠杆菌素所需的铁主要来源于转铁蛋白,而产气杆菌素铁的来源是宿主细胞。因此,产气杆菌素介导铁的摄取过程能间接地有利于克雷伯菌的致病性。

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(本文编辑:郭霞)

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(收稿日期:2004207202)

(本文编辑:杨庆华)