肿瘤生物标志物及其预后分析
肿瘤标志物（tumor marker，TM）是指特征性存在于恶性肿瘤细胞内，或由恶性肿瘤细胞异常产生的物质，或是宿主对肿瘤的刺激反应而产生的物质，并能反映肿瘤发生、发展，监测肿瘤对治疗反应的一类物质。肿瘤标志物存在于肿瘤患者的组织、体液和排泄物中，能够用免疫学、生物学及化学的方法检测到。肿瘤的生物标志物按其来源可有：①肿瘤细胞的代谢产物，如糖酵解产物、组织多肽抗原、核酸分解产物；②分化紊乱的细胞基因产物，如异位的促肾上腺皮质激素（adrenocorticotropic hormone，ACTH）片段、甲胎蛋白、癌胚抗原、胎儿同工酶；③肿瘤细胞坏死崩解、释放进入血液循环的物质，主要是某些细胞骨架蛋白成分，如细胞角质素片段抗原21-1（Cyfra21-1）、多胺类物质；④肿瘤宿主细胞的细胞反应性产物，如VCA-Ig A、EA-Ig A。肿瘤的生物标志物按成分可分为蛋白类、核酸类等。
1.蛋白质类 已知蛋白质是生物体中重要的生物分子，与执行生物功能息息相关。对于癌症诊断，蛋白质生物标志物通常包括癌细胞本身或其他细胞对癌症做出反应产生的物质。蛋白质生物标志物主要存在于血液中，有时也存在于尿液中。大多数与癌症相关的蛋白质生物标志物在疾病进展的早期或晚期具有多种临床目的，可用于监测治疗反应和/或在治疗后随访期间检测复发或进展。蛋白质生物标志物是最早用于癌症诊断的标志物之一，包括酶类、抗原类和激素。
（1）酶类：酶是由体内活细胞产生的具有催化作用的蛋白质，某些酶的异常表达与多种癌症的发生息息相关，所以临床上可以通过检测酶标志物来作为早期诊断以及预后的指标。碱性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）是一种膜结合酶，在磷酸水解中起着重要作用。越来越多的证据表明，ALP活性水平在许多癌症如淋巴瘤、前列腺癌、肝癌等中，可以明显观察到ALP活性水平明显升高；ALP也与癌症的骨转移有关。硝基还原酶（nitroreductase，NTR）是缺氧肿瘤细胞中的关键标志物，在恶性肿瘤进展、转移、侵袭中起着巨大作用。现在还有研究表明端粒酶在正常体细胞和肿瘤细胞之间的差异表达使端粒酶成为有吸引力的诊断和预后肿瘤标志物，也是化疗的潜在治疗靶点。
（2）抗原类
1）胚胎抗原类：可在胚胎发育阶段表达，由胚胎组织合成分泌，在胚胎后期逐渐减少，而当细胞发生癌变时，胚胎性抗原会重新合成，在血清中的含量升高，可以作为诊断癌症的参考依据。常见的有甲胎蛋白和癌胚抗原，前者是肿瘤细胞产生的分泌性抗原，后者是膜抗原。
2）糖类抗原：糖基化是癌变的重要标志。糖类抗原是一种黏蛋白型的糖类蛋白肿瘤标志物，为细胞膜上的糖脂质，在某些恶性疾病中表达升高。最常见的糖类抗原有CA12-5、CA15-3、CA19-9、CA72-4。CA12-5常作为检测卵巢癌的指标，卵巢癌血清CA12-5升高，阳性率可达61.4%；乳腺癌患者CA15-3升高，乳腺癌初期的敏感性60%，乳腺癌晚期的敏感性80%；在胰腺癌、胆囊癌、胆管壶腹癌中，CA19-9明显升高，尤其胰腺癌晚期的阳性率可达75%，是重要的辅助诊断指标，但早期诊断价值不大；CA72-4在胃癌的阳性率可达65%～70%，有转移者更高。
（3）激素类：激素是一类由特异的内分泌腺体或者是散在分布的分泌细胞产生的活性物质。当具有分泌功能的细胞发生癌变时，可能导致该激素的含量异常以及不具有分泌功能的细胞开始分泌激素时都可以作为肿瘤诊断的依据。常见的激素类标志物有人绒毛膜促性腺激素（HCG）、降钙素（CT）、促肾上腺皮质激素（ACTH）等。
2.核酸类 核酸类物质包括DNA和RNA，能够在体液中检测到，在肿瘤的早期诊断、治疗以及预后中发挥重要的作用。其涉及遗传标志物、非编码RNA、ctDNA和表观遗传变异标志物等。其中，遗传标志物主要涉及原癌基因/抑癌基因突变，肿瘤的发生发展中会出现基因表达发生改变的情况，所以可以通过检测一些特征性的DNA变化来判断肿瘤的发生发展。常见的肿瘤相关基因标志物有Cmyc、K-ras、P53等。Cmyc是一种癌基因，在细胞增殖、分化、诱导凋亡等方面起到调节作用，Cmyc在许多肿瘤中存在着异常表达，在细胞周期变化、生长代谢等过程起着重要的调节作用；K-ras也属于癌基因正常时能调控细胞的生长路径，发生异常时，导致细胞生长失去控制；P53属于抑癌基因，具有抑制细胞生长和抑癌作用，当其发生突变时，失去了对细胞生长、DNA修复的作用，使得抑癌基因转变为癌基因。
非编码RNA包括一些miRNA、lncRNA和circRNA等。其中微小RNA（microRNA，miRNA）长约22个核苷酸，与靶基因的3′-非翻译区域结合，可以调节转录后基因的表达，在致癌和抑癌中发挥着重要的作用。miRNA是迄今为止在癌症中研究最多的ncRNA，miRNA作为非入侵性生物标志物有着重要的前景。
长链非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA）属于长度超过200个核苷酸的非编码RNA。lncRNA的异常表达与肿瘤的发生、转移和耐药密不可分。虽然从人类肿瘤和癌细胞系中鉴定出超过60000个lncRNA，但其中绝大多数尚未被注释，其功能作用仍不清楚，但是新出现的证据表明，lncRNA在循环中可作为非侵入性癌症生物标志物的有希望的来源。HOTAIR、MALAT1和PVT1等lncRNA已被证明在多种癌症中始终表达失调，其致癌特性已在后续研究中得到验证。总之，lncRNA是一种很有前景的癌症液体活检术。
环状RNA（circRNA）是具有环状结构的RNA，既没有5′或3′极性，也没有聚腺苷酸化的尾，它可以通过作为“分子海绵”吸附miRNA调控靶基因的表达。由于其结构的独特性，可以不易被核酸外切酶消化，与其他线性非编码RNA相比更稳定，绝大多数circRNA在细胞质中富集。在肿瘤组织中circRNA的表达与正常组织之间存在差异，异常的circRNA与肿瘤的增殖、侵袭和血管生成有关，所以有作为肿瘤诊断或者预后的标志物的能力。(https://www.daowen.com)
这些非编码RNA既可能存在于肿瘤组织，也可能存在于血浆外泌体中，外泌体是直径为40～100 nm细胞外囊泡，可以由多种细胞类型产生，外泌体可以从血液、尿液、唾液和腹水中分离得到，并含有反映起源细胞病理状态的生物活性分子，从而可提供特异生物标志物。由于外泌体在大多数体液中的存在和稳定性，以及其内容物与亲本细胞相似，因此外泌体作为各种疾病的液体活检标本具有巨大潜力，特别是癌症来源的外泌体可能作为早期检测癌症的生物标志物，因为它们携带的内容物反映了癌细胞的遗传或信号改变。外泌体作为一种生物标志物，可以提供丰富、稳定、灵敏和特异的生物信息，是一种具有较高应用价值的液体活检标本。
循环肿瘤DNA来源于原发肿瘤、转移瘤、循环肿瘤细胞，是坏死或凋亡的肿瘤细胞释放的肿瘤DNA片段，携带突变、缺失、插入、拷贝数异常的特征，广泛存在于体液中。在晚期肿瘤例如乳腺癌、结直肠癌、胰腺癌等ctDNA水平高于早期肿瘤。通常将液体活检结合ctDNA分析，使其对癌症患者的诊断优于组织活检。癌症早期组织中的ctDNA浓度偏低，缺乏相关研究经验，目前ctDNA主要用于晚期癌症的检测。
DNA甲基化修饰是一种属于表观遗传水平的变异，通过DNA甲基转移酶的作用，伴随DNA复制过程遗传给自带DNA，DNA甲基化通常发生在启动子区域，影响对下游基因的表达。研究表明，大多数癌症患者基因组水平均有甲基化的异常，DNA甲基化的异常往往发生在早期，伴随癌症的全程。而随着高通量技术的不断发展，越来越多的检测手段可以发现异常的DNA甲基化，可以提高肿瘤的检出率。
常见血清肿瘤标志物（表5-1）包括：甲胎蛋白（AFP）可以用于对高危人群进行肝癌筛查。CEA正常值≤3.45μg/L。最初在结肠癌患者中发现CEA升高，后来发现在胃癌、尿道癌、卵巢癌、肺癌、胰腺癌、乳腺癌、甲状腺髓样癌、膀胱癌和宫颈癌患者中，有30%的患者CEA升高；CA125（糖类抗原125）是卵巢癌TM、肺癌预后的独立TM，正常＜35 U/m L；CA153是乳腺癌首选TM，随肿瘤分期升高而升高，正常＜28 U/mL；CA199为消化来源，胰腺癌最敏感（70%），其次是结直肠癌（45%）、肝癌（30%），正常＜37 U/m L；CA242为消化来源；NSE（神经元特异性烯醇化酶）是小细胞肺癌TM、神经胶质瘤TM，神经内分泌来源，是脑转移的信号；SCC（鳞状细胞癌相关抗原）用如其名，鳞癌特异性，宫颈癌的TM；TPA（组织多肽抗原）反映活动、分化、浸润性。
表5-1 常见肿瘤生物标志物的检测及其预后的意义
（续 表）
（续 表）
