結直腸癌腫瘤標志物的臨床應用研究進展

江經斌綜述 劉琦審校

2018年世界癌癥統計指出[1]，36種常見癌癥中，結直腸癌新發病例超過180萬，約占總癌癥新發病例的10.2%，排名第3；死亡病例數約為88萬，約占總癌癥死亡病例的9.2%，排名第2。全球185個國家或地區中，中國的惡性腫瘤發病率、死亡率位居中等偏上水平。2015年我國癌癥調查數據顯示[2]，結直腸癌新發病例約38.8萬，死亡病例數約18.7萬,均排名前5。最近10年，我國結直腸癌發病率及病死率均呈上升趨勢[3]，已成為危害人民健康的突出問題。

結直腸癌病死率高的原因是早期臨床癥狀不明顯，發現時常是中晚期，據報道，早期診斷的結直腸癌患者5年生存率約為90%，而晚期診斷的患者5年生存率下降至5%～10%[4]。因高效篩查手段的應用，美國結直腸癌發病率及病死率均呈下降趨勢，且5年生存率明顯上升[5]，可見結直腸癌早期篩查及診斷對結直腸癌防治工作的重要性。目前廣泛應用的篩查方法包括糞便檢測、影像學檢查、內鏡檢查及腫瘤標志物檢測等， 其中糞便檢測特異性不高，影像學檢查費用昂貴，內鏡檢查依從性差，而腫瘤標志物的有效性、經濟性及安全性可以提高篩查的整體接受度，是結直腸癌篩查的重要手段[6]。

腫瘤標志物是正常組織不存在或僅少量存在，或僅見于胚胎組織，因腫瘤相關基因表達上調或機體對腫瘤組織反應產生的，在腫瘤組織中大量存在的代謝產物。腫瘤標志物存在于細胞、組織、體液及排泄物中，可被定量或定性檢測，提示腫瘤細胞的增殖分化。除了結直腸癌的早期篩查及輔助診斷，腫瘤標志物在判斷預后、選擇治療方案、預測療效及監測復發等方面均有應用價值[7]。本文對傳統腫瘤標志物臨床應用的最新進展及新腫瘤標志物的最新研究進行綜述。

1 現有腫瘤標志物及其臨床應用

目前，臨床與結直腸癌相關的常用腫瘤標志物包括癌胚抗原(carcinoembryonic antigen，CEA)、糖類抗原19-9(carbohydrate antigen 19-9，CA19-9)、糖類抗原242(CA242)、糖類抗原72-4(CA72-4)、糖類抗原50(CA50)等。CEA是結直腸癌最重要的腫瘤標志物，在結直腸癌的診斷和監測等方面的應用及研究已經比較成熟。CA19-9是消化道惡性腫瘤的重要標志物，主要用于評估預后及監測復發。我國最新結直腸癌診療指南將CEA及CA19-9列為推薦的輔助診斷指標[8]。對于部分CEA不升高的結直腸癌患者，CA72-4、CA50、CA242等腫瘤標志物也有一定的應用價值[7]。

腫瘤標志物單獨檢測時，對腫瘤的敏感度或特異度不夠高，應用存在局限性，同時測定多個腫瘤標志物可以提高診斷準確率[9]。喻茂文[10]對192例經術后病理確診的結直腸癌患者進行的一項病例對照研究顯示，術前血清CA125、CA19-9、CEA及CYFRA-21-1單項檢測診斷結直腸癌的敏感度分別為70.65%、68.48%、69.56%及72.83%，特異度分別為68.47%、67.39%、63.04%及70.65%,診斷準確率93.47%、90.22%、84.78%及91.30%，聯合檢測CA125、CA19-9、CEA、CYFRA21-1的敏感度為91.30%，特異度為93.47%，診斷準確率96.96%，表明雖然單一腫瘤標志物有一定的診斷準確率，但聯合檢測可將診斷準確率進一步提高，還可以彌補單項指標敏感度或特異度不高的缺陷,明顯降低漏診率及誤診率,對于結直腸癌的診斷具有重要的臨床價值及應用前景。

目前結直腸癌腫瘤標志物聯合檢測的研究已成為國內外的一大研究熱點，但具體組合形式及其應用范圍尚無定論。曾龍飛[11]對231例結腸癌患者的血清CEA、CA19-9、CA72-4、CA125、CA242和TuM2-PK水平研究發現，聯合檢測的敏感度、特異度和診斷準確率高于單項檢測；通過建立Logistic回歸-ROC曲線模型發現，聯合檢測2項標志物,CA19-9及TuM2-PK組合的診斷效能最高；聯合檢測3項血清腫瘤標志物,CEA、CA19-9及TuM2-PK組合的診斷效能最高；聯合檢測4項標志物，CEA、CA72-4、TuM2-PK及CA19-9組合的診斷效能最高，但與CEA、CA19-9及TuM2-PK組合的診斷效能相當。Yang等[12]研究發現，對于結直腸癌患者，CEA、CA19-9、COX-2聯合檢測可彌補單項檢測的不足，提高診斷的準確率；聯合檢測可提高Ⅰ、Ⅱ期結直腸癌診斷的敏感度和特異度，會降低Ⅲ、Ⅳ期結直腸癌診斷的敏感度和特異度，提示CEA、CA19-9和COX-2聯合檢測更適用于結直腸癌早期診斷。馬運賓[13]對158例結腸癌伴肝轉移患者的CEA、CA19-9、CA50、AFP、TPS進行檢測發現，CEA、CA19-9、CA50升高與結直腸癌發生肝轉移顯著相關，是結直腸癌肝轉移的獨立預測因素,聯合檢測對預測結直腸癌肝轉移的敏感度及特異度均優于單項檢測。這些研究證實，相比單項檢測，腫瘤標志物的聯合檢測在結直腸癌的篩查、診斷、判斷預后等方面更具指導意義及應用價值，且不同組合形式可能有不同的應用價值。

2 新標志物的探索和應用

2.1 蛋白類腫瘤標志物

2.1.1 環氧化酶2(cyclooxygenase-2,COX-2)：環氧化酶(COX)是合成前列腺素(prostaglandin, PG)的關鍵酶，有2種同工酶，其中COX-2在正常組織中幾乎不表達，但通過炎性因子、生長因子及癌基因等的誘導在結直腸癌組織中大量表達，COX-2表達的上調可抑制腫瘤細胞凋亡、促進血管形成及抑制機體免疫等，在結直腸癌的發生中起著重要的作用[14]。最新研究指出，COX-2的表達與結直腸癌的分化程度、臨床分期及預后無相關性，COX-2作為結直腸癌腫瘤標志物的診斷價值已被證實[15-16]。研究顯示[12]，血清COX-2水平診斷結直腸癌的敏感度、特異度均優于CEA，診斷準確率與CA19-9相當，血清COX-2水平可明顯提高聯合檢測的敏感度及診斷準確率。

2.1.2 內皮細胞特異性分子1 (endothelial cell specific molecule-1, ESM-1)： ESM-1是內皮細胞分泌的一種限制性皮膚硫酸蛋白多糖,通過促進腫瘤細胞生長、增殖、遷移和促進腫瘤血管形成,在結直腸癌發生、發展中起重要作用[17]。Jiang等[18]發現結直腸癌患者血清ESM-1水平明顯高于健康志愿者，ESM-1與結直腸癌的組織分化低、腫瘤浸潤達肌層、伴淋巴結轉移和高TNM分期顯著相關,且高ESM-1患者的總生存率更低，提示ESM-1可作為判斷結直腸癌預后的腫瘤生物標志物。最新研究顯示，ESM-1對結直腸癌的診斷效率高于CEA及CA19-9，且ESM-1與結直腸癌晚期(TNM分期Ⅲ、Ⅳ期)風險相關，對結直腸癌的診斷和分期有重要的應用價值[19]。

2.1.3 腫瘤型M2 丙酮酸激酶(tumor type M2 pyruvate kinase, TuM2-PK)：丙酮酸激酶(pyruvate kinase，PK)是糖酵解途徑中的關鍵酶之一,其M2型的二聚體形式主要存在于腫瘤組織，被稱為腫瘤型M2丙酮酸激酶(TuM2-PK)，TuM2-PK的表達使腫瘤細胞在氧氣充足時仍以糖酵解為主要代謝途徑，而持續有氧糖酵解促進了腫瘤細胞的生長和轉移[20]。楊剛等[21]研究發現，血漿TuM2-PK在截斷值為25.9 U/ml時，診斷結直腸癌的敏感度及診斷效能高于CEA、CA19-9及CA72-4，特異度僅次于CA19-9，且TuM2-PK可提高聯合檢測的敏感度及特異度，對結直腸癌的診斷有重要意義。已有研究證實[22]，包含TuM2-PK在內的多種糖酵解相關蛋白與癌癥預后不良顯著相關，提示TuM2-PK可輔助判斷預后。此外，TuM2-PK可在糞便中被檢測到,糞便TuM2-PK陽性對結直腸癌及結直腸癌前病變均有較高的敏感度及診斷準確率[23]。聯合檢測糞便TuM2-PK可明顯提高糞便潛血診斷結直腸癌的敏感度、特異度及準確率[24]。一項對結腸黏液中24種腫瘤標志物的定量分析指出[25]，TuM2-PK是對結直腸癌敏感度、特異度及診斷效能最高的4種腫瘤標志物之一。這些研究表明TuM2-PK在結直腸癌早期篩查的重要價值及廣闊前景。

2.1.4 基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMPs)：MMPs是一類鋅依賴的內源性肽酶，可介導細胞外基質(extracellular matrix, ECM)及血管壁的蛋白降解和重構，在腫瘤細胞增殖、血管生成、侵襲和遷移及免疫逃逸等過程中發揮重要作用[26]。多項研究證實，MMP-2、MMP-3、MMP-9、MMP-13、MMP-14等多種MMPs在結直腸癌組織中高表達,與結直腸癌的低分化、浸潤深度超過肌層、伴淋巴結轉移及TNM分期晚相關[27-31]。部分血清MMPs水平的相關研究也得到了類似的結果[32-33]，提示血清MMPs水平可用于了解結直腸癌的浸潤情況、淋巴結轉移情況、臨床分期及評估預后。此外，糞便MMP-9檢測對結直腸癌的篩查表現出了較好的敏感度、特異度及診斷準確率[23,34]，是結直腸癌無創篩查的一個極具潛力的腫瘤標志物。

2.1.5 基質金屬蛋白酶抑制物-1(tissue inhibitor of metalloproteinase-1， TIMP-1)：TIMPs是MMPs的內源性抑制劑，其中TIMP-1除了抑制MMPs的功能外，還有刺激生長、抑制凋亡及參與惡性細胞轉化等生物活性[35]。研究發現，TIMP-1在結直腸癌組織及與結直腸癌侵襲性相關的肌成纖維細胞中的表達明顯高于正常結直腸組織，提示TIMP-1表達的上調與結直腸癌的侵襲及轉移有關。一項Meta分析指出[36]，血清TIMP-1水平對診斷結直腸癌有較好的敏感度、特異度及診斷準確率，可作為診斷結直腸癌的腫瘤標志物。研究指出[33,37]，血清TIMP-1水平升高與結直腸癌肝轉移、肺轉移相關，與預后不良相關。此外，最新研究表明，類似TuM2-PK，糞便TIMP-1水平對結直腸癌的篩查具有重要價值[25]。

2.2 基因類腫瘤標志物 結直腸癌的增殖、分化、浸潤及轉移是環境與遺傳等多因素共同作用形成的多階段、多基因改變的復雜過程，包括癌基因的激活、突變和抑癌基因的失活及信號轉導通路的異常[38]。隨著分子生物學的進步，結直腸癌的診斷和治療已經進入分子分型水平，臨床主要檢測RAS、BRAF、微衛星不穩定性(microsatellite instability, MSI)、P53、APC、c-myc等。目前對結直腸癌患者進行基因檢測主要用途是進行分型、指導靶向藥物選擇和判斷預后。隨著研究的進一步深入，突變基因作為腫瘤標志物在結直腸癌篩查、早期診斷、輔助分期等方面具有極大的研究前景。

2.2.1 KRAS、NRAS、BRAF V600基因：在結直腸癌的發生、發展中, 表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor, EGFR)信號通路及絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)信號通路起著重要的作用，而KRAS、NARS和BRAF基因是EGFR/MAPK信號通路上的關鍵基因，與結直腸癌的發生、發展、治療及預后等各個環節密不可分[39]。國內外指南均推薦結直腸癌患者進行 KRAS/NRAS/BRAF 基因突變檢測[8,40]。目前臨床上RAS和BRAF的檢測除了指導靶向藥物(抗EGFR單抗)的選擇，還可用于預后的判斷。王子元等[41]對110 例結直腸癌患者的組織學樣本研究發現，KRAS基因突變率為45.4%，NRAS基因突變率為6.3%，BRAF V600基因突變率為2.7%；結合病理資料顯示，KRAS基因突變率與患者的淋巴結轉移顯著相關；BRAF 基因突變率與右半結腸癌顯著相關。Taieb等[42]對3 934例Ⅲ期結直腸癌患者的研究發現，KRAS或BRAF突變的患者，術后復發時間、復發后生存時間和總生存時間更短，KRAS、BRAF 突變為結直腸癌術后復發、復發后生存和總生存時間變差的獨立預測指標。隨著研究的深入，KRAS、NRAS、BRAF V600作為分子標志物在結直腸癌的早期篩查，協助診斷及分期，判斷療效和評估預后等方面具有巨大的潛力。

2.2.2 磷脂酰肌醇-3-激酶催化亞單位α(phosphatidylinositol 3- kinase catalytic subunit alpha，PIK3CA)基因：PIK3CA基因編碼的磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3Ks)是EGFR下游PI3K/Akt通路的關鍵激酶，PIK3CA基因突變在結直腸癌的發生和發展中起著關鍵作用[43]。研究顯示， 15%～20%的結直腸癌(CRCs)存在PIK3CA外顯子9或20的激活突變，使PIK3CA成為結直腸癌中最常見的突變基因之一[44]。研究表明，PIK3CA基因突變與結直腸癌組織學分級低、臨床分期晚、預后差有關，且PIK3CA基因突變促進了對結直腸癌一線化療方案(如FOLFOX和FOLFORI)的耐藥[45-46]。但最新一項Meta分析顯示[47]，PIK3CA基因突變與結直腸癌分化情況、臨床分期及遠處轉移等影響預后的因素無關。PIK3CA基因突變對結直腸癌的臨床分期及預后的預測作用仍有爭議，但其作為結直腸癌治療靶點及預測耐藥的腫瘤標志物，對結直腸癌患者的治療有著重要的影響。

此外，MSI、P53、APC、c-myc、Runx3、miRNA等對結直腸癌的早期篩查，協助診斷及分期，選擇治療方案，判斷療效和評估預后等方面的價值正在被廣泛研究。隨著分子生物學的進步及研究的深入，基因突變檢測作為結直腸癌的腫瘤標志物有著廣闊的發展前景和應用價值。

3 總結

腫瘤標志物在結直腸癌的人群篩查、早期診斷、輔助分期及制定治療方案、判斷預后及療效、監測復發及轉移等方面具有重要的臨床應用價值。隨著分子生物學的研究進展，更多腫瘤標志物被發現，但受限于實驗水平、檢測費用等，新腫瘤標志物的臨床應用尚未成熟，其應用價值有待進一步研究證實。此外，突變基因的檢測除了作為結直腸癌患者化療方案的選擇提供重要依據，也正成為結直腸癌早期篩查的重要手段。目前臨床上常用的腫瘤標志物以血清標志物為主，其單獨檢測的敏感度和特異度不高，臨床應用存在局限性，腫瘤標志物聯合檢測已成為結直腸癌的早期篩查、診斷、分期、治療、預后及監測等臨床工作環節的重要方法。隨著新標志物的成熟和推廣，早發現、早診斷及早治療將大大降低結直腸癌的病死率。