結直腸癌早期篩查及其診斷生物標志物的研究進展

張昱　張金卓

【摘要】 結直腸癌是我國最常見的惡性腫瘤之一，隨著社會發展，人們生活水平逐漸提高，結直腸癌的發病率及死亡率在近幾年也呈現快速增長趨勢。由于結直腸癌的演變是一種慢性發生發展過程，臨床上可通過早期篩查檢出病變并及時治療，從而顯著降低其發病率和死亡率。目前常用檢測方法包括風險評估問卷、糞便潛血試驗（FOBT）、血清腫瘤標志物檢測、血清或糞便DNA甲基化檢測、結腸鏡檢查等。本文旨在對現有的常用結直腸癌早期篩查方法及檢測生物標志物相關研究進行綜述，以期為臨床結直腸癌早期篩查及診斷提供一定價值的參考。

【關鍵詞】 結直腸癌 早期篩查 DNA甲基化 基因檢測

Advances in Early Screening and Diagnostic Biomarkers of Colorectal Cancer/ZHANG Yu， ZHANG Jinzhuo. //Medical Innovation of China， 2023， 20（12）： -173

[Abstract] Colorectal cancer is one of the most common malignant tumors in China， with the development of society and the gradual improvement of people's living standards， the incidence and mortality of colorectal cancer have also shown a rapid growth trend in recent years. Since the evolution of colorectal cancer is a chronic process of occurrence and development， early detection of lesions and timely treatment can significantly reduce its morbidity and mortality. At present， common detection methods include risk assessment questionnaire， fecal occult blood test （FOBT）， serum tumor marker detection， serum or fecal DNA methylation detection， colonoscopy， etc. This article aims to review the existing common colorectal cancer early screening methods and related studies of biomarkers detection， in order to provide a certain value for the early screening and diagnosis of clinical colorectal cancer.

[Key words] Colorectal cancer Early screening DNA methylation Genetic testing

First-author's address： Chengde Medical University， Chengde 067000， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2023.12.040

結直腸癌（colorectal cancer，CRC）是起源于結直腸黏膜上皮的惡性腫瘤，是臨床上最常見的惡性腫瘤之一，其發病率和死亡率呈現快速增長的趨勢。2020年全球癌癥統計報告顯示：在我國全部惡性腫瘤發病率和死亡率中，CRC分別位于第2位和第5位，其中新發病例55.7萬，死亡病例28.6萬[1]。CRC的發生是多因素、多步驟、多階段的過程，年齡、性別、糖尿病、吸煙史及綠色蔬菜、腌制食品、油炸食品和紅肉的攝入均是CRC的獨立預測因素[2-3]。Yu等[4]研究表明，與非糖尿病患者相比，2型糖尿病患者發生CRC風險增加27%，死亡率增加20%，結直腸腺瘤的發生風險增加50%左右。在結直腸腺瘤發生早期多無癥狀，這意味著確診時往往已出現浸潤或轉移，為臨床治療帶來困難，也進一步影響患者生存質量及預后。大多CRC從癌前病變發展到浸潤性腺癌需要5～10年，在這一過程中我們有機會通過早期篩查對其進行干預[5]。早期篩查有利于CRC高風險人群早期診斷及治療，可有效控制病情、提高生存率。目前CRC早期篩查手段分無創性和有創性，無創性主要有風險評估問卷、糞便潛血試驗、糞便DNA甲基化檢測，有創性包括血清腫瘤標志物檢測、血漿DNA甲基化檢測、結腸鏡檢查，本文旨在對現有的常用CRC早期篩查方法及檢測生物標志物相關研究進行綜述，以期為臨床CRC早期篩查及診斷提供一定價值的參考。

1 無創性檢查

1.1 風險評估問卷（self-reported symptom questionnaire，SRSQ） 中國抗癌協會根據我國人口基數大、結腸鏡篩查依從性差等特點制訂了風險評估問卷結合糞便潛血試驗（FOBT）進行初篩，對篩查結果為高危風險的人群進行結腸鏡診斷性檢查。問卷主要針對以下相關病史進行評估：一級親屬有CRC病史；本人有癌癥或腸道息肉史；本人有慢性便秘或腹瀉史、黏液血便、慢性闌尾炎或闌尾切除史、慢性膽道疾病或膽囊切除史、不良生活事件史[6]。我國早年開展的城市癌癥項目研究結果顯示，參與CRC篩查率僅為17.25%，其中陽性病變的檢出率僅為3.40%，癌前病變檢出率為9.67%[7]。隨后，在原有病史問卷基礎上加入腹痛、貧血、大便習慣性質改變及不明原因體重減輕，其診斷敏感度較前提高近10%，但特異度沒有顯著差異[8]。SRSQ雖然可用于大規模篩查，但篩查顯示為高風險的人群需進行結腸鏡檢查以確診或治療，并且其受病史覆蓋范圍影響，檢出率低。因此，若應用于CRC早期篩查還需進一步完善相關評估內容。

1.2 FOBT FOBT通過檢測糞便中血紅蛋白從而判斷消化道內是否存在出血，對臨床早期診斷消化道腫瘤有重要意義。目前常用的有化學法糞便潛血試驗及免疫法糞便潛血試驗（immunochemical fecal occult blood testing，iFOBT）。

1.2.1 化學法糞便潛血試驗 化學法糞便潛血試驗是利用血紅蛋白中亞鐵血紅素過氧化物酶活性，通過催化過氧化氫氧化受體試劑達到顯色效果，該操作為無創性檢查，出結果快。由于檢測前食用含亞鐵離子的食物或藥物會造成一定的假陽性率，且需反復檢測，使得公眾依從性并不理想。同時，化學法糞便潛血試驗對于出血量有一定要求，需大于90 μg/mL，受主觀取材部位影響，顯色結果也存在差異，導致敏感度相對較低，只有33.3%～57.1%[9-10]。此外，化學法糞便潛血試驗特異度也較低，不能與其他消化道出血疾病相鑒別。故而，無法達到早期篩查及診斷CRC的要求。

1.2.2 iFOBT 該檢測方法利用血紅蛋白抗原與抗體結合發生免疫反應來判斷是否存在消化道出血。iFOBT不受飲食及藥物的影響，對人血紅蛋白有針對性，可檢測出微量出血。但其穩定性相對較差，若長期停留于消化道容易使其變性從而導致抗原性降低。相關研究表明，iFOBT檢測CRC的敏感度為73.8%，檢測晚期腺瘤（advanced adenoma，AA）的敏感度為23.8%，檢測陰性結果受試者的特異度為96.4%[11]。在Han等[12]的研究中，iFOBT檢測Ⅰ期CRC、AA的敏感度分別為53.0%、27.0%，在陰性受試者中檢測的特異度為94.6%。在iFOBT與化學法聯合免疫膠體金法對CRC的診斷效能的對比研究中，iFOBT的病變檢出率為71.88%[13]。FOBT雖可發現早期CRC，有操作簡單、經濟等優點，適合我國人群大規模篩查，但敏感性偏低，對于沒有出血癥狀的腫瘤及息肉，存在漏診風險，而結果為陽性的患者仍需完善結腸鏡檢查以確診或治療[14]。相較于化學法糞便潛血試驗而言，iFOBT檢測確實顯示出更好的優越性，但單純應用于CRC早期篩查仍存在局限性。

1.3 糞便DNA甲基化 DNA異常甲基化在CRC早期病變中是一種常見的表觀遺傳修飾現象，在化學和生物學上較穩定，可在包括糞便和血液在內的多種類型的生物樣本中檢測到，適合作為非侵入性或微創性CRC早期篩查的檢測方法[15]。研究表明，SEPT9、SDC2、SFRP2、TFPI2、VIM、NDRG4和BMP3[11，16-20]等基因甲基化與CRC發生有關，可作為檢測CRC的生物標志物。

SDC2是一種跨膜硫酸鹽蛋白，在細胞外基質蛋白受體介導下可參與細胞增殖、遷移和細胞基質間的轉化，在腫瘤形成、轉移誘導、黏附和血管生成中起關鍵作用[21]。通過對SDC2甲基化診斷CRC的薈萃分析中發現，SDC2診斷各期CRC敏感度和特異度分別為81.0%和95.0%，對于腺瘤敏感度為47.0%，在眾多糞便基因甲基化檢測中表現優異[22]。一方面，在1 110例受試者的sDNA測試和結腸鏡檢查中發現，糞便SDC2甲基化檢測對CRC和AA檢測的敏感度分別為83.8%、42.1%，陰性受試者檢測的特異度為98.0%，證實了SDC2啟動子高甲基化是結直腸從腺瘤到癌發展過程中頻繁和早期事件。另一方面也表明SDC2甲基化與受試者的年齡、性別、TNM分期、腫瘤位置、大小及異型增生之間沒有顯著關聯[23]，不受飲食、藥物限制，且較多靶點聯合檢測價格低廉，是一種非常具有臨床意義的潛在生物標志物。

Imperiale等[11]對9 899例50～84歲接受結腸鏡篩查的受試者進行糞便多個甲基化基因（K-ras、NDRG4、BMP3）的聯合檢測，發現其檢測CRC的敏感度為92.3%，對晚期癌前病變（AA或無柄鋸齒狀息肉，最大直徑≥1 cm）的敏感度為42.4%，并發現檢測敏感性與腺瘤的大小有關。結腸鏡檢查結果為非進展期腺瘤或未見腺瘤的人群中，DNA檢測的特異度為86.6%，而結腸鏡檢查未發現腺瘤的人群特異度為89.8%。邵書先等[24]研究證實，糞便中sFRP2、Vimentin和HPP1在檢測CRC特異度相似的情況下，檢測敏感度分別為46.7%、43.3%、53.3%，而聯合檢測敏感性為83.3%，均高于其中任一項單基因檢測。與單基因檢測相比，多基因聯合檢測具有更高的敏感性（80.8% vs. 57.8%），但特異性沒有顯著降低（87.8% vs. 92.1%）[25]。雖然多靶點糞便基因甲基化可明顯提高檢測敏感性，但在一定程度上會降低特異性[19]。此外，與年齡相關的DNA甲基化或結腸鏡檢查過程中導致的漏診可能會對檢測結果造成影響[11]。

Zhao等[16]對230例受試者進行糞便DNA聯合檢測mSEPT9和mSDC2，其對于AA、早期（0～Ⅱ）CRC和Ⅰ～Ⅳ期CRC的敏感度分別為66.7%、90.9%和90.4%，兩基因聯合檢測陰性結果受試者的特異度為91.9%。并且與血漿DNA甲基化試驗相比，在檢測AA（66.7% vs. 47.8%）和Ⅰ期CRC（85.0% vs. 80.0%）方面，糞便基因甲基化檢測表現更優異。在一項對420例受試者的糞便DNA試驗聯合檢測mSEPT9和mSDC2的研究發現，該基因聯合檢測AA、早期（0～Ⅱ）CRC和Ⅰ～Ⅳ期CRC的敏感度分別為53.8%、89.1%和83.8%，二者聯合檢測陰性結果受試者的特異度為93.5%[19]。與血漿DNA甲基化測試相比，二者對于AA檢測敏感性相似，但在檢測CRC方面，糞便基因甲基化更勝一籌。這是由于CRC和腺瘤均發生在腸道并與糞便直接接觸，組織脫落細胞混于糞便中可收集更多腫瘤DNA，這一過程比血管浸潤發生早[19]。基因檢測陽性結果更有助于提高內鏡醫師對結腸鏡檢查的警惕性，增加CRC早期病變的檢出率[4]。因此，糞便DNA檢測作為無創性操作，不受飲食、藥物影響，無須腸道準備，檢測CRC準確性及特異性較高，對于評估患者腸道中腺瘤及癌癥發生風險有重要警示作用。用于CRC早期篩查可有效避免一部分人進行無效結直腸鏡檢查，不僅能夠達到早期篩查及預防作用，在一定程度上節約了醫療資源，將有限的人力物力應用到真正需要治療的患者中。

2 有創性檢查

2.1 腫瘤標志物 臨床上用于檢測CRC的腫瘤生物標志物包括癌胚抗原（CEA）、糖類抗原199（CA199）、糖類抗原724（CA724）、糖類抗原125（CA125）、細胞角蛋白19的可溶性片段（CYRA211）[26]，其中CEA和CA199在臨床中應用最為廣泛，二者聯合檢測還可作為監測CRC復發的指標[27]。研究發現，單項檢測中CEA、CA199、CA724對CRC敏感度分別為68.33%、53.33%、51.60%，三者聯合檢測的敏感度和特異度分別為90.00%、82.50%，其特異度與單項檢測相近[28]。通過檢測受試者血清CA125、CA199、CEA及CYFRA211發現其對于CRC敏感度分別為70.65%、68.48%、69.56%、72.83%，將以上指標進行聯合檢測，發現其總體敏感度為91.30%，特異度為93.47%[29]。血清腫瘤標志物作為一項微創性檢測手段，檢測方便，經濟負擔低，是臨床上篩查CRC最常用的檢測方法，但由于單項檢測敏感性較低，臨床上為提高診斷準確性，一般采取多項聯合檢測方式，從而減少漏診誤診的發生。

2.2 血漿DNA甲基化 在眾多血漿基因甲基化中Septin9表現最為突出。SEPT9基因編碼Septin9是具有三磷酸鳥苷（guanosine triphosphate，GTP）活性的高度保守的Septin家族成員，參與各種生物發展過程，如細胞質分裂、細胞極化、囊泡轉運和細胞膜重建，調節細胞生長，對于腫瘤抑制也有一定作用[30]。SEPT9基因的表達與許多癌癥相關，包括乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌和CRC。其中在CRC病變進程中，SEPT9的mRNA表達從腺瘤下降到異型增生再到癌，表明SEPT9甲基化與mRNA在CRC中的低表達有顯著相關性[30]。選取3個已被充分證實在CRC患者啟動子區域高度表達的基因——Septin9、BCAT1和SDC2，在CRC診斷中評估血液中該基因甲基化程度，發現三者對CRC篩查的敏感度分別為83.7%、83.7%、76.9%，特異度分別為94.6%、93.9%、90.8%。在這一過程中，Septin9檢測效果更理想[31]。在多項檢測血漿Septin9甲基化水平中發現，其對CRC的敏感性和特異性分別為48.2%～95.6%、80.0%～98.9%[5]。相關研究顯示，血液SEPT9檢測CRC敏感性與腫瘤大小相關，并且與腫瘤分期存在顯著相關性，在結腸癌術后監測評估中也明顯優于CEA[32]。綜上，Septin9檢測性能良好，不受性別、年齡、腫瘤部位等因素影響，對CRC檢測的敏感度較高，但缺乏組織特異性，也可在其他腫瘤中檢測到，而且相較于同基因糞便甲基化檢測，對腺瘤及早期（0～Ⅱ）CRC檢測敏感性偏低，單獨作為診斷標志物存在假陰性可能，應用于早期篩查CRC仍存在局限性，可通過聯合其他基因或iFOBT檢測進一步提高CRC檢測性能，更好的應用于臨床早期篩查。

2.3 結腸鏡檢查 目前為止，結腸鏡檢查及病理診斷是CRC的診斷金標準，可做到早發現、早診斷、早治療，降低CRC的發病率和死亡率。根據2020年我國CRC篩查指南推薦一般人群年齡大于50歲及有家族史的高危人群年齡大于40歲均應開始進行CRC早期篩查[33]。結腸鏡對于CRC的敏感度在75%～93%[34]，特異度接近100%，對于AA（≥1 cm）敏感度在88%～98%[14]。有研究指出，進行結腸鏡篩查可使CRC的發病風險降低56%，死亡風險降低57%[33]。事實上，結腸鏡檢查雖可有效檢出結直腸早期病變，但作為一項侵入性操作，需要提前進行腸道準備，可能發生惡心、嘔吐、脫水、心腦血管意外等，并且受飲食限制，總體檢查耗時長，檢查過程中存在消化道出血、穿孔等風險，使公眾依從性差。根據我國兩個大規模篩查項目結果顯示，結腸鏡順應性不足25%[35]。而腺瘤檢出率在一定程度上也受內鏡醫師主觀因素影響，導致檢查結果存在差異。加之我國人口眾多，醫療資源緊張。因此，結腸鏡雖可做到早期診斷及治療，但不適合作為普遍篩查的檢測方法。

3 總結

目前為止，CRC仍是全世界最常見的惡性腫瘤之一，早期篩查可明顯降低發病率及死亡率，極大地改善患者的預后。盡管可用于篩查CRC的檢測手段眾多，但結直腸鏡檢查仍是確診金標準及早期根治的最終方法。然而，糞便sDNA作為一項無創性檢查，相較于其他檢測方法，具有操作簡單、方便、不受飲食及時空限制、無須腸道準備等優點，其對于CRC的檢測敏感度高，相信隨著現代科學技術不斷完善，可進一步篩選出檢測效果更佳的基因組合，大規模應用于我國CRC早期篩查，有效降低CRC死亡率，成為臨床上CRC早期檢測的有效方式。

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（收稿日期：2022-10-20） （本文編輯：張明瀾）