前列腺癌分子诊断标记物研究进展

廖利华（综述），王少洪（审校）

（1.汕头市中心医院病理科；2.汕头大学医学院2009级，广东 汕头 515041）

前列腺癌（prostate cancer，Pca）是男性泌尿系常见的恶性肿瘤。目前，血清前列腺特异性抗原（prostate specific antigen，PSA）的检测是筛查前列腺癌最重要的参考指标，但是其对Pca早期诊断的敏感性和特异性并不理想，在前列腺炎和前列腺增生的病人中亦升高，尤其是PSA值在4～10ng·mL－1时，Pca的检出率仅为25%左右［1］，因此，学者们转向研究其他Pca早期诊断特异性的标记物，目前已发现了一些可望应用于临床的血清、尿液和组织标记物。本研究对以下几种Pca诊断性标记物的研究进展进行综述。

1 PSA及其亚型

血清PSA是目前唯一广泛应用于临床筛查Pca的标记物。它是一种丝氨酸蛋白酶，属于丝氨酸蛋白家族的激肽释放酶类，由前列腺的腺管、腺泡及尿道旁腺细胞合成，分泌到腺腔和导管中，主要生理功能是液化精浆和增强精子活力。血清中PSA包括结合PSA（cPSA）和游离PSA（fPSA），组成了总PSA（tPSA）。目前临床检测fPSA与tPSA，其比值在15%～25%范围的病人罹患Pca的风险相对要高，以25%为界值能发现95%的Pca。有研究表明，f／t－PSA 比 值 的 检 测 不 仅 对 血 清t－PSA＞4.0ng·mL－1的Pca病人有良好的诊断价值，而对t－PSA＜4ng·mL－1的Pca病人同样具有良好的诊断价值，这对t－PSA＜4.0ng·mL－1的Pca病人做到早期诊断显得尤为重要［2］。

最近N.Shiiki等［3］研究了唾液PSA和血清PSA的相关性，血清PSA＜2.5ng·mL－1的2组样本，低的PSA组与有转移和复发风险的高PSA组，发现其与唾液PSA值有明显差别，结果表明:在有复发和转移的Pca的高PSA组与唾液PSA明显相关，提示唾液PSA可能成为Pca有用的标记物。

学者们还研究了前体PSA、良性PSA、PSA密度、PSA速度、年龄特异性PSA及PSA倍增时间等，这些对Pca的诊断均起一定的参考作用。

2 人类激肽释放酶（human kallikreins，hk）

hk2是丝氨酸蛋白酶家族中的一组亚群，其中hk3即PSA，hk2氨基酸序列与PSA大约有80%的同源性，其分子由287个氨基酸组成，由前列腺产生，受雄激素调控，在Pca组织中，精液和血中hk2的水平只有PSA的1%。但是，hk2转录物是PSA转录物的10%～50%。hk2在Pca组织中比正常前列腺组织表现出更强的表达，特别是晚期Pca。有研究表明，血清中hk2浓度与前列腺癌的高级别和根治术后Pca样本体积显著相关［4］。T.Steuber等［5］研究了因局限性Pca而进行根治性手术的867病人的大样本，评估了游离PSA、总PSA、总hk2和游离hk2，总hk2高值强烈提示着Pca囊外浸润和输精管浸润，得出的结论是:血中hk2浓度的增加与Pca的侵袭性显著相关，对于PSA＜10ng·mL－1的病人，hk2浓度是判断癌晚期或者癌可能复发的一个预后因素。hk2是具有良好前景的Pca的诊断标记物。

3 前列腺特异性膜抗原（prostate specific membrane antigen，PSMA）

PSMA是一种相对分子量110000的Ⅱ型穿膜蛋白（膜结合糖蛋白），基因位于染色体短臂11q上，其cDNA长2.65kb，分析其碱基序列发现，其中1250～1700核苷酸编码区有54%与人的转铁蛋白受体mRNA编码区同源，而同源编码蛋白序列为公认的转膜区，故推测其功能为转膜蛋白。Western印迹法发现Pca患者血清、Pca组织及精液中含有PSMA，大部分非前列腺组织不含有PSMA［6］。PSMA表达于正常前列腺上皮、良性和恶性肿瘤性前列腺上皮的胞浆中，PSMA在Pca组织的表达高于非癌组织。PSMA在所有类型的Pca中均表达，Pca Gleason 4、5级表达最强，对低分化Pca的敏感性优于PSA。应用PSMA作为血清学标记物有其局限性，因为随着年龄的增加健康男性也能检测到血清PSMA的升高，所以其在临床应用未被接受，组织中的PSMA比血清PSMA在Pca的诊断方面价值更高。

4 早期前列腺癌抗原（early prostate cancer antige，EPCA）及EPCA－2

EPCA是Pca细胞中特有的核结构蛋白，是保持核的形态、功能，组成核的成分，细胞破裂后进入血液。EPCA与Pca的相关性最初是通过免疫组化的方法得到证实，发现在Pca样本中比非Pca样本表达强。此外，应用Elisa法可以在Pca患者血清中检测出，而不能在相应年龄非Pca或者其他癌患者中检测出。该研究表明，EPCA诊断Pca的敏感性达84%，特异性达85%［7］。EPCA－2是一种与前列腺相关的但与EPCA无关的一种核结构蛋白，E.S.Leman等［8］应用 Elisa法检测血中 EPCA－2的水平，以30ng·mL－1为界值，发现其诊断Pca的敏感性达到94%，特异性达到92%，而同一样本中PSA的特异性只有65%，并且局限性Pca与包膜外浸润Pca之间有差异。EPCA和EPCA－2都有望成为Pca的血清和组织标志物。EPCA检测方法简单，敏感性及特异性均较高，但是需要更大量样本研究来进一步证实EPCA检测是否能用于临床实践。

5 5α－甲酰基辅酶A消旋酶（α－methylacyl CoA racemase，AMACR或称P504S）

AMACR是一种经基因芯片技术筛选分离出的胞浆蛋白，是胆酸生物合成、支链脂肪酸和脂肪酸衍生物β氧化中起重要作用的酶，与肿瘤的分化有关［9］。AMACR存在正常肝脏组织中，肝细胞癌、肾乳头细胞癌和结肠癌组织有表达。PCR法检测到Pca病人的血清、尿液和前列腺分泌物中AMACR mRNA水平增高。AMACR是目前唯一确认的支持Pca病理诊断的组织学标志物，因为AMACR表达水平升高不仅局限在Pca组织区域，在Pca周边增生的组织其表达水平也明显升高，而无Pca的增生组织表达水平却很低。抗AMACR抗体已广泛用于前列腺活检的免疫组化分析，是Pca较敏感的标记物，敏感度达82%～100%。在穿刺活检中，对于小灶性Pca和高级别上皮内瘤的检出具有较高价值。

6 34βE12、P63

前列腺基底细胞标记抗体34βE12、P63分别表达在基底细胞的胞浆和核，但Pca组织的基底细胞缺失，其表达阴性。AMACR、34βE12和P633种抗体配制成“鸡尾酒”式的组合抗体，应用双酶标记技术，在同一张前列腺组织切片中同时检测上述3种抗体［9］。基本原理是利用不同种属抗体的抗原性差异和抗原定位性差异，进行双重标记。即AMACR为兔单抗，34βE12和P63为鼠单抗，再分别经过抗兔、抗鼠的二抗连接，使各自标记的碱性磷酸酶和辣根过氧化物酶催化显示出不同的颜色。其中AMACR阳性反应，显示为胞浆内蓝黑色颗粒状物；34βE12和P63分别定位于基底细胞胞浆和胞核，均被染成红色，辨认清楚，这样就可以在同一张切片上清晰地观察到不同抗原的不同颜色表达。与单标抗体比较，色彩对比鲜明、易于观察、分辨，有助于提高小灶性Pca的检出率［10］。采用双酶标记技术，可提高免疫组织化学技术对诊断Pca的敏感性和特异性，在临床实际工作中逐步推广应用。

7 PCA3

PCA3又称DD3，是前列腺特异性非编码mRNA。在经直肠指检及前列腺按摩后前列腺上皮细胞脱落至尿液中，应用RT－PCR可在尿液中检测出PCA3这种标记物的存在。这是一种安全的非侵入性的检测方法，病人和临床医生对这种诊断方法都乐于接受，这种基于尿液的检测方法成为了研究的热点。PCA3在95%的Pca病人中过表达，比前列腺转移癌、良性前列腺组织高60～100倍，表达差异是明显的。I.L.Deras等［11］对570例前列腺穿刺的病人进行研究，把PCA3和其他Pca检测方法做精确的比较，结果PCA3的准确性比血清PSA明显高，其敏感性和特异性与血清总PSA相似。最近，M.Rigau等［12］研究了215例进行了前列腺穿刺活检的病例，采用PCR方法检测前列腺按摩后的尿液中的前列腺特异性G蛋白结合受体（PSGR）与PCA3，发现两者结合能提高Pca的诊断准确率，比单独检测PSA和单独检测PSGR特异性高，能更准确地决定哪些病人需要穿刺活检。尿液检测的广泛应用，需要进一步临床试验研究，提供正确的指导方针。

8 GSTP1超甲基化

DNA甲基化是在DNA选择性位置上增加CH3基团的化学修饰作用，GSTP－1（glutathione S－transferase P1，GSTP1）基因属于解毒酶类家族的一员，它能够保护DNA免受彻底的损伤，提示这类酶参与了Pca的发展。CpG超甲基化是Pca发生的启动步骤，GSTP1表达的缺失是由于GSTP1中CpG二核苷酸岛超甲基化，在Pca和高级别上皮内瘤变是常见的染色体改变。GSTP1能在前列腺的组织、尿液、精液和血浆中发现，它有高度的Pca特异性，可能成为一种有价值的标记物。有研究报道，GSTP1在Pca样本中出现升高的比例达到79%［13］。体液GSTP1的检测是一种新兴的方法，它可能成为一种有用的Pca的筛查方法，需要进一步的研究来证实。

9 基因融合与移位

2005年在Pca中发现了雄激素调控跨膜丝氨酸蛋白酶2（the androgen－regulated transmembrane protease serine 2gene，TMPRSS2）基因和 E26转录因子（E twenty－six transcription factors，ETS）基因融合，位于21q22.2的ETS相关基因（ets related gene，ERG）和位于7P21.2的 ETV1与位于21q 22.3 的 TMPRSS2之间重排［14］。F.Demichelis等［15］研究表明，TMPRSS2基因融合通常与Pca高Gleason评分、Pca死亡、恶性转移相关，目前可用RNA扩增技术和定量PCR技术检测尿液中的TMPRSS2:ERG融合产物，其可能成为Pca的标记物。

10 其他标记物

前列腺干细胞抗原（prostate stem cell antigene，PSCA）是位于细胞表面的一个123氨基酸糖基的磷脂酰肌醇糖蛋白。有研究表明，PSCA在Pca中高表达，而在正常组织中表达有限，PSCA高表达与Pca输精管浸润及包膜外浸润明显相关［16］。NKX3.1基因又称雄激素抑制基因，位于染色体8p21，它在Pca发生中的作用尚不清楚，但NKX3.1蛋白在良性和恶性前列腺上皮细胞核中有明显的表达，在Pca中的阳性率为70%～90%，其对Pca的诊断特异性不高，但它对判断是否前列腺转移的肿瘤有较高的特异性［17］。

11 小结

尽管血清PSA检测对Pca的诊断并不理想，但它是目前唯一广泛应用于临床的有价值的检测标记物。虽然已经研究出PSA亚型等其他有望成为Pca的血清和尿液标记物，但是这些实验研究和临床应用之间还存在差距，确定诊断仍需经直肠超声引导下的前列腺穿刺活检。有研究表明，联合检测几种血液和尿液标记物综合判断可提高Pca的诊断准确率，减少不必要的穿刺活检［18］。寻找诊断Pca检测方法简单、直观、可靠、精确的标记物，需要学者继续深入的研究，这种标记物能提高研究者早期诊断Pca的能力。预测疾病发展的过程，是未来泌尿肿瘤学的一个重要研究目标。

［1］Loeb S，Gashti S N，Catalona W J.Exclusion of inflammation in the differential diagnosis of an elevated prostate－specific antigen（PSA）［J］.Urol Oncol，2009，27（1）:64－66.

［2］李雨升，马超，王叙馥.f／t－PSA 比值对t－PSA 在正常范围内的Pca患者早期诊断的临床意义［J］.放射免疫学杂志，2011，24（2）:203－205.

［3］Shiiki N，Tokuyama S，Sato C，et al.Association between saliva PSA and serum PSA in conditions with prostate adenocarcinoma［J］.Biomarkers，2011，16（6）:498－503.

［4］Haese A，Graefen M，Steuber T，et al.Total and gleason grade 4／5cancer volumes are major contributors of human kallikrein 2，whereas free prostate specific antigen is largely contributed by benign gland volume in serum from patients with prostate cancer or benign prostatic biopsies［J］.Urology，2003，170（6Pt 1）:2269－2273.

［5］Steuber T，Vickers A J，Serio A M，et al.Comparison of free and total forms of serum human kallikrein 2and prostatespecific antigen for prediction of locally advanced and recurrent prostate cancer［J］.Clin Chem，2007，53（2）:233－240.

［6］Mhawech Fauceglia P，Zhang S，Terracciano L，et al.Prostate specific membrane antigen（PSMA）protein expression in normal and neoplastic tissues and its sensitivity and specificity in prostate adenocarcinoma:An immunohistochemical study using mutiple tumour tissue miroarray technique［J］.Histopathology，2007，50（4）:472－483.

［7］Uetsuki H，Tsunemori H，Taoka R，et al.Expression of a novel biomarker，EPCA，in adenocarcinomas and precancerous lesions in the prostate［J］.J Urol，2005，174（2）:514－518.

［8］Leman E S，Cannon G W，Trock B J，et al.EPCA－2:a highly specific serum marker for prostate cancer［J］.Urology，2007，69（4）:714－720.

［9］蒋智铭，张惠箴，郑莉.前列腺诊断病理学［M］.上海:上海科技教育出版社，2008:56－59.

［10］刘英娜，蒋智铭，王小亚，等.AMACR／34βE12／P63鸡尾酒双染对诊断前列腺癌及癌前病变的价值［J］.中华病理学杂志，2006，35（7）:417－420.

［11］Deras I L，Aubin S M，Blase A，et al.PCA3:a molecular urine assay for predicting prostate biopsy outcome［J］.J Urol，2008，179（4）:1587－1592.

［12］Rigau M，Morote J，Mir M C，et al.PSGR and PCA3as biomarkers for the detection of prostate cancer in urine［J］.Prostate，2010，70（16）:1760－1767.

［13］Hoque M O，Topaloglu O，Begum S，et al.Quantitative methylation－specific polymerase chain reaction gene patterns in urine sediment distinguish prostate cancer patients from control subjects［J］.J Clin Oncol，2005，23（27）:6569－6575.

［14］Tomlins S A，Rhodes D R，Perner S，et al.Recurrent fusion of TMPRSS2and ETS transcription factor genes in prostate cancer［J］.Science，2005，310（5748）:644－648.

［15］Demichelis F，Fall K，Perner S，et al.TMPRSS2:ERG gene fusion associated with lethal prostate cancer in a watchful waiting cohort［J］.Oncogene，2007，26（31）:4596－4599.

［16］Han K R，Seligson D B，Liu X，et al.Prostate stem cell antigen expression is associated with gleason score，seminal vesicle invasion and capsular invasion in prostate cancer［J］.J Urol，2004，171（3），1117－1121.

［17］Gurel B，Ali T Z，Montgomery E A，et al.NKX3.1as a marker of prostatic origin in metastatic tumors［J］.Am J Surg Pathol，2010，34（8）:1097－1105.

［18］Laxman B，Morris D S，Yu J，et al.A first－genneration multiplex biomarker analysis of urine for the early detection of prostate cancer［J］.Cancer Res，2008，68（3）:645－649.