肿瘤标志物在肺癌患者管理中的研究进展

支修益 姚舒洋

(首都医科大学宣武医院胸外科首都医科大学肺癌诊疗中心，北京100053)

肺癌是全球病死率最高的恶性肿瘤，非小细胞肺癌(no small cell lung cancer，NSCLC)约占肺癌的80%，包括腺癌、鳞癌和大细胞癌;小细胞肺癌(small cell lung cancer，SCLC)约占20%，其恶性程度高、发展迅速，预后更差。肺癌预后差的根本原因，在于被确诊的肺癌患者多数属于中晚期肺癌，失去了根治性外科手术治疗的机会。研究［1-2］数据显示，Ⅰ期的肺癌患者，临床确诊率不足15%;而Ⅰ期肺癌根治术后5年生存率可以达到70%以上。因此，早期发现、早期诊断、早期治疗是提高肺癌临床疗效和患者生存率的关键。

肿瘤标志物(tumor marker，TM)是指在恶性肿瘤生发和增生过程中，由癌基因表达合成分泌的，或由人体对肿瘤反应而异常产生和/或升高的，反映肿瘤存在和生长的一类物质。TM包括蛋白质、激素、酶、胺类物质以及其他癌基因表达产物等类型，其存在于患者的血液、体液、细胞或组织中，可通过生物化学或免疫组化的方法进行检测。肿瘤标志物表达水平异常往往早于临床影像学表现;由于TM检测方法无创、操作简单、快速出结果、可动态监测等优点，越来越多地被应用于肺癌全过程管理中，表现出其特定的临床应用价值［3］。美国临床生化委员会和欧洲肿瘤标志物专家组常规推荐肺癌的肿瘤标志物有:癌胚抗原(carcino-embryonic antigen，CEA)、神经特异性烯醇化酶(neuron-specific enolase，NSE)，细胞角蛋白片段19(cytokeratin fragment，CYFRA21-1)、胃泌素释放肽前体(progastrin-releasing peptide，ProGRP)以及鳞状上皮细胞癌抗原(squamous cell carcinoma antigen，SCC)等［4-6］。本文就近年来常用TM在肺癌全过程管理中的作用做一综述。

1 肿瘤标志物在肺癌筛查中的作用

早期肺癌筛查项目，单一肿瘤标志物因其检测敏感性原因，目前临床尚未常规推荐使用。近些年，伴随肿瘤标志物在肺癌全过程管理中的临床研究发现，利用二个或二个以上的肿瘤标志物联合检测，能有效提高肿瘤标志物在肺癌早期筛查中的敏感性。根据Schneider［5］回顾分析低剂量电子计算机断层扫描(computed tomography，CT)筛查肺癌的相关研究，低剂量CT筛查肺癌的敏感性可以达到57%～100%，其中I期肺癌的诊断率可以提高至80%以上，但却无法区分开病理组织分型(腺癌、鳞癌、大细胞癌和SCLC);从经济成本效益角度考虑，单纯低剂量螺旋CT不适合应用于广泛肺癌人群筛查，低剂量螺旋CT肺癌筛查与肿瘤标志物联合使用，优势尤为突出。不同组织类型的肺癌，血清肿瘤标志物表现和浓度不同，Molina等［7］研究结果显示，联合 CEA、SCC 和 NSE可以将检测肺癌的敏感性提高至65%。对于肺癌高危人群，临床需要快速、无创、经济的筛查手段，Pro-GRP和NSE用于SCLC中的筛查诊断，CEA用于腺癌的诊断，SCC用于鳞癌的诊断，均表现出较高的特异度和敏感度［8］。临床联合多个肿瘤标志物组合，为肺癌的筛查和早期发现提供可行的方案。

2 肿瘤标志物在肺癌诊断和鉴别诊断中的价值

肺癌的诊断需要明确组织分型和临床分期，不同的肺癌组织分型和分期，临床治疗方案与预后存在明显的差异。肺癌进行手术切除、化学药物治疗(以下简称化疗)或放射治疗(以下简称放疗)的个性化精准治疗方案的确定，取决于病理类型和临床分期。

2.1 在NSCLC和SCLC中的鉴别诊断价值

TM在NSCLC和SCLC中的血清浓度差异有统计学意义，ProGRP在SCLC的浓度远远高于NSCLC患者血清浓度，根据 Catharina［9］研究报道，肿瘤标志物ProGRP在84 pg/mL可以独立作为NSCLC和SCLC的鉴别诊断指标，其敏感度为90%，特异度为95%，且诊断结果不受种族、性别、年龄和是否吸烟等因素的影响;需要注意的是肾衰竭患者可导致ProGRP的浓度升高，而出现假阳性。刘运秋等［10］研究中，SCLC与腺癌或鳞癌相比，标志物ProGRP和NSE的血清浓度差异有统计学意义(P＜0.01);鳞癌与SCLC相比，标志物CYFRA21-1差异有统计学意义(P＜0.01);腺癌与SCLC相比，标志物CEA差异有统计学意义(P＜0.01)。若将 NSE、CYFRA21-1、ProGRP、CEA、SCC 等指标联合检测，不仅可以提高鉴别SCLC和NSCLC的准确率，同时有利于NSCLC的组织学分型。在最近的一项评估晚期肺癌组织学和预后相关TM的研究中发现，ProGRP和NSE能显著区分SCLC和NSCLC。多因素分析［11］证实这2项标志物预测SCLC的准确性高达94%。

《中国原发性肺癌诊疗规范(2015版)》［12］明确TM在肺癌诊断和鉴别诊断中的应用价值。临床可根据需要检测肺癌相关的TM，作为辅助诊断和鉴别诊断不同病理类型肺癌的重要手段。NSE和ProGRP是诊断SCLC的理想指标。若将NSE、CYFRA21-1、Pro-GRP、CEA和SCC等指标联合检测，可提高鉴别SCLC和NSCLC的准确率。

2.2 在NSCLC中的诊断价值

根据美国癌症联合委员会(American Joint Committee on Cancer，AJCC)第 7 版 TNM 分期标准［13］，NSCLC的诊断需要明确肿瘤的大小(T)，淋巴结转移情况(N)和是否有远处转移(M);准确临床分期为确定治疗计划和方案提供科学依据。根据肿瘤标志物的表达差异性，为病理类型和临床分期提供诊断依据。

NSCLC是否伴有N2纵膈淋巴结转移，是考虑能否进行肺癌根治手术的重要因素。胸部CT结合肿瘤标志物可提供N2淋巴结分期诊断。根据Ando等［14］研究结果，肿瘤标志物 CEA、CA125、CYFRA、ProGRP在N0-1期与N2-3期之间相关性差异有统计学意义(P＜0.01)，而 NSE、AFP、SCC 和 CA19-9组间差异无统计学意义。通过CEA肿瘤标志物诊断N2的敏感度和特异度分别为62.5%和72.5%;其他任意一种肿瘤标志物诊断N2的敏感度和特异度为77.1%和55.4%。

肿瘤标志物在NSCLCM分期中的诊断价值被进一步证实。其中ProGRP在M分期具有明确的诊断价值。根据Nisman等［15］研究结果，ProGRP在M0和M1期差异具有统计学意义(P＜0.01)，但ProGRP在NSCLC的年龄、性别、功能状态(performance status，PS)评分及腺鳞癌中差异无统计学意义;NSE在NSCLC患者中年龄、性别、腺鳞癌、PS评分及M分期中差异无统计学意义。刘运秋等［10］通过对肺癌患者胸水中的肿瘤标志物检测结果显示，ProGRP和NSE在腺鳞癌的组织分型中，差异无统计学意义;但肿瘤标志物CEA和CYFRA21-1在腺鳞癌组间差异存在统计学意义。

根据Molina等［8］对NSCLC患者肺癌血清标志物检验效能的研究中，分别就各种标志物和他们的不同组合诊断进行评价，发现CYFRA21-1和CA125联合使用时，对NSCLC诊断灵敏度最高，而且在发生转移的患者中更具优势。

2.3 在SCLC中的诊断价值

SCLC是一种神经内分泌型肿瘤，具有旁分泌和自分泌功能。通过对血清ProGRP和NSE检测，诊断和鉴别诊断SCLC被广泛使用。NSE在SCLC中明显增高，对广泛期患者有较好的诊断作用［7，16］。Schneider等［16］研究发现，NSE血清浓度与SCLC分期密切相关，浓度随肿瘤进展而升高。在鉴别良性肺部疾病和SCLC方面，NSE的ROC曲线下面积为0.94，高于ProGRP(AUC=0.84)和 CYFRA21-1(AUC=0.88)。通过对血清ProGRP和NSE检测，诊断和鉴别诊断SCLC被广泛使用。在Molina等［8］研究中，对SCLC和NSCLC的鉴别上，ROC曲线显示ProGRP的AUC为0.854，高于 NSE 的 0.822。此外，多项研究［15，17-18］也进一步证实了ProGRP对SCLC的诊断敏感性明显高于NSE。Okusaka等［19］在一项对SCLC患者化疗前后进行肺癌标志物动态变化对照研究中发现，NSE与ProGRP联合检测可以将诊断敏感性从70% 提高到91%，特异性保持在80%，进一步证明NSE和ProGRP联合检测对SCLC的诊断效力。

3 肿瘤标志物在肺癌治疗中的疗效评估与监测

肺癌患者在接受首次治疗后，根据肿瘤标志物半衰期的不同，可再次进行疗效检测。再次检测可在大于血清半衰期(大多数肿瘤标志物的半衰期是15～20 d)的间隔进行两到三次的连续检测。手术前增高的肿瘤标志物在肿瘤完全切除后应可回复到参考区间内(或下降90%以上)，这种状况提示治疗有效;否则可能提示肿瘤切除不完全或已发生转移。

3.1 在NSCLC中的疗效监测

Okada等［20］研究纳入1 000名临床I期的NSCLC患者，对手术前后的CEA浓度进行分析，结果显示术后CEA高浓度患者与CEA正常值患者相比，5年生存率从75.2%下降至53.8%(P＜0.000 1)，而且CEA越高生存率越低，即使CEA在正常范围内亦是如此。此项研究认为，CEA是对手术完全切除的I期NSCLC患者进行预后评估最好的预测指标之一。Ardizzoni等［21］研究纳入107例晚期NSCLC患者，对化疗前后血清肿瘤标志物进行分析后发现，接受治疗后，血清CYFRA21-1和CEA下降与影像表现结果一致。如肿瘤标志物数值下降大于20%，则可认为化疗方案有效。另一项研究［22］中，对2 063例NSCLC患者的CYFRA21-1浓度检测结果进行 Meta分析，其中 CYFRA21-1浓度高的患者生存期低于正常浓度者，研究结果进一步证实CYFRA21-1可作为NSCLC的一项独立预后因素。

3.2 在SCLC中的疗效监测

Shibayama等［23］研究中，SCLC 患者在接受化疗后，NSE高浓度的患者的完全缓解率为18.5%，远远低于NSE浓度正常(61.7%)的患者。5年生存率则从NSE正常组的27.5%降至NSE高浓度组的3.7%。NSE较之前升高提示预后不良，或生存期更短。Hirose等［24］对178例SCLC患者在化疗前后进行了血清ProGRP和NSE浓度的对比研究，结果显示在化疗后复发的123例患者中，有103例患者治疗前血清ProGRP和/或NSE浓度升高;对于没有复发的患者，均未观察到化疗前血清ProGRP和NSE浓度的升高。Wojcik等［25］临床研究数据显示，在接受5个周期化疗的SCLC患者中，血清ProGRP浓度随着治疗的疗程逐步降低，但NSE和CYFRA 21-1浓度则呈无规律波动。多项研究［26-27］证实，NSE与ProGRP联合检测可以有效地评估SCLC患者化疗疗效，同时对总生存时间的预测作用优于单项。

《中国原发性肺癌诊疗规范(2015版)》［12］明确肿瘤标志物在肺癌疗效评估中的作用。肺癌治疗前(包括手术前、化疗前、放疗前和分子靶向治疗前)需要进行首次检测，选择对患者敏感的2～3种肿瘤标志物作为治疗后疗效观察的指标。患者在接受首次治疗后，根据肿瘤标志物半衰期的不同可再次检测。SCLC患者在接受化疗后的NSE和ProGRP较之前升高，提示可能预后不良或生存期较短;而治疗后NSE和ProGRP明显下降则提示预后可能较好。需要明确的是，仅有血清标志物升高而没有影像学进展时，不要改变肺癌原有的治疗策略。

4 TM在肺癌随访与预后评估中的作用

NSE对SCLC的复发有较好的预测价值。在Okusaka等［19］对肺癌患者化疗随访的研究中，超过50%的患者复发时NSE浓度升高。该研究数据显示，ProGRP同样对SCLC患者复发有较好的预测作用，94%的患者在复发时ProGRP浓度升高，且升高的平均时间点较临床复发早35 d，而NSE可作为SCLC患者复发后生存期的独立预测指标，复发时血清NSE浓度升高的患者较浓度正常的患者生存期明显缩短(6个月 vs 14 个月，P＜0.001)。Sunaga等［27］通过对 127名原发性肺癌患者的随访发现，局限期患者和治疗后ProGRP浓度与治疗前浓度比值小于50%的患者可以获得更长的生存期。ProGRP对SCLC患者的预后也有一定的评估作用，但对生存期的预测优势不显著［23］。

《中国原发性肺癌诊疗规范(2015版)》［12］建议患者在治疗开始后1～3年内，应每3个月检测1次肿瘤标志物;3～5年内每半年1次;5年以后每年1次。随访中若发现肿瘤标志物明显升高(超过25%)，应在1个月内复测1次，如果仍然升高，则提示可能复发或存在转移。NSE和ProGRP对SCLC的复发有较好的预测价值，超过50%的患者复发时NSE和ProGRP浓度升高(定义:连续2次NSE和ProGRP升高浓度较前次测定增加＞10%，或1次测定较之前增加＞50%);对于NSCLC患者，术后CEA浓度仍升高提示预后不良，应密切随访。

5 肿瘤标志物在相关临床研究与应用前景及展望

随着临床医学的快速发展和实验室检测技术的进步，肿瘤标志物在肺癌的筛查、诊断、疗效监测、预后评估、复发监测等方面的作用越来越重要。新近出现的一些新型的检测技术与检测靶点发现，不断推进临床肺癌确诊的时间节点前移，为肺癌的治疗提供更长的时间窗，使更多的肺癌患者获得临床治愈的机会。

近年来发现微小RNAs(microRNAs，miRNAs)是一大类内源性非编码单链小分子RNAs，长度约20～25 nt。在动物尤其是人体中，绝大多数miRNAs与靶mRNAs的3’-端非翻译区(3’UTR)通过部分互补配对结合以抑制靶mRNAs翻译成蛋白质，在转录后水平调控靶基因的表达，进而在细胞、组织或个体水平上影响生物体的生长发育，并参与包括肿瘤在内的多种疾病转归过程。目前研究［28-29］已经发现人类miRNA的编码基因结合位点有700多个，据估计近1/3的人类基因表达受miRNA调控，涉及细胞分化、增生、凋亡等多个过程。在肿瘤组织中，miRNAs表达异常。miRNAs既可起到癌基因的功能，又能作为抑癌因子参与肿瘤的发生及发展。在肺癌组织中miRNAs有特定的表达谱，参与调节肿瘤血管生成等多个过程。自从miRNAs作为一类重要的调控分子被发现以来，其相关研究取得了巨大进展。近年来，随着miRNAs微阵列、实时荧光定量RT-PCR、SNP分析和Northern blotting等各种技术平台的不断发展，miRNAs表达的检测日益精确可靠。多项研究［30-36］已证实miRNAs可应用于肺癌的早期诊断、疗效和预后评价。

差异蛋白质组学对肺癌生物标志物的筛选作用也得到了实验结果的证实。同位素标记相对和绝对定量(isobaric tags for relative and absolute quantitation，iTRAQ)技术联合液相色谱-串联质谱(liquid chromatography-tandem mass spectrometry，LC-MS/MS)技术的出现，为肺癌标志物的研究翻开了崭新的一页。近年来多项研究［37-40］结果显示iTRAQ联合LC-MS/MS技术是一种具有良好的重复性、可信性及敏感性的蛋白质组学研究技术。杨洋等［41］在研究中发现，在NSCLC患者的血清中，质荷比为6 628的蛋白被鉴定为载脂蛋白C-I，表达下调;质荷比为9 191和11 412的蛋白分别被鉴定为触珠蛋白α-1链和S100A4蛋白，表达上调。3者的联合应用的敏感度和特异度分别为96.56%和94.79%。提示可以用于NSCLC的早期辅助诊断。虽然存在对样本蛋白丰度要求较高，胰蛋白酶消化导致误差等局限性，但相信随着iTRAQ技术不断更新完善，筛选出具有显著差异的蛋白成为可能，进而为临床早期诊断的肺癌标志物、疗效监测、预后评估提供客观的检测指标［42］。

蛋白芯片和重组cDNA表达文库的血清学分析(serological identification of antigens by recombinant expression cloning，SEREX)等分子生物学技术应用于肿瘤标志物的高通量筛选、预测已展现较好前景，多项临床试验［43-44］已取得一定进展，但尚需进一步完善筛选效率。寻找特异性更高的抗原、建立肺癌特异性诊断芯片将成为未来研究的目标。

综上所述，肺癌肿瘤标志物检测具有高灵敏、高效率、标本易获取、创伤小、可量化动态监测等优点，为肿瘤筛查、诊断、复发、预后及疗效检测，提供可量化的观察指标。但由于不同的肿瘤标志物表现敏感度和特异度各不相同，临床联合多种肿瘤标志物能较好地提高肺癌诊断效力［45-46］。最佳的肿瘤标志物一定是多种标志物的组合，并基于模糊数学开发辅助诊断模型所实现，而且最佳组合并不是一成不变，在癌症的不同发展阶段、不同的肺癌组织分型、不同的TNM分期中，优化组合肿瘤标志物进行检测，将成为现实可行的解决方案。

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