前列腺癌诊断标志物的研究进展

杨 斌，顾闻宇，郑军华 综述，姚旭东 审校

(同济大学附属第十人民医院泌尿外科，上海 200072)



·综 述·

前列腺癌诊断标志物的研究进展

杨 斌，顾闻宇，郑军华 综述，姚旭东 审校

(同济大学附属第十人民医院泌尿外科，上海 200072)

前列腺癌是男性泌尿生殖系统最常见的恶性肿瘤，占恶性肿瘤男性病死率的第2位。我国前列腺癌的发病率逐年上升，严重威胁国民的健康和安全。前列腺癌患者的早期诊断和后续积极治疗是提高患者生存和预后的关键。目前早期诊断指标前列腺特异性抗原(PSA)存在敏感性和特异性欠缺等问题。最新研究发现了众多新的生物学标志物，本文就前列腺癌诊断标志物的研究进行综述。

前列腺癌；诊断；标志物；前列腺特异抗原；前列腺抗原

前列腺癌(prostate cancer,PCa)是男性泌尿生殖系统最常见的恶性肿瘤，具有较高的恶性倾向, 占恶性肿瘤男性病死率的第2位[1]。在欧洲，PCa是发病率最高的实体性肿瘤，达到214/1000，远超肺癌和结肠、直肠[2]。随着我国人口老龄化，PCa的发病率逐年上升，严重威胁国民的健康和安全。目前PCa早期诊断指标主要是前列腺特异性抗原(prostate special antigen, PSA)。PSA是前列腺上皮细胞特有分泌的蛋白酶，其具有器官特异而非肿瘤特异性标志物，在前列腺增生、前列腺炎和其他前列腺良性疾病中同样会出现升高[3]。因此，临床迫切需要寻找敏感性和特异性更高的诊断标志物，本文就PCa诊断标志物的研究进行综述。

1 PSA及相关指标

PSA是PCa筛查和治疗随访复发的重要标志。目前，在所有PCa诊断标准物中，PSA是最成熟的一个。PSA是前列腺上皮细胞特有分泌的激肽释放酶样丝氨酸蛋白酶，具有较高的前列腺组织特异性，而非肿瘤特异性。生理情况下，由内皮细胞、基底细胞和基底膜构成的屏障将富含有PSA的前列腺腺泡和淋巴系统隔离。因此，前列腺癌和良性前列腺疾病均可破坏此屏障、造成腺泡内容物外流，并导致PSA升高。PSA筛查在PCa早期诊断和治疗中发挥了重要作用，但PSA水平还受到年龄、前列腺体积和药物等影响[4-6]。因此，为进一步提高诊断效能，各种PSA的衍生物应运而生，包括游离PSA比值[7- 8]、PSA密度[9-10]、PSA速率[2, 11-12]和前列腺移行带PSA密度等。上述指标一定程度上提高了tPSA水平在4～10 ng/mL灰区水平PCa患者诊断的正确性，但是还是存在检测敏感性和特异性欠佳等问题。

2 p2-PSA及其衍生指标

尽管随着上述PSA、游离PSA比值(游离PSA/总PSA)、前列腺特异抗原密度(prostate special antigen density，PSAD)、前列腺特异性抗原速度(prostate specific antigen velocity，PSAV)的广泛应用，越来越多的早期PCa被诊断，其死亡率出现了显著下降。但由于其敏感性和特异性欠佳造成部分可疑患者会进行不必要的穿刺活检和过度治疗。目前研究发现，PSA前体2型 (pro2 prostate special antigen，p2-PSA)是PSA前体物中性质最稳定诊断PCa的指标， 并且由p2-PSA衍生出来了% p2-PSA和前列腺健康指数( prostate health index, PHI)等指标[13]。其中% p2-PSA为血清p2-PSA与fPSA的比值，而PHI为% p2-PSA与tPSA平方根的乘积。

2.1 p2-PSA及其衍生指标在PCa诊断中的作用 JANSEN等[14]从2个中心分别收集了405和351例血清样本，分别检测PSA、p2-PSA、p2-PSA衍生指标。结果发现PCa患者p2-PSA和PHI水平显著高于健康对照组。2个中心预测PCa最佳指标均为PHI, 其曲线下面积(area under curve，AUC)分别为 0.750 和0.709， 显著高于tPSA (AUC:0.585和0.534) 和fPSA(%)(AUC:0.675和0.576)。p2PSA(%)的AUC分别为0.716 和0.695，预测PCa的效能同样优于tPSA 和fPSA(%)。多因素分析发现将p2-PSA指标加入由tPSA 和fPSA组成的预测模型可以显著提高其检验效能。CATALONA等[15]通过多中心研究，纳入了892例直肠指检阴性、PSA在2～10 ng/mL并且接受6针以上穿刺诊断的PCa筛查人群，分析PSA、%fPSA和PHI与活检病理结果的关系。结果发现，PHI的AUC值为0.703，显著高于%fPSA的0.648和tPSA的0.525。 随着PHI值的升高患者PCa的风险越高， PHI在25.0～34.9、35.0～54.9和 ≥ 55.0 中的患者活检为PCa的可能性为PHI<25的1.6倍、3.0倍、和4.7倍。当敏感性设为95%和90%时候，参考PHI值可以使28%和33%的患者免做穿刺活检。进一步研究发现，p2-PSA及其衍生指标可以有效鉴别PCa患者和组织学前列腺炎(histologic prostatic inflammation，CHPI)患者。LAZZERI等[16]纳入了267例前列腺癌筛查人群，其中73例(27.3%)被诊断为CHPI患者，结果发现CHPI患者%p2PSA 和PHI 显著低于PCa患者，且%p2-PSA和PHI 在预测CHPI的效能显著高于tPSA、fPSA和%fPSA。因此p2-PSA及其相关衍生指标在提高PCa检出效能和降低不必要的穿刺活检中有重要指导意义。

2.2 p2-PSA及其衍生指标在判断PCa恶性程度中的作用 目前临床将Gleason评分≤6者归为低危惰性PCa，Gleason评分=7归为中危，Gleason评分>7为高危侵袭性PCa。低位惰性的PCa预后较好，应该予以积极的检测，一旦出现进展后再予以根治性治疗。对于PCa恶性程度的准确判断是避免过度治疗的前提条件。LOEB等[17]研究发现，在Gleason评分>7的高危侵袭性PCa患者PHI显著高于低危患者，ROC曲线提示PHI诊断高危侵袭性PCa的AUC为0.698显著高于fPSA的0.654和PSA的0.549。并且，当敏感性设为90%时, PHI取值<28.6可以使30%的患者避免不必要的穿刺活检。FOSSATI等[18]研究了489例接受根治性手术的PCa患者，单因素分析发现p2PSA、%p2PSA和PHI是肿瘤为pT3或Gleason 评分>7的独立危险因素(P均<0.001)。多因素分析模型将PHI加入后，可以提高判断肿瘤为pT3或Gleason评分>7的准确率分别为2.3%和2.4%。 STEPHAN等[19]研究发现高危侵袭性PCa中，PHI诊断AUC值为0.67高于%p2-PSA的0.54。上述研究表明，p2-PSA及其衍生指标在判断PCa恶性程度中起重要作用，并且可以显著提高监测效率。

3 前列腺特异性抗原3(prostate cancer antigen 3，PCA3)

PCA3是前列腺癌特异性mRNA，超过95%的原发和转移病灶中高表达，在人体其他组织或肿瘤中均未检出[20]。编码基因位于染色体9q21.2，由于缺乏开放阅读框架，合成的PCA3为非编码mRNA。因为具有前列腺癌特异性，并可通过尿液、前列腺液和精液等方式检测，PCA3被认为是潜在的前列腺癌诊断标志物。HESSELS等[20]利用实时荧光定量PCR(real-time PCR，RT-PCR)技术，检测了108例PSA>3 ng/mL准备接受前列腺穿刺患者的PCA3。结果发现前列腺癌中PCA3的拷贝数比良性前列腺组织高66倍。同时前列腺按摩后取尿液沉淀物检测PCA3和活检比较发现，PCA3在前列腺癌诊断的敏感性达67%、特异性为90%。提示了通过检测前列腺按摩后沉淀物PCA3的表达可有效鉴别前列腺癌，同时排除了个体间前列腺液分泌量差异的影响。有研究纳入583例PSA 3～15 ng/mL男性，检测前列腺按摩后尿液中PCA3水平，分析PAC3在前列腺癌诊断中的效能[4]。受试者曲线分析发现尿液中PCA3的AUC为0.66，显著高于PSA(0.57)，同样在敏感性和特异性方面PCA3要高于单一PSA检测。MARKS等[21]评价了PCA3在预测这部分人群重复穿刺结果中的作用，受试者曲线分析发现尿液中PCA3在判断穿刺结果为前列腺癌时曲线下面积为0.68，显著高于PSA的0.52。以PCA3 评分35为cutoff值时，预期的敏感性和特异性分别为58%和72%、风险比为3.6。当PCA3 cutoff值取<5时，只有12%的活检结果是前列腺癌;当PCA3 cutoff值取>100时，活检结果是前列腺癌的比例大于50%。因此，PCA3在判断前列腺癌和穿刺预测活检阳性结果中有较好的应用价值，可以有效预期前列腺癌的风险，同时避免不必要的重复穿刺。

4 早期前列腺抗原(early prostate cancer antigen, EPCA)

EPCA属于核基质蛋白家族，是前列腺癌细胞特异性核基质蛋白，细胞破裂后释放入外周血。在前列腺癌患者中具有高度敏感性和特异性，是诊断标志物的潜在指标。DHIR等[22]研究ECPA在活检为阴性、最终发生前列腺癌患者中的表达情况。免疫组化发现这些患者中ECPA表达要显著高于健康对照组，并且EPCA染色判断前列腺癌的敏感性是84%、特异性是85%，提示组化EPCA的表达强度可以早期判断活检阴性患者中前列腺癌的发生。PAUL等[23]采用酶联免疫吸附法检测外周循环血中EPCA的表达，发现EPCA在前列腺癌患者中的含量显著高于健康对照、膀胱癌患者和脊髓损伤患者。诊断前列腺癌的敏感性和特异性分别为92%和94%，而健康患者中特异性为100%。同时，ZHAO等[24]进一步发现，局部进展型前列腺癌和转移性前列腺癌外周血EPCA要远高于局限性前列腺癌；转移性前列腺癌外周血EPCA高于局部进展型前列腺癌；外周血EPCA水平与Gleason评分、临床分期呈正相关；多因素分析发现EPCA是患者生化复发和雄激素依赖进展的预测指标。上述研究证实了EPCA在前列腺癌患者中显著升高并且和患者的预后相关，表明其具有一定临床价值和潜在前列腺癌的诊断标志物。

5 非编码RNA(non-coding RNAs：ncRNAs)

非编码RNAs为不具有编码功能的RNA, 根据其长度和分子量大小又被分为小分子非编码RNA(small non-coding RNAs，sncRNAs)和长链非编码RNAs(long non-coding RNAs，LncRNAs)两大类。sncRNAs又包括了微小RNAs(miRNA)、核糖体RNA、和环状小RNA等。ncRNAs在调控细胞正常功能中起重要作用。目前研究发现， ncRNAs与前列腺癌的发生发展密切相关。SELTH等[25]应用基因芯片技术检测前列腺癌小鼠模型(transgenic adenocarcinoma of mouse prostate, TRAMP)与健康对照组中miRNA表达谱的差异，结果发现46个miRNA在TRAMP和健康小鼠中的表达存在显著差异。进一步在前列腺癌患者和健康人中验证发现，miR-141、miR-298、miR-346 和miR-375在前列腺癌中高表达，同时发现miR-141 和miR-375是判断前列腺癌术后生化复发的指标。MOLTZAHN等[26]采用微流体多元qRT-PCR检测了前列腺癌特异性miRNA的标记，结果发现miR-106a、miR-223、miR-1207和miR-1274在鉴别前列腺癌和健康人中曲线下的面积分别为0.928、0.876、0.812和0.928，因此具有很高的诊断价值。

REN等[27]通过转录组测序技术(RNA Sequencing，RNA-seq)研究中国人前列腺癌及癌旁组织进行系统研究，结果发现在欧美人群中普遍高频表达(50%～80%)的融合基因TMPRSS2-ERG在中国人群中的表达率仅有20%左右，而在欧美人群中尚未发现的融合基因CTAGE5-KHDRBS3和USP9Y-TTTY15在中国人群中却有很高的表达频率，分别为37%和35.2%，提示这些融合基因具有中国人群特异性。同时对多个癌组织差异性表达的长链非编码RNA进行了验证，发现PCA3、FR0348383 和 MALAT-1在癌组织中的过表达率分别为80%、72.5%和82.5%，FR0257520 在癌组织中的低表达率为82.5%[27]。基因组学研究的进展发现了部分LncRNAs和前列腺癌的发生、发展和预后相关[28]。进一步研究血浆lncRNAs作为前列腺癌诊断指标，全基因组筛选发现，肺腺癌转移相关转录因子1(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT-1)和PCA3在前列腺癌组织中高表达。 血浆lncRNAs以片段化的形式在血液中稳定存在。在前列腺癌患者与非前列腺癌患者相比，血浆中MALAT-1来源的的短链RNA(MALAT-1 derived-miniRNA，MD-miniRNA)水平都显著升高(P<0.001)。每微升血浆867.8个MD-miniRNA拷贝作为阈值，检测的灵敏度为58.6%、58.6%和43.5%，特异性为84.8%、84.8%和81.6%，可以区分前列腺癌与非前列腺癌。PRENSNER等[29]研究发现，与前列腺-1相关的第二个染色体基因座(second chromosome locus associated with prostate-1，SChLAP1)在部分前列腺癌中高表达，随着疾病的进展表达水平明显升高，并且在预测生化复发、疾病进展和肿瘤特异性死亡的风险比分别到达了3.045、3.563和4.339, 动物实验提示了SChLAP1在前列腺癌侵袭和转移中起重要作用。在最近的一项前瞻性、多中心临床研究中发现TMPRSS2-ERG 可以在前列腺癌患者尿液中检测出，联合PCA3能够显著提高前列腺癌诊断的敏感性和特异性，同时减少不必要的前列腺穿刺。上述研究表明了ncRNAs在前列腺癌的早期诊断、复发判断和预后的评估方面具有重要的作用，未来需要进一步明确哪组ncRNAs 在前列腺癌诊断中的效能最优。

6 多种肿瘤标志物联合检测

除了上述提到的前列腺癌诊断指标，目前研究发现了其他众多前列腺癌相关抗原，例如α-甲基酰基辅酶消旋酶(alpha-methylacyl-CoA racemese, AMACR)、X抗原家族成员1b(X antigen family member 1b, XAGE-1b)、晶状体上皮源性生长因子(lens epithetium derived growth factor, LEDGF)等[30- 31]。但是，单一特异性高敏感性强的标志物临床尚缺乏，多种肿瘤标志物联合检测是目前研究的热点。XIE等[31]报道了在前列腺癌患者中AMACR、XAGE-1b、LEDGF、CIP2A、滑膜肉瘤X断裂点基因2(synovial sarcoma, x breakpoint 2,SSX2)和肿瘤-睾丸抗原(例如NY-ESO-1)等高表达，联合这6种指标和PSA在诊断前列腺癌中的敏感性和特异性要显著高于单用PSA组，同时能降低假阳性率和提高受试者工作曲线下面积。谢冲等[32]检测了140例前列腺癌患者和104例BPH患者中血清PSA水平以及XAGE-1b、SSX2、AMACR、蛋白激酶A锚定蛋白4(a-kinase anchor protein 4,AKAP4)等4种肿瘤标志物的表达水平。结果发现：4种标志物联合PSA检测的AUC为0.887；联合检测的敏感性和特异性分别为80.0%和82.2%,显著优于单一PSA检测的敏感性(60.0%)和特异性(46.2%)。因此，多种肿瘤标志物联合PSA可以有效提高前列腺癌诊断敏感性和特异性，联合检测具有很高的临床价值。

综上所述，随着分子生物学、基因组学、代谢组学等技术的发展，越来越多的前列腺癌诊断标记物被发现，可为前列腺癌的早期诊断提供更灵敏的检测指标。同时，肿瘤发生发展是多步骤、多因素影响的过程，表面标记发生显著变化，因此单一诊断标志物存在明显局限性。未来需要有效的整合多种前列腺癌标志物，形成前列腺癌特异性诊断体系，进一步提供前列腺癌诊断的准确性。

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(编辑 何宏灵)

2016-01-10

2016-05-25

国家自然基金面上项目(No.31570993)

姚旭东,教授，主任医师，博士生导师.E-mail:yaoxudong67@sina.com

杨斌(1981-)，男(汉族)，医学博士，主治医师，从事泌尿系肿瘤基础与临床研究.E-mail:yangbnju@gmail.com

R737.25

A

10.3969/j.issn.1009-8291.2016.11.018