结直肠癌筛查的研究进展

结直肠癌(colorectal cancer,CRC)是全球癌症死亡的第四大常见原因,早期发现可有效降低死亡率,进行有效的筛查可以降低CRC的发病率和死亡率。在过去的几十年中,已经出现多种CRC筛查方法,如粪便检查、结肠镜和乙状结肠镜检查、计算机断层扫描结肠造影等,都有各自的优势和局限性。本文旨在回顾既往发表的文献,评估不同筛查方法早期筛查CRC的效果和优缺点,为临床早期诊断、治疗提供科学依据。

1 流行病学

每年约有140万新诊断CRC病例以及70万死亡病例。CRC发病率在我国呈逐年上升趋势,在大城市或经济发达地区尤为明显。根据国际癌症研究机构的数据和当地的卫生统计资料,中国CRC的发病率为每10万人中有48.1名男性,30.7名女性[1]。

在欧洲,结肠癌或直肠癌病人的5年生存率分别为92%和87%[2]。早期CRC的病人5年生存率可达90%。从腺瘤性息肉到浸润癌的发展非常缓慢,这为CRC的早期筛查发现和治疗提供了机会。

2 筛查方法

多种方法可用于筛查CRC,包括粪便隐血试验(使用愈创木脂或免疫化学试验)或单独使用粪便DNA检查,内窥镜检查(乙状结肠镜检查或结肠镜检查),影像学检查(CT结肠造影)和血液分子标志物检测,如循环甲基化septin 9基因(SEPT9)DNA。每种方法在准确性、侵入性、时间间隔、成本以及支持其使用的证据质量方面都有不同的特征。生物标志物可以提高预测效果,近年来得到了广泛的研究和验证。

2.1 结肠镜检查 目前,内镜技术是CRC筛查的主要手段。许多研究已经证实，结肠镜检查作为一种有价值的筛选工具,可降低76%的CRC发病率,降低65%的死亡率[3]。结肠镜检查对结直肠腺瘤检查的敏感性为75%～93%,特异性接近100%[4]。有研究显示,接受结肠镜筛查的病人的癌症死亡率比不接受筛查的病人低68%～88%[5]。结肠镜检查是最具侵入性的CRC筛查方法,具有相关的风险,主要包括肠穿孔和消化道出血,其发生率分别为0.4%、0.8%。

结肠镜检查质量指标包括盲肠插管率、腺瘤检出率(ADR)和清洁水平。Corley等[6]报道，ADR不仅与CRC的发病率呈负相关,而且与晚期CRC和CRC死亡风险呈负相关，ADR每增加1%,CRC发病率下降3%,死亡率下降5%。美国消化内镜协会建议筛查结肠镜检查的ADR基准阈值男性为30%,女性为20%。研究表明,2%～12%的结肠镜检查可能漏诊≥10 mm的腺瘤[7]。

2.2 乙状结肠镜检查 与结肠镜检查相比,乙状结肠镜检查具有成本低、准备时间短、无需镇静等优点,其主要的缺点是仅能检测到远端结肠的病变。接受乙状结肠镜筛查的病人的CRC死亡率比未接受筛查者低26%～31%。然而,乙状结肠镜检查的收益仅限于远端结肠癌(直肠、乙状结肠和降结肠的癌症),其死亡率可降低46%,而对右侧结肠癌没有预防作用[8]。

2.3 窄带成像技术(narrow band imaging,NBI)、放大内镜(magnifying endoscopy, ME)、靛胭脂染色 在普通肠镜的基础上运用NBI、ME及靛胭脂染色等可明显提高结肠癌前病变及癌的检出率。

2.4 结肠胶囊内镜(CCE)和磁控胶囊(MCC) CCE是在2006年引入的一种无创和无线的结肠成像技术,对于有肠镜检查禁忌证、拒绝行结肠镜检查的病人可作为补充选择,且对直径≥6 mm和≥10 mm息肉的敏感度和特异度分别为89%和76%、88%和89%[9]。为了提高CCE的准确性,第二代CCE于2009年开发并运用。有人提出CCE检查有希望作为结肠镜检查的替代方案,因为它是无创检查,不会引起相关的不适,并增加了筛查的依从性。但有研究表明,与结肠镜检查相比,CCE性能较低,灵敏度为56%～76%,特异度为64%～69%[10]。因此,胶囊内镜在CRC筛查中仍然起着一个边缘作用。美国MSTF有关CRC的指南建议仅将其作为最终选择,而欧洲指南建议不要将其用于CRC的筛查[11]。

最近开发了一种由外部磁场操纵的胶囊,即MCC,几项主要用于胃部病变试验的报告取得了不错的结果[12]。在结肠中,MCC的可操作性和安全性也得到了证明,在不久的将来,预计MCC筛查结肠直肠病变的准确性也会提高。

2.5 CT结肠成像 CT结肠成像也被称为虚拟结肠镜检查。研究表明,CT结肠成像对于≥10mm腺瘤的敏感度和特异度分别为67%～94%和86%～98%。对于≥6 mm的腺瘤,敏感度和特异度分别为73%～98%和80%～93%[13]。CT结肠成像提供了整个腹部和骨盆的图像,而不仅仅是结肠。这种筛查方法的另外一个问题是其额外的诊断结果发生率为5%～37%[4]。

2.6 钡灌肠 一项对614例接受钡剂灌肠和结肠镜检查的前瞻性研究显示,钡剂灌肠对于≥10 mm的病灶敏感度为48%,对于6 ～9 mm病灶的敏感度较低(35%)[14]。由于与其他方式相比,钡灌肠的灵敏度较差,在发达国家新的指南中已不再推荐使用。然而,在低收入国家仍有应用[14]。

2.7 生物标志物 与结肠镜检查相比,非侵入性检查(包括基于血液、粪便的检测)有可能改善病人的总体依从性,这将利于CRC的早期检测和对CRC病人预后的监测[15]。这些生物标志物包括循环肿瘤细胞(CTC)、DNA、RNA和蛋白质等。近年来出现了“液体活检”的概念,研究最多的是CTC,循环肿瘤DNA(ctDNA)和微小RNA(miRNA)。

2.7.1 癌胚抗原(CEA):CEA是临床上用于筛查CRC使用最广泛的生物标志物,它也是监测CRC复发的生物标志物,CEA水平升高是与癌症进展相关的预后不良因素。血液中CEA升高对CRC没有特异性,在炎症性肠病、胰腺炎、肝脏疾病或其他恶性肿瘤中也可升高[16]。

2.7.2 CTC:CTC可在外周血中发现,是与原发性肿瘤或转移相关的肿瘤细胞。几乎所有的癌症都有CTC。最近的一项研究表明,一小部分CTC可表达上皮细胞黏附分子(EpCAM)、CD44、CD47和MET,诱导肿瘤转移[17]。

2.7.3 循环肿瘤DNA/RNA:在转移性CRC病人中,cTCs、cfDNA、cfDNA中的某些高甲基化基因启动子或miRNA是CRC独立的预后因子。研究显示,测量miRNA组(miR-15a,miR-103,miR-148a,miR-320a,miR-451和miR-596)能够预测早期结肠癌的复发[18]。最近的研究证实,与原发性CRC相比,转移性CRC中cfDNA碎片明显减少。循环长链非编码RNA(lncRNAs)在CRC中作为潜在的非侵袭性诊断生物标志物的报道很少。有研究显示,与正常对照相比,在CRC病人的血浆中发现lncRNA显著上调,结果证明其具有较高的诊断价值,其灵敏度为84.3%,特异度为80.2%,更重要的是其对早期CRC的检测是有效的(85%)[19]。

2.7.4 异常DNA甲基化:用于CRC商业化检测的是SEPT9启动子区域的甲基化。SEPT9基因的产物产生与细胞分裂相关的septin蛋白,并且与正常的结肠黏膜组织相比,其在CRC组织中的启动子区域存在异常甲基化。已有报道其检测CRC和高级别腺瘤的敏感度为分别48%～72%和11%～22%,特异度的范围为80%～95%[20]。目前,有三种基于SEPT9甲基化进行CRC筛选的商业化测试可用:Epi proColon 2.0(Epigenomics),ColoVantage TM(Quest Diagnostic)和RealTime ms9(Abbott)。有研究表明,TIMP3、ID4、CXCL12和IRF8基因的甲基化与CRC进展和肿瘤转移高度相关[21]。

2.7.5 粪便检查:大便隐血试验(FOBT和FIT)经济、无创、耐受性好,在全球范围内有广泛的应用。FOBT是用于CRC筛查的首批检测方法之一,FOBT的使用始于20世纪60年代。FOBT和FIT基于不同的分析原理,FOBT通过非特异性过氧化物介导的可能受饮食和(或)化学物质影响的愈创木脂氧化间接检测血液[22]。相反,FIT使用特异性检测人血红蛋白的抗球蛋白抗体。因此,由于使用了不受药物或药物影响的人类特异性珠蛋白抗体,FIT筛选与FOBT相比具有更高的灵敏度和特异度。

CRC病人大便中的miRNA表达量通常比正常人要高[23],miRNA-135b[24]、miR-34b/c、miR-342[25]、miR-144[26]可以作为CRC检测的无创标记。

粪便DNA测试是最新的筛查方式之一。它们是FIT和其他DNA生物标志物(包括KRAS突变)的组合。虽然存在许多不同的粪便DNA检测方法,但FDA批准的唯一检测方法是Cologuard(Exact Sciences,Madison,WI)。Imperiale等[27]报道,2014年Cologuard ®(Exact Science,美国威斯康星州麦迪逊)被美国食品和药物管理局(FDA)批准为CRC的筛查工具。Cologuard(Exact Sciences)能够检测遗传改变,例如DNA突变、微卫星不稳定性、DNA错配修复和异常的甲基化,这些特征使得DNA测试在检测CRC的灵敏度方面优于FIT。在大样本量的人群研究中(n≈10 000),粪便检测CRC的敏感度为92%,检测癌前病变的敏感度为42%,特异度为87%。与单独使用FIT相比,Cologuard对癌前病变的敏感性更高。

3 筛查时机

尽管癌症的发病率随着年龄的增长而增加,特别是80岁以上人群中检测到结直肠息肉的频率更高,但这并不意味着对老年人进行常规的癌症筛查是合理的。在老年人中进行结肠镜检查的风险较高,因而对老年人进行癌症筛查目前仍然存在争议。国际指南建议在50岁开始筛查,对76～85岁的人群应根据是否存在其他疾病进行个体化筛查,超过85岁的病人停止筛查[28]。

有研究支持在结肠镜检查阴性的一般风险人群中10年的筛查间隔是安全的。最新的指南建议,对一般风险的人群每10年进行结肠镜检查或每年进行一次FIT检查是CRC筛查的最佳选择[29]。对于风险较高的病人,建议早期筛查以及更频繁地筛查,低于60岁发生CRC的病人的一级亲属应当在40岁或比癌症发病年龄小10岁的年龄进行结肠镜检查,并且筛查间隔时间应为5年[30]。

遗传易感性可能在CRC发病风险中起重要作用,遗传综合征(如Lynch综合征和息肉病综合征,家族性腺瘤性息肉病等)患癌的终生风险高达100%[31]。USMSTF和NCCN均指出,尽管遗传因素在危险分层中发挥重要作用,但发生CRC的风险主要受后天因素的影响,其中年龄、种族、男性、饮食习惯和吸烟等已被许多研究证实。对于大多数人来说,年龄是发生CRC的最重要的风险因素,CRC平均诊断年龄为68岁。在2009～2013年间,新增CRC病例中有94.3%年龄≥45岁,CRC在65～74岁的病人中诊断率最高,为24%[32]。

从经济学角度来看,除非FIT筛查、乙状结肠镜检查或结肠镜检查不能进行,否则不应推荐FIT-DNA或CT结肠成像。在拒绝结肠镜检查和FIT的病人中,推荐每5年进行一次CT检查或每5～10年进行一次乙状结肠镜检查作为二线方案[29]。最近美国CRCMSTF指南推荐FIT-DNA和CTC作为拒绝结肠镜检查或FIT的病人的第二选择,并建议胶囊内镜作为拒绝所有其他检查的病人的第三选择。对于阴性结果的人群,应在3年后重复进行FIT-DNA检测,5年后重复进行CTC和胶囊内镜检查。在阳性结果的情况下,病人应该进行结肠镜检查[11]。

4 结论

尽管有各种技术可以预防和检测CRC,但迄今为止CRC仍是最致命的恶性肿瘤之一。尽管这些筛查方法具有较高的灵敏度和特异度,但人群筛查率仍然较低。与此同时,分子生物学快速发展打开了新的研究领域,血液或粪便中的DNA、RNA或蛋白质的片段检测个体基因组的敏感度和特异度将不断提高。综合利用各种筛查方法可以提高人群早期CRC的诊断率并提高总体生存质量。