肺癌早期筛查与分子标志物

徐威，曾智，詹娜，徐丽娟

(武汉大学人民医院健康管理中心，武汉 430060)

肺癌是我国肿瘤发病率和死亡率第一位的癌症，我国每年肺癌发病约78.1万，死亡病例约62.6万[1]。Lancet于2018年1月30日发表了由全世界研究人员合力完成的全球癌症生存趋势监测报告，其中肺癌五年生存率21.2%，仅高于胰腺癌的五年生存率(11.5%)[2]。2018年1月，“美国2018癌症统计报告”显示美国癌症死亡率下降1.5%，在过去的20年，美国患癌人群的总体死亡率已经下降25%。然而中国的癌症发病率、死亡率还未有明显下降趋势，癌症死亡率高于全球平均水平[3]。

肺癌发病隐匿，其临床表现与生长部位、浸润程度、转移以及伴癌综合征有关，但是一旦出现临床症状，多数已经是中晚期，其五年生存率较早期发现的肺癌明显下降。通过筛查可实现肺癌的早期诊断和早期治疗。

1 开展肺癌筛查的研究进展

2011年，美国国家肺筛选试验(NLST)的研究结果明确低剂量螺旋CT(LDCT)与X线胸片相比，在肺癌高危人群中进行LDCT筛查能降低20%的肺癌死亡[4]。基于NLST获益结果，美国多家权威医学组织自2012年起陆续推出了肺癌筛查指南，并不断更新，推荐在高危人群中进行LDCT肺癌筛查。但对于推行LDCT筛查一直存在争议，比较有代表性的是美国预防服务工作组(USPSTF)与医疗保险证据开发和覆盖分析委员会 (MEDCAC)之间的争论，USPSTF根据NLST试验结果做出推荐应用LDCT进行肺癌筛查，MEDCAC认为：对医疗参保人开展 LDCT肺癌筛查的获益并未明显大于危害[5]。

2018年NCCN(National Comprehensive Cancer Network,美国国立综合癌症网络)指南显示，不能完全从影像学特征来评估肺癌。美国胸科协会2017年对分子检测的肺癌筛查临床应用达成共识，采用双筛(CT与分子检查)的技术路线。

2 采用肺癌自身抗体谱筛查肺癌的研究

虽然LDCT可降低肺癌死亡率，但是仍然存在许多技术问题，包括假阳性率高、辐射暴露和高成本等，其中假阳性的问题尤为严重。在LDCT检查时可以发现25%的高危人群存在肺部小结节，但肺癌的确认率仅仅为4%[6]。出于对LDCT辐射暴露危险的担心，欧洲当局决定暂不实施LDCT的肺癌筛查。

2012年，英国国家健康服务机构在苏格兰地区开始了12 000人基于肺癌自身抗体谱的大规模临床筛查实试验。这项临床试验是世界上第一个大规模的用血清检测技术在健康人群中进行肺癌筛查研究，该项筛查研究的宗旨是期望通过此研究，进一步得出肺癌自身抗体检测是否能发现早期肺癌、是否能长期降低死亡率。

3 自身抗体产生机制

3.1 肿瘤免疫学发展史 肿瘤免疫学已有100余年发展历史，目前全世界范围内关于肿瘤的重要研究方向之一就是免疫系统抵抗肿瘤细胞。早在上世纪60年代，Baldwin等[7]首先建立了肿瘤的自身免疫假说，该假说认为，人体出现肿瘤后，自身免疫系统能够针对肿瘤细胞产生抗原特异性的免疫反应。这些激活人体免疫系统的抗原称为肿瘤相关抗原(TAA)。2002年Dunn和Schreiber等提出肿瘤免疫编辑(Tumor Immunoediting)学说，通过免疫清除、免疫平衡、免疫逃逸三阶段阐述了癌症和免疫系统之间的关系[8]。美国免疫学家詹姆斯·艾利森与日本免疫学家本庶佑因在肿瘤免疫领域的突出贡献共同荣获2018年诺贝尔生理学或医学奖。

3.2 自身抗体产生机制 根据以上假说，机体免疫系统能够针对TAA产生特异性免疫反应。TAA来自肿瘤发展时各信号通路中的核心分子，具有肿瘤源性，与细胞周期、信号转导、增殖及凋亡的调控等生物学过程密切相关[9]。研究发现，肿瘤相关抗原获得免疫源性的主要途径有：①过表达、突变、错误折叠、不适当降解。如在肺癌中，p53的过表达、突变或异常降解、堆积在胞质和(或)细胞核中，均可激活自身免疫系统[10]。②异常表达：如肿瘤/睾丸抗原(cancer/testis antigens)正常情况下只表达在人体生殖细胞中，但是研究发现：各种肿瘤中约有40个CTA家族成员的异常表达(如MAGE、SSX-2、NY-ESO-1、p62)[11]。③翻译后修饰改变(post translational modification)如a-enolase糖基化[12]、磷酸化、氧化、剪切后出现新的抗原表位或自身表位提呈的增强，此时，机体免疫系统会认作为外来抗原，从而引起免疫反应，同时增加MHC或T细胞受体(TCR)亲和力，产生自身抗体。④异位表达：肿瘤细胞转化过程中，表达的异位蛋白也可引起免疫反应。例如，正常情况下表达在细胞内的cAMP依赖的蛋白激酶(PKA)，在肿瘤细胞死亡时被分泌到细胞外，从而可以在血浆中检测到自身抗体[13-14]。

3.3 自身抗体检测诊断肺癌的优越性及问题 ①影像学确诊2～10 年之前肺癌患者血清内自身抗体就已存在；②健康人的血清中没有或含量很低，肺癌患者体内表达量提高；③血清中的自身抗体半衰期较长，稳定性好；④血清样本易获得，检测操作简便，还可以对肺癌进展的不同阶段进行检测。

机体免疫系统针对TAA产生自身抗体既可以对抗肿瘤生长，也可以引发肿瘤旁神经综合征或其他自身免疫疾病，因此，如何利用该双刃剑进行临床的诊断及治疗是临床研究发展的方向。

4 自身抗体研究进展

自身抗体单项检测时，敏感性低，诊断效能不佳；自身抗体谱检测中，虽然特异性有所下降，但敏感性和AUCROC显著升高，提示自身抗体谱检测可以提高诊断效能。但是联合检测的诊断效能也会出现不同的情况，例如Wang等[15]采用的5种自身抗体联合检测诊断肺癌的效能明显低于Dai等[16]选用的7种自身抗体联合检测效能。由此可以得到：选用的抗体谱不同、检测方法不同、研究对象的差异都可能导致诊断效能的差异。下面就单项检测与联合检测进行分述。

4.1 自身抗体单项检测 Chapman等[17]的研究结果表明MAGE A4、HuD(n-ELAV)两种自身抗体是良好的肺癌相关抗原：17%的小细胞癌患者HuD自身抗体与对照组相比具有较高水平。Qiu等[18]采用肺癌细胞株A549的分离蛋白制成芯片，检测肺癌确诊前1年内与正常血清样本发现：前者血清中在无症状期时，Annexin 1、14-3-3θ和LAMR1的自身抗体有明显升高。Türeci等[19]采用不同肺癌亚型的自身抗体检测显示存在差异，自身抗体发生率在非小细胞肺癌(23%)显著高于小细胞肺癌(9%)，20%的肺癌患者有NY-ESO-1自身抗体反应；同时检测到非小细胞肺癌组NY-ESO-1抗体在未分化癌(40%)比腺癌和鳞状细胞癌(15%和29%)中更常出现；因此该项研究可以用于区分患者的肺癌亚型，为临床肺癌诊断治疗提供方向。

4.2 自身抗体联合检测 Boyle等[20]将初诊肺癌患者分为3组，检测血清中肺癌自身抗体谱(P53、NY-ESO-1、CAGE、GBU4-5、Annexin 和SOX2)发现，3组患者的敏感性和特异性分别为36%和91%、39%和89%、37%和90%，该项研究还发现自身抗体谱在肺癌的不同阶段差异无统计学意义，但是适用于不同类型的肺癌诊断。Chapman等[12]用7种TAA组成的谱(c-myc、P53、HER-2、MUC1、NY-ESO-1、CAGE和GBU4-5)对104例肺癌患者和50例正常对照者做检测，结果显示单项抗体检出阳性率为5%～36%，而联合抗体谱检测的敏感性可高达76%，特异性为92%。然而，在所有自身抗体中找到最优的诊断方法，有待进一步研究。

5 我国现状

《国家十三五规划“纲要”》提出加强重大疾病防治和基本公共卫生服务，有效防控恶性肿瘤。由于中国肺癌致病机制、经济发展水平、基层肺癌诊疗条件都与发达国家不同，中国肺癌筛查与早期诊断的策略制定，不能照搬国外某一国模式或指南；对于中国健康体检人群的肺癌筛查，血液检查与影像学两种技术手段共同推动肺癌筛查是未来中国肺癌领域的发展方向，精准筛查，提高筛查效率与收益，建设适合中国国情的肺癌精准筛查策略与路径。

目前中国有多个课题组进行了相关研究。Ren等[21]评估了7种肺癌抗体筛查肺癌的临床价值，结果显示高分辨率CT(HRCT)与肺癌抗体联合诊断的阳性预测值(90.4%)远远高于单独 HRCT诊断的阳性预测值(57.6%) ;Du等[22]研究也发现采用CT与肺癌抗体联合诊断可将早期肺癌诊断的特异性提高至95.80%；Zhang等[23]评估了不同抗体对肺癌诊断的意义，认为不同抗体对于不同组织学类型肺癌的诊断准确性存在一定的差异。

以上研究结果表明，血液自身抗体检测有助于肺癌的早期诊断，但其灵敏度不足，单独应用不能满足肺癌早期筛查的需求。因此，进一步提高抗体组合的稳定性和特异性，寻找最佳的早期肺癌抗体组合，并将其与 LDCT 联合，或许是肺癌早期筛查的理想模式。

6 小结与展望

建立肺癌早期筛查临床路径是提高肺癌早期诊断率和改善患者预后的关键所在。目前尚没有理想的肺癌筛查模式，血清学生物标志物检测与影像学LDCT的结合在肺癌早期诊断中显示出了良好的诊断效能，有望成为肺癌早期筛查的理想模式。然而，目前对于LDCT筛查肺癌的人群选择、诊断以及随访原则尚未统一，血清学生物标志物的灵敏度不足，检测组合种类繁多，检测技术不完善，寻找灵敏度和特异度高的检测组合，仍需进行大量的临床研究。