前列腺癌诊疗中新型生物标记物的研究进展

唐振华，曾繁浩，李祥孟，倪茂，颜汝平

(昆明医科大学第二附属医院泌尿外科二病区,云南 昆明 650101)

0 引言

前列腺癌是老年男性常见恶性肿瘤，亚洲国家发病率相对较低，欧美国家发病率偏高。2020年全球新发肿瘤病例1930万，死亡病例高达1000万，其中前列腺癌新发病例占比7.3%，死亡病例占比3.8%，是男性第二大常见恶性肿瘤[1]。早期诊断前列腺癌可有效降低死亡率，延长患者生存时间。前列腺癌的诊断流程包括PSA检测、影像学检查、前列腺穿刺活检等步骤。然而部分前列腺癌患者的PSA数值升高不明显，甚至患者PSA＜4mg/mL，给早期诊断带来潜在风险；PSA缺乏肿瘤特异性，单一PSA检测容易造成过度诊断，增加患者心理、经济负担。其次，在治疗过程中，因肿瘤耐药，肿瘤复发等因素影响，迫切需要相关分子标记物监测治疗过程。从体液中提取的生物学标记物分子ctDNA、CTC、以及外泌体，在前列腺癌诊断方面有巨大应用价值，还可进一步评估前列腺癌发生发展情况。本文将从前列腺癌的诊断、治疗预后方面，就ctDNA、CTC、外泌体在前列腺癌中的研究现状做一综述。

1 提高前列腺癌早期筛查率

1.1 ctDNA

循环游离DNA (circulating free DNA，cfDNA)最早在1948年由Metais和Mandel发现，其中肿瘤细胞来源的c f DN A又叫做ctDNA[2]。cfDNA为细胞外核酸短片段，由细胞在凋亡过程中主动分泌排入血液之中，因此在肿瘤患者和正常人群中都可以检测到cfDNA。研究证明，前列腺癌患者和前列腺增生，以及健康人群精液来源的cfDNA在浓度和片段大小上有显著性差异[3]，在鉴别前列腺增生和早期前列腺癌方面具有独特优势。此外，ctDNA浓度还可区分局限性前列腺癌和转移性前列腺癌，如局限性前列腺癌平均ctDNA水平为6.7ng/mL，而转移性去势抵抗性前列腺癌（metastatic castration-resistant prostate cancer，mCRPC）为13.8ng/mL，P ＜0.0001[4]。受限于当前检测技术，ctDNA对于极早期的前列腺癌缺乏诊断价值。如Fiala等人研究表明，无症状肿瘤释放的ctDNA有限，无法在10mL的典型抽血中检测到，只有当肿瘤重量在100mg～1g范围内或直径≥1cm时，才能从血液中收获足够ctDNA判断是否有肿瘤[5]。

1.2 CTC

CTC来源于肿瘤组织，通过上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)获得能动性，脱离肿瘤组织，通过血液循环扩散至全身各组织器官[6]。有研究表明，结合CTC检测和PSA检查，相对于单一PSA筛查，检出前列腺癌的几率更高[7]。理论上而言，随着CTC分离纯化技术不断完善，在早期前列腺癌诊断方面应具有很大应用价值。但由于CTC与肿瘤体积、病理分期之间无明显相关性，肿瘤早期CTC检出率并不理想，加上CTC不能定位早期肿瘤位置[8]，故CTC诊断前列腺癌效果有待观察。

1.3 外泌体

外泌体的发现比较晚，作为后起之秀，目前是肿瘤相关研究热点所在。外泌体大小介于50～150nm之间，具有双层质膜结构，内含核酸、蛋白质、脂质等多种成分[9]。前列腺癌患者血清、尿液中均可发现外泌体，远高于前列腺增生和健康对照人群，此为外泌体辅助前列腺癌诊断提供了理论可行性[10]。当前确诊前列腺癌需进行病理活检，但是否对PSA灰区进行活检尚未统一标准。研究表明，若血清PSA水平处于2-10ng/mL时，通过测量尿液外泌体中的TRMPRSS2:ERG 融合基因和PCA3转录物进行EPI检测，即对数转换PCA3和ERGRNA水平总和进行Exo106评分，对决定是否采取前列腺活检有指导意义[11]。后续临床研究结果证实，EPI可减少不必要的活检，漏诊率极低[12]。

作为外泌体成分之一，核酸在前列腺癌诊断中具有独特价值。Laura Foj等人研究发现，前列腺癌患者尿液外泌体中miR-21、miR-375显著上调，结合miR-21和miR-375表达差异用来鉴别前列腺癌患者和健康人，AUC为0.872[13]。单一外泌体核酸检测结果对预测前列腺癌的意义可能不明显，如果将二者联合考量，可得出更有价值的结论。研究显示：相较于健康对照组，前列腺癌患者外泌体中miR-141-5p升高差异无统计学意义（P=0.085），miR-125a-5p显著低于对照组（P=0.032），但患者miR-125a-5p/miR-141-5p比值却远高于健康对照（P ＜0.001），即该比值具有早期诊断价值[14]。此外，外泌体核酸miR-1246还可区分正常前列腺组织、前列腺增生、前列腺癌和侵袭性前列腺癌，且miR1246和肿瘤转移、病理分级显著相关[15]。总而言之，外泌体的双层质膜结构使其内容物极少会被降解，可反映原始细胞状态，因此外泌体检查对前列腺癌颇具诊断价值。

2 指导前列腺癌的治疗、评估患者预后

2.1 ctDNA

ctDNA在前列腺癌中应用前景广阔。晚期前列腺癌经内分泌治疗后多进展为去势抵抗性前列腺癌（castration-resistant prostate cancer，CRPC），该阶段采取内分泌治疗效果不佳，肿瘤将进展为mCRPC。关于CRPC耐药的机制尚不明确，可能和肿瘤基因结构改变有关，故CRPC迫切需要能评估治疗预后的标志物。张[16]等人设计了一项基于10000多名中国癌症患者的ctDNA研究显示，在73.5%的血浆样本中可检测到ctDNA，其中小细胞肺癌(91.1%)和前列腺癌(87.9%)的检出率最高。由于ctDNA在前列腺癌中的高检出率，能够实时、非侵入性、重复评估疾病进展，因此可优化患者治疗。其次，CRPC最终进展为mCPRC时，还可通过检测血液中ctDNA水平指导mCRPC治疗。如在mCRPC的紫杉烷治疗研究中发现，接受紫杉烷化疗且受益的患者中，ctDNA浓度会在3-9周内出现下降趋势[17]。

局限性前列腺癌通常手术后病情就能恢复，但是少部分患者会复发，有效预测复发具有一定的挑战。经研究表明，ctDNA可以在局限性前列腺癌中检测出，且术后ctDNA检测阳性提示高复发以及恶变可能[18]。在晚期前列腺癌中，最常见的基因组改变为雄激素受体（androgen receptor，AR）扩增或突变、DNA修复基因的突变，以及肿瘤抑制基因TP53失活、PTEN丢失或突变[19]，上述基因组改变都可通过检测ctDNA观察到，如出现相关基因突变，均提示预后不良。

总之，ctDNA的分析具有临床实用价值，可作为mCRPC新生物标志物深入研究。更重要的一点是，ctDNA的分析可以频繁、简单地重复进行，以发现肿瘤是否有转移，观察治疗效果，并决定最佳的治疗方法，可最大限度地降低治疗成本和药物副作用。

2.2 CTC

前列腺癌发展至mCRPC后在治疗上面临巨大挑战，由于mCRPC转移灶采样困难，因此不利于风险分层管理。其次，mCRPC病情进展速度快、治疗后反应变化大，为了严密监测患者治疗过程中病情进展，给临床治疗提供指导，采取非侵入性方法实时评估肿瘤分子特征是当前研究重点和未来发展趋势[20]。

已知CTC是转移性前列腺癌的预后生物标志物。然而，关于高风险非转移性前列腺癌中CTC 的报告很少。有研究者报告了一种使用抗EpCAM涂层装置(DC01)的体内隔离方法，规避了CTC批量采样造成的限制。与CellSearch相比，该方法可增加高风险非转移性前列腺癌的CTC检出率，可用于监测局限性前列腺癌复发、评估患者治疗反应[21]。据研究显示，我国前列腺癌风险曲线比西方国家曲线更平坦，即风险和PSA相关性较低[22]，采用CTC指导前列腺癌治疗的作用可能要优于PSA。

雄激素受体（androgen receptor，AR）可评估前列腺癌治疗预后。研究证实，CRPC患者C T C 中检测到雄激素受体剪接变体 7（androgen-receptor splice variant 7，AR-V7）可能提示对恩杂鲁胺和阿比特龙等二代雄激素剥夺药物耐药[23]。CTC中AV-R7阳性提示预后不良，且AR-V7阳性的mCRPC患者接受紫杉烷化疗方案效果更佳，患者总生存期更长[24]。此外，CTC计数及变化趋势和患者生存时间有关，与CTC＜5的患者相比，CTC计数≥5的CRPC患者的总生存期较短（P=0.000）[25]。最新研究表面，从体液获得的CTC中检测到转录谱能作为转移性前列腺癌患者独立预后标志物，作用优于AR-V7，并可用于识别多种 ARSI（雄激素剥夺治疗）耐药机制的出现，具体临床价值还需进一步研究[26]。

2.3 外泌体

外泌体在细胞间交流和物质运输中发挥着重要作用，作为蛋白质和核酸在细胞间的转运载体，现被认为是一种新的细胞间通讯方式[9]。因其结构高度稳定性，外泌体来源相关成分已成为泌尿系统肿瘤的生物标志物。

研究表明，在前列腺癌的进展过程中，外泌体可通过激活血红素加氧酶1促进前列腺癌细胞转变为雄激素非依赖性生长阶段，从而促进CRPC进展[27]。对血浆来源外泌体进行高灵敏度数字液滴聚合酶链反应评估AR-V7后发现：与AR-V7阳性患者相比，AR-V7阴性患者中位无进展生存期显著更长（P ＜0.001），即AR-V7可以预测CRPC激素治疗抵抗[28]。miRNA与前列腺癌生化复发(BCR)相关，通过观察21名非BCR患者和6名BCR中危前列腺癌患者的尿外泌体中miRNA的表达水平发现，BCR患者的外泌体中的三种miRNA（miR-26a-5p、miR-532-5p和miR-99b-3p）上调，其中miR-532-5p是中危前列腺癌BCR的重要预测因素[29]。

晚期前列腺癌患者骨转移可能和外泌体来源的丙酮酸激酶M2[30]、miR-92a-1-5p[31]、磷脂酶D2[32]等物质相关，在治疗上面临重大挑战。经临床研究证实，镭-223治疗可延长小部分骨转移性前列腺癌男性的生存期[33]，血浆外泌体RNA分析可用于监测肿瘤和肿瘤相关骨微环境对镭-233治疗反应[34]。

最后，外泌体中蛋白质成分对患者的预后可能有一定影响。例如与来自未受癌症影响的年龄匹配受试者血浆外泌体相比，来自前列腺癌患者血浆中外泌体含有更高水平avβ3，在前列腺癌患者中检测外泌体avβ3整联蛋白可能是一种临床上有用的非侵入性生物标志物，可用于监测肿瘤进展[35]。

3 总结及展望

新型生物标记物分子在前列腺癌诊治中有巨大的应用前景，它所需检测物质来源广泛，血液、尿液等体液都可以作为被检物，部分生物标记物如PCA3已投入临床使用，对提高早期诊断率有一定应用价值，极大程度上改善了患者治疗预后。但前列腺癌诊治相关生物标记物分子要在临床上推广仍有限制，如cfDNA的半衰期相对较短，从16分钟到13小时不等，ctDNA在手术或全身治疗后被迅速从血液循环中清除[36]，对采样的时间要求严格，且样品保留需要取特殊的保护措施；CellSearch系统可实现CTC的标准化富集和计数，也是目前唯一批准用于CTC检测的商业方法，但该方法检出率有待提高，可以评估患者预后，对早期诊断意义不大；外泌体研究尚处于起步阶段，离心是提取外泌体常用方法，但面临设备要求高、耗时长，及检出样本质量不一等问题。由于上述种种原因，鉴于组织学检查在癌症诊断中的重要性，预计新型标记物分子短时间内不会取代前列腺癌穿刺活检。

生物标记物分子检测因其便捷性、非侵入性、可重复检测等特点，对前列腺癌早期诊断、预测肿瘤复发及耐药监测等方面具有重要意义。最后还需考虑一点，多数学者仅研究单一生物标记物分子，忽略了体液之间的相互作用。前列腺癌从局限性进展至转移性是多因素影响结果，体液作为肿瘤转移过程中极其重要的媒介，液体分子之间是否有相互作用，目前我们不得而知。