结直肠癌早期筛查的最新进展

申宇光 王冬阳 唐 坚 王 争

结直肠癌(colorectal cancer,CRC)是结肠癌和直肠癌的总称,又称大肠癌,其发病率和死亡率在全球分别高居恶性肿瘤的第3位和第2位[1],是世界范围内重要的公共卫生问题,也是主要的疾病负担之一。近10年来,随着我国经济的发展,以及国民饮食习惯的改变,CRC的新发病例数和死亡病例数分别占全球数量的24.3%和22.9%,居于全球首位[2]。值得注意的是,CRC发病率在中青年人群中增高更为明显[3]。而在部分发达国家,CRC的发病率和死亡率呈稳步下降趋势,这不仅与当地居民生活方式和饮食习惯改变有关,也归功于这些国家长期重视并推动CRC的早期筛查,以实现早发现、早治疗,从而降低CRC的死亡率。目前普遍认为,大多数CRC起源于癌前病变且进展缓慢,时间跨度约为10～15年,缓慢的生长过程使人们有足够的时间窗去筛查癌前病变和早期癌症。早期CRC的治疗成功率很高,但CRC患者在早期很少会出现相应症状,易错过最佳的治疗时机。因此,及时发现癌前病变和早期CRC是提高临床医疗质量,降低CRC发病率和死亡率的关键因素[4]。目前,CRC的早期筛查包括基于直接可视化的检测,如结肠镜检查、CT结肠造影和结肠胶囊内镜;基于血液的检测,如血清肿瘤标志物检测和血清循环肿瘤DNA(circulating tumor DNA,ctDNA)检测;基于粪便的检测,如粪便隐血试验、粪便DNA检测和肠道菌群检测[5]。

1 基于直接可视化的检测

1.1 结肠镜检查 结肠镜检查是公认的CRC筛查和诊断的金标准,可以提供整个结直肠图像的可视化检查,不仅对识别病变有着很高的灵敏度和特异度,还可在检查的过程中对病灶进行切除或活组织检查(简称活检),是其他筛查的检测结果呈阳性时的“金标准”检查。一项前瞻性研究[6]显示,结肠镜检查可使CRC的总体死亡率降低68%。然而,筛查的有效性不仅与检测方法的特性相关,还与人群的依从性有关,所以扩大筛查人群的覆盖范围,鼓励个人完善有效的检查,对降低CRC的发病率和死亡率有着重要意义。结肠镜检查具有侵入性,需要较为繁琐的肠道准备,并且可能出现穿孔和出血等风险,导致一般风险人群的检查依从性不高;另外,结肠镜检查对于设备和相关技术有一定要求,而我国人口基数大,医疗资源相对匮乏,故其无法成为CRC筛查的主要手段。虽然,结肠镜检查的性能优于大多数筛查方式,但其针对结直肠腺瘤的漏诊率仍有26%[7]。推荐年龄≥50岁的CRC一般风险人群每5～10年进行1次结肠镜检查。

1.2 CT结肠造影检查 CT结肠造影技术又称CT仿真结肠镜,是一种非侵入性检查手段,受检者经肠道准备后,使用二氧化碳充盈结肠,然后进行全结肠CT扫描并生成二维和三维图像,可以观察整个大肠及大肠外组织,进而评估结直肠疾病。相较于结肠镜检查,CT结肠造影检查具有受检者依从性较高的优势,可以同时检查肠外病变,且对CRC的TNM分期诊断性能较强,但其对腺瘤的总体筛查灵敏度和特异度相对较低[8]。CT结肠造影检查的局限性在于需要受检者进行严格的肠道准备,对设备和技术人员的要求高,且具有一定的放射线辐射风险,主要适用于无法进行结肠镜检查的受检者,并不是筛查的首选方式。推荐年龄≥50岁的CRC一般风险人群每5年进行1次CT结肠造影检查。

1.3 结肠胶囊内镜 结肠胶囊内镜是一种可以减轻结肠镜侵入性检查不适感的新型检查方法,借助胃肠道蠕动使胶囊在消化道内运动并拍摄图像,可以观察结肠镜难以到达的部位,无需镇静、镇痛即可完成检查,具有较高的检出率。研究[9]发现,结肠胶囊内镜对息肉的总体检出率为24%～74%,对于>6 mm息肉的灵敏度为0.79～0.96,特异度为0.66～0.97;对于≥10 mm息肉的灵敏度为0.84～0.97。但结肠胶囊内镜对于肠道准备的要求较高,胶囊有滞留小肠的风险,且技术尚未成熟、成本较高,因此目前国内并不推荐其作为常规的CRC筛查方式。

2 基于血液的检测

2.1 血清肿瘤标志物检测 CA19-9、CA50、CA72-4、CA12-5、CEA等血清肿瘤标志物在消化道肿瘤检测中较为常用,通过对其的定量和定性检测,既有助于疾病的筛查,也可以辅助判断预后并监测肿瘤复发。血清肿瘤标志物检测仅需采集受检者的静脉血液,无创且患者经济负担较低,便于在临床广泛开展,但其对早期CRC和癌前病变的灵敏度较低[10],总体诊断性能较弱,因此目前尚不推荐单独使用血清肿瘤标志物检测作为CRC筛查的主要手段,往往采用其他筛查方式联合血清肿瘤标志物检测,从而获得更高的临床价值。

2.2 血清ctDNA检测 随着表观遗传学研究的深入,研究者们发现肿瘤的表观遗传相关分子可以作为有效的疾病生物标志物,主要包括甲基化基因修饰位点和非编码RNA等,其中ctDNA甲基化位点标志物的研究最为广泛。DNA甲基化水平异常是CRC发病的早期事件,从癌前病变到肿瘤发生和发展的整个过程中都有基因甲基化修饰的改变[11],并且可在人体外周血和粪便中进行检测、分析,从而达到疾病筛查和早期诊断的目的。因此,利用DNA甲基化位点生物标志物来实现CRC的非侵入性早期筛查是近年研究的热点领域。早在2008年就有关于甲基化SETP9基因用于CRC诊断的研究[12]报道,其可以由肿瘤细胞释放进入外周血液进行循环,可在血清中监测其甲基化水平,在探讨SETP9基因甲基化功能时,研究者们发现其与细胞的周期调控和细胞分裂有关,并且也与CRC的发生和发展密切相关。Epi proColon是美国FDA批准的第1个基于血清SEPT9基因甲基化的检测产品,一项前瞻性研究[13]发现其检测CRC的灵敏度为0.682,检测进展期腺瘤的灵敏度为0.220,总体特异度为0.782。本团队的一项研究[14]分析了299例CRC患者术前和术后血清样本中6种ctDNA的甲基化情况,发现评估ctDNA甲基化有助于早期发现肿瘤复发,从而优化CRC患者的风险分层和术后治疗。这类检测方式具有无创、采样便捷和受检者接受度高等优点,但是检测技术相对复杂且成本较高,不同检测方法的结果评定尚无统一标准,并且对于癌前病变的诊断灵敏度和特异度欠佳,不是肿瘤筛查的首选推荐,可以作为个体化诊断的选择和补充。CRC血液检测方法还有循环肿瘤细胞检测、ctRNA检测,以及肿瘤细胞释放的外泌体检测,但目前还处于研究阶段,需要提高技术的可靠性和稳定性,尚无法在临床肿瘤筛查中推广。

3 基于粪便的检测

3.1 粪便隐血试验 粪便隐血试验具有成本较低、检测简单便捷的特点,因此是应用最为广泛的筛查方法之一。传统的愈创木脂粪便隐血试验(gFOBT)是首个被纳入CRC筛查的粪便检测,当血红素与试剂中的过氧化氢混合,愈创木脂将变为蓝色,即粪隐血试验阳性,但其检测结果易受药物和饮食等因素的影响,如服用维生素C等抗氧化剂会导致假阴性结果,如饮食中含有过氧化物酶特性的蔬菜或含有肌红蛋白的红肉会导致假阳性结果[15],故其特异度较低,且识别早期病变的灵敏度欠佳[16],已逐步被免疫化学法粪便隐血试验(FIT)取代。FIT可以直接检测粪便中的血红蛋白,利用抗人血红蛋白抗体与血红蛋白抗原结合而产生抗原抗体反应,因此不受饮食影响,并且对于预测下消化道出血的特异度较高,已证实该检测方法显著降低了CRC的死亡率[17],但其对进展期腺瘤和早期CRC仍有1/2左右的漏诊风险[18]。如果临床中FIT检测结果呈阳性,还需进一步进行结肠镜检查,推荐每年进行1次FIT检查。

3.2 粪便DNA检测 粪便肿瘤细胞脱落DNA中基因突变程度和异常甲基化水平检测是CRC筛查和诊断的新兴手段。基因甲基化是一种表观遗传现象,可以通过改变基因的表达水平从而影响肿瘤的发生和发展,而CRC细胞具有很多异常甲基化位点[11],并且在肿瘤发展的早期阶段即出现肿瘤相关的异常基因甲基化。这些特点使得基因甲基化位点检测成为一类很有发展前景的无创性肿瘤筛查方式。以粪便为基础的DNA甲基化位点检测相较外周血具有一定优势,从癌前病变到整个癌症发展过程均发生在肠腔内部,病灶可以直接与粪便接触,脱落的肿瘤细胞DNA片段也与粪便直接混合,因此粪便样本中所收集的肿瘤DNA含量更多,组织特异性更强,使得检测的灵敏度和特异度更高,同时粪便样本的采集和保存也更加便捷,不受时间限制。2014年美国FDA批准的多靶点粪便DNA检测试剂盒Cologuard,是用于粪便样本KRAS突变、NDRG4和BMP3甲基化、β-肌动蛋白,以及血红蛋白免疫分析的多靶点检测产品,其对CRC的灵敏度为0.923,对进展期腺瘤的灵敏度为0.424,总体特异度为0.867[19],对早期肿瘤的识别能力较强,已于2018年被纳入美国国家癌症协会更新的CRC筛查指南中,但其检测程序繁琐且价格昂贵,目前并不适合在我国推广。与国外相比,我国在该技术领域起步较晚,但通过不断探索已取得一定研究成果。2018年中国国家药品监督管理局批准了一种CRC粪便DNA甲基化检测方法,主要是通过聚合酶链反应(polymerase chain reaction,PCR)检测SDC2基因甲基化水平,研究[20]显示其识别CRC的灵敏度为0.811,识别进展期腺瘤的灵敏度为0.582,总体特异度为0.933。这种检测方法无需特殊仪器设备,完全无创且受检者无需控制饮食,同时检测成本相对较低,有望广泛应用于人群筛查,目前推荐每3年进行1次多靶点粪便DNA检测。

3.3 肠道菌群检测 肠道菌群在CRC中的作用研究属于一个新兴领域,并且已取得了一定研究成果。虽然不同菌属之间有所差异,但是通过近年来研究[21]可以发现一些菌属在CRC患者中均有所富集,例如梭杆菌、单胞菌和卟啉单胞菌等,基于菌群富集差异可以构建CRC相关微生物模型。有研究[22]评估了定量粪便具核杆菌联合粪便FIT检测在CRC筛查中的效果,对进展期腺瘤识别的灵敏度为0.386,特异度为0.890,对CRC的灵敏度为0.923,特异度为0.930,提高了粪便FIT检测对CRC的筛查能力。另一项纳入1 012例受试者的研究[23]结果表明,具核梭形杆菌对结直肠腺瘤的诊断灵敏度为0.359,特异度为0.835,对CRC的诊断灵敏度为0.592,特异度为0.835。除微生物组学研究外,微生物代谢产物如短链脂肪酸、梭杆菌黏附素A和次级胆汁酸等在CRC患者粪便中的含量与健康人群存在差异,也可以作为预测CRC的潜在标志物[24]。目前,肠道菌群检测在CRC筛查中的研究仍有限,有待进一步探索来评估其作为生物标志物的预测能力,为CRC筛查提供具有潜力的新型检测方式。

4 总 结

近年来,随着饮食和生活习惯的改变,我国CRC的发病率呈逐年上升趋势,并且有年轻化的趋势,但由于其发病具有较长的窗口期,使得CRC成为最容易预防的癌症之一,高风险人群有必要进行有效的CRC筛查。而最重要的是在癌前病变阶段及时进行早期筛查,发现并有效控制肠道病变,阻止癌症的发生。现阶段CRC早期筛查的方法多种多样,不同类型的检测方法都有其各自的优缺点,尽管目前有些新兴的CRC非侵入性早筛手段表现出较好的结果,但对于早期病变的总体识别能力不强,应用于临床的价值有限,所以提高筛查人群的依从性,探索准确的结直肠肿瘤生物标志物和安全、稳定的非侵入性检测方法成为这一领域的迫切需要,具有重要的临床意义。