糖类抗原及其相关分子在肿瘤诊断中的研究进展

晨曦

作者：上海交通大学附属第六人民医院检验科  高锋

肿瘤标志物检测作为肿瘤早期发现、病情监测及预后判断的重要手段,对肿瘤的防治具有重要意义。近年来,随着糖类抗原(carbohydrate antigen,CA)及其相关分子[葡糖氨基葡聚糖(glycosaminoglycan,GAG)]在肿瘤诊断研究中的不断进展,明确了一些新的CA及其相关分子与肿瘤临床分期、进展及预后存在一定的相关性。将现有肿瘤标志物与新分子进行多参数分析,会极大提高诊断的敏感性、特异性和准确性。本文主要针对以上进展做一评述。

一、CA表达水平与肿瘤诊断

糖基化是最普遍的蛋白质翻译后修饰形式之一,在细胞表面和体液中蛋白质糖基化的改变与肿瘤或其他疾病状态的发生和发展密切相关。目前,临床上所使用的针对肿瘤的血清学CA标志物主要有CA125、CA15-3、CA19-9、CA211等。以上肿瘤标志物在实际临床应用中所呈现出的肿瘤阳性检出率以及特异性并不理想,用于肿瘤诊断的价值有限。因此必须寻找新的肿瘤标志物或将更多已知的肿瘤标志物用于临床,进行多参数分析。

有研究表明,不同的疾病会导致血清蛋白糖基化方式的改变,这些改变有可能为临床诊断提供新的依据。随着各种芯片、核磁、质谱等新技术的出现、发展及应用,多种新的肿瘤候选标志物在实验室阶段已被证实与肿瘤的发生、发展相关。如Hareyama 等[ 1]对内膜癌患者CA72-4水平进行了分析,发现血清CA72-4阳性率为31.9%,与肿瘤的浸润和转移相关;与CA19-9和CA125相比,CA72-4的诊断敏感性更高。2005年有研究者发现,在原发性肝癌患者血清中具有核心α-1,6-岩藻糖结构的糖蛋白和高尔基体蛋白 73(Golgi protein 73,GP73)均显著性增高[ 2]。临床诊断分析证明,GP73作为肝癌潜在的诊断生物标志物具有很高价值,对于肝癌患者的预测敏感性和特异性分别可以达到 72.5%和 70.4%[ 3]。磷脂酰肌醇蛋白聚糖3(glypican 3,GPC3)在原发性肝癌的癌组织表达显著增高,可用来辅助检测原发性肝癌以区分其他肿瘤造成的肝脏转移[ 4]。本期发表的杨长成论文“癌胚抗原相关黏附分子1与肿瘤”,综述了癌胚抗原相关黏附分子1(carcinoembryonic antigen-related cell adhesion molecule 1, CEACAM1)在恶性肿瘤诊断中的作用。研究显示CEACAM1在胰腺癌、非小细胞肺癌、恶性黑色素瘤、膀胱癌患者外周血中或尿液中的水平显著高于良性疾病患者和正常人[ 5, 6, 7],且对于早期发现及浸润深度判断效果显著。CEACAM1检测可能成为一项新的无创肿瘤标志物检测项目。CA242是一种唾液酸化的黏蛋白型CA,研究表明其与腺癌的关系较密切,是腺癌新的肿瘤标志物,如非小细胞肺癌患者CA242血清水平较正常对照人群明显增高,术后较术前下降[ 8]。另外,有报道肿瘤相关糖蛋白(tumor-associated glycoprotein,TAG-72)在诊断胃癌的阳性率为43%,特异性为100%,在早期与进展期胃癌组中敏感性和均值差异有统计学意义,在伴有淋巴结转移与无淋巴结转移的胃癌患者中差异亦有统计学意义,表明TAG-72是诊断胃癌的可靠标志物,特异性极高[ 9]。综上所述,众多研究报道已经揭示了许多具有诊断潜能价值的CA生物标志物,但由于尚处于实验室研究阶段,受到实验样本量有限、实验条件及技术流程不能完全重复等限制,使其进入临床应用阶段还尚存困难。与现有检测指标进行多参数分析以及采用更多肿瘤诊断模式的综合判断,也许会加快其临床应用的步伐。

二、GAG表达水平与肿瘤诊断

GAG是一类含有糖醛酸和氨基糖残基的多糖,包括透明质酸(hyaluronic acid,HA)、肝素、硫酸乙酰肝素、硫酸软骨素、硫酸皮肤素和硫酸角质素等。在很多肿瘤组织中,均发现GAG的含量、组成、分子大小及分子结构与相应的正常组织有明显差异,其中有些差异对肿瘤预后有显著影响。但在同一肿瘤的不同组织学类型以及同一组织学类型肿瘤细胞的不同分化程度之间,GAG的差异是否依然存在目前尚知之甚少。除HA游离存在外,其他GAG在生物体中均与核心蛋白连接形成蛋白聚糖,由于受分离提取等方法学的限制,它们在肿瘤诊断方面的临床应用较少。大多数都是提取之后用作药物治疗。

HA是最具代表性的GAG,是由葡糖醛酸-N-乙酰氨基葡糖为双糖单位组成的直链高分子多糖,平均相对分子质量为105~107,广泛存在于细胞外基质中。肿瘤及其周围间质细胞均能合成HA分泌到细胞外间隙,分布于机体的体液、组织和细胞间质中。既往研究证实肝癌及肝纤维化会导致血清HA水平提高,目前临床上已经采用HA放射免疫分析药盒检测肝纤维化及动态观察抗纤维化药物治疗,该试剂盒尚未用于常规肿瘤监测。近年许多研究显示肿瘤患者组织与体液中HA水平较正常人明显升高[ 10, 11, 12]。有学者对前列腺癌患者、前列腺增生患者以及正常人HA水平进行检测,发现前列腺癌患者组织中HA表达水平是正常人和前列腺增生患者的3~8倍。人体血清HA正常浓度范围为10~100(42±25)μg/L。Kumar等[ 13]检测了35例肾母细胞瘤患儿的血清HA,结果显示平均值为53 045 μg/L,浓度范围为175~280 000 μg/L。HA含量高低不仅与肿瘤发生存在相关性,而且与治疗效果密切相关。对107例患威尔姆斯瘤的患者进行的尿液分析显示,74%患者尿液HA明显升高,手术切除肿瘤后,患者尿液HA恢复正常,复发患者的尿液HA水平又可出现升高[ 14]。本期发表的郭林课题组的论文“GAG、MDA检测在非霍奇金淋巴瘤诊疗中的临床意义”,将GAG应用于非霍奇金淋巴瘤(non-Hodgkin's lymphoma, NHL)患者的诊疗与化学治疗随访监测,发现99例NHL患者血清中GAG水平显著高于正常对照,且其水平与疾病进展情况基本一致。综合以上研究结果提示,应当扩大HA检测盒的应用范围,将其结果作为肿瘤发生、治疗良莠的辅助判断指标。

既往报道提示肿瘤分期与HA的含量不存在相关性。透明质酸酶(hyaluronidase,HAase)与肿瘤分期、恶性程度存在相关性。有学者通过对膀胱癌的研究发现,HAase在肿瘤浸润与复发的患者组织中高表达,未转移的肿瘤患者组织中HAase表达相对低[ 15]。Lokeshwar等[ 16]测定513例尿标本HAase水平发现,正常组、非膀胱肿瘤的生殖泌尿系疾病组、既往有膀胱肿瘤而检测时无复发证据组HAase水平与G1膀胱癌组非常接近,绝大多数<10 mU/mg,而G2、G3膀胱癌患者尿中HAase水平升高3~7倍,80%标本超过10 mU/mg,差异均有统计学意义。提示HAase水平升高的程度与肿瘤的病理分级呈现明显的正相关。

HAase降解HA的产物——HA寡分子(HA oligo molecules, oHA)水平也与肿瘤分期、恶性程度存在相关性,对监测预后和肿瘤转归具有重要作用。oHA作为恶性头颈鳞癌检测和监测标志物具有高特异性、高敏感性的特点,存在于恶性度高的肿瘤患者唾液中,恶性度低的肿瘤患者唾液中只检出HA[ 17]。恶性程度增高,前列腺癌患者oHA表达量也增加[ 10]。骨转移的肾母细胞瘤患儿血清中可检出oHA,未发生骨转移的患儿血清未发现oHA,手术切除肿瘤后35例患儿血清HA水平均下降,其中骨转移患儿血清oHA也恢复到正常水平[ 13]。oHA作为HA的降解片段,在体内稳定存在,避免了HA和HAase在体内易降解、存留时间短的缺陷,且其可作为肿瘤恶性进展的危险信号,应该尽快开发相关检测试剂盒对肿瘤病情进行监测。

三、多参数联合检测在肿瘤诊断中的应用

临床上常用的CA肿瘤标志物在肿瘤的诊断、疗效监测、预后估计等方面虽有一定的意义,但检测特异性和敏感性均不理想,多种标志物的联合检测是目前研究者努力的方向。目前临床上主要采用癌胚抗原(carcinoembryonic antigen,CEA)、甲胎蛋白(alpha-fetoprotein,AFP)、鳞状癌抗原(squamous cell carcinoma antigen, SCC)、神经元特异性烯醇化酶(neuron-specific enolase, NSE)、CA125、CA15-3和CA19-9联合检测,也有芯片增加了CA211,但仍不能满足早期高敏感性、高特异性诊断的需求,仍需增加新的检测指标进行联合检测。最新研究显示,将胃液CEA、血清CA72-4、血清CA19-9联合检测,可大幅度提高敏感性和准确率,晚期胃癌患者的胃液及血清CA72-4、CA19-9水平和敏感性高于早期胃癌患者[ 18]。提示不同部位检测标本的多参数分析也许是提高敏感性及准确性的良好检测模式,不仅能提高胃癌的早期诊断率,还能提示肿瘤的扩散和转移,判断预后。本期发表的范公忍的论文“血清AFP、GP73和GPC3联合检测在原发性肝癌诊断中的应用”,通过血清AFP、GP73、GPC3的联合检测诊断原发性肝癌,达到了较高的敏感性和准确性。将单项检测和联合检测肿瘤标志物CEA、AFP、CA50、CA19-9 和 CA72-4 的结果进行比较发现,不论敏感性还是特异性,在消化道恶性肿瘤联合检测中均得到极大提高[ 19]。提示多种CA与已知非特异性肿瘤标志物联合检测也许是提高检出率的有效模式。孙羿等[ 20]将HA与膀胱肿瘤抗原、核基质蛋白22、生存蛋白、CD44v6、血管内皮生长因子和尿脱落细胞检查7项指标在膀胱肿瘤诊断中进行两两联合评价,在综合敏感性、特异性、检测的可重复性及检查操作的难易及费用之后,显示膀胱肿瘤抗原+HA是最佳组合,提示联合检测不单单局限于CA、已知非特异性标志物,还可加入HA甚至HAase、oHA做多参数分析。多参数分析目前大多数还是局限于实验研究阶段,随着芯片技术等高通量检测手段的发展,希望更多有价值的标志物能同时服务于临床诊断。

四、展望

综上所述,随着检测技术发展和研究的深入,更多更新的CA及其相关肿瘤标志物不断涌现。目前已用的CA均不适用于单独作为肿瘤诊断的标志物,如何合理应用这些标志物达到早期诊断等目的是广大检验工作者面临的重大课题。探索CA及其相关分子与肿瘤诊断的关系,必将为肿瘤诊断提供更加广阔的理论基础。肿瘤的早期发现、病情监测及预后判断将持续成为该领域的研究热点。

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