1、肿瘤早期诊断与生物标志物应用肿瘤早期诊断与生物标志物应用主要内容主要内容一一二二三三肿瘤标志物与肿瘤早期诊断肿瘤标志物与肿瘤早期诊断常用肿瘤标志物的应用评价常用肿瘤标志物的应用评价肿瘤标志物研究新进展肿瘤标志物研究新进展 一一.肿瘤标志物与肿瘤早期诊断肿瘤标志物与肿瘤早期诊断l全球肿瘤发病率全球肿瘤发病率逐年升逐年升高，呈年轻化趋势，以北高，呈年轻化趋势，以北美和澳洲发病率最高。美和澳洲发病率最高。肿瘤现状肿瘤现状-世界世界l早期诊断与定位困难，早期诊断与定位困难，死亡率高，死亡率高，中国为死亡率中国为死亡率最高的区域之一最高的区域之一。l世界（世界（2008年）年）新发恶性肿瘤新发恶性肿瘤1
2、270万万 死亡恶性肿瘤死亡恶性肿瘤760万万CA Cancer J Clin,2011发病率及死亡率特点：发病率及死亡率特点：男性高于女性男性高于女性 城市高于农村城市高于农村肿瘤现状肿瘤现状-中国中国发病率排名发病率排名死亡率排名死亡率排名The incidences and mortalities of major cancers in China,2009.Chin J Cancer.2013 Mar;32(3):106-12.如何提高肿瘤早期诊断如何提高肿瘤早期诊断,以进行早期治疗已成为现代医以进行早期治疗已成为现代医学所面临的最大挑战！学所面临的最大挑战！正常正常突变突变-转化转化
3、生长生长原位癌原位癌侵袭癌侵袭癌癌变的多阶段发生模式癌变的多阶段发生模式 资料显示：美国过去资料显示：美国过去30年间肿瘤患者年间肿瘤患者5年生存率从年生存率从50%提高到提高到63%，提高的，提高的13%全是由于早期发现。全是由于早期发现。美国疾病控制中心（美国疾病控制中心（CDC）认为）认为“筛查可以减少筛查可以减少肿瘤死亡肿瘤死亡”。从。从1999年开始，针对年开始，针对50岁以上人群岁以上人群进行结直肠癌筛查，使进行结直肠癌筛查，使结直肠癌死亡率减少了结直肠癌死亡率减少了60%。早期诊断实例早期诊断实例 在英国，早期诊断肾癌能够提高在英国，早期诊断肾癌能够提高70-94%的原的原发肿瘤
4、患者发肿瘤患者5年生存率。年生存率。（Early diagnosis improves survival in kidney cancer.2012;256(1748):13-6,2.)Nomura等发现胃癌如果能早期诊断、早期治等发现胃癌如果能早期诊断、早期治疗，疗，5年生存率可达年生存率可达90%。（Dig Surg,2007;24(2):96-100.）早期诊断实例早期诊断实例提示：肿瘤如能早期确诊，防治会有战略性突破！提示：肿瘤如能早期确诊，防治会有战略性突破！病理检查病理检查肿瘤肿瘤早期早期诊断诊断手段手段影像学检查影像学检查实验室检查实验室检查细胞学检查细胞学检查活体组织检查活体组
5、织检查X线线CT、ECT、PET-CTMRI肿瘤标志物肿瘤标志物常用标志物：常用标志物：AFP、PSA、CEA等等新标志物：新标志物：miRNAs等等肿瘤标志物发展史肿瘤标志物发展史1846-19281929-19621963-1975本周蛋白本周蛋白激素、同工酶激素、同工酶酶类、酶类、蛋白质蛋白质胚胎类标志物胚胎类标志物(AFP、CEA)1976-1989单克隆抗体单克隆抗体癌基因癌基因抑癌抑癌基因基因1976至今至今组学组学图谱图谱个体化靶标个体化靶标1990至今至今理想的肿瘤标志物理想的肿瘤标志物敏感性高：早期检测出所有肿瘤患者敏感性高：早期检测出所有肿瘤患者特异性高：特异性高：100鉴
6、别肿瘤和非肿瘤患者鉴别肿瘤和非肿瘤患者判断预后：浓度与瘤体大小、临床分期相关判断预后：浓度与瘤体大小、临床分期相关监测复发和转移：反映肿瘤动态变化监测复发和转移：反映肿瘤动态变化测定方法精密度、准确性高、简便测定方法精密度、准确性高、简便器官特异性：对肿瘤进行定位器官特异性：对肿瘤进行定位特特征征Clinical needs for biomarker discovery in relation to colon carcinogenesis诊断性标志物的应用显著提高结肠癌患者的预后诊断性标志物的应用显著提高结肠癌患者的预后lYang 等通过基因组数据挖掘的方法，整合某些肿瘤的特异等通过基因组
7、数据挖掘的方法，整合某些肿瘤的特异性标志物，并指出这些性标志物，并指出这些标志物的联合应用将提高肿瘤早期诊断标志物的联合应用将提高肿瘤早期诊断的灵敏性和特异性的灵敏性和特异性。Integrative genomic data mining for discovery of potential blood-borne biomarkers for early diagnosis of cancer.PLoS One.2008;3(11):e3661.同一器官不同类型肿瘤缺乏相应评估同一器官不同类型肿瘤缺乏相应评估3 寻找器官特异性的肿瘤标志物寻找器官特异性的肿瘤标志物2部分肿瘤尚无相应的肿瘤标志
8、物部分肿瘤尚无相应的肿瘤标志物1亟待解决的难题亟待解决的难题 二二.常用肿瘤标志物的应用评价常用肿瘤标志物的应用评价 肿瘤肿瘤标志物标志物非常多非常多 单个单个标志标志物敏感性或特异性偏低物敏感性或特异性偏低 尚无统一标准，参考范围各实验室不同尚无统一标准，参考范围各实验室不同 理论和实践都提倡多种标记物理论和实践都提倡多种标记物联合检测联合检测，以，以提高敏感性和特异性提高敏感性和特异性肿瘤标志物应用现状肿瘤标志物应用现状 1997年：欧洲肿瘤标志物组织（年：欧洲肿瘤标志物组织（EGTM）成立）成立 肿瘤标志物检测质量控制和标准化管理肿瘤标志物检测质量控制和标准化管理 1998年：美国临床生
9、物化学学会（年：美国临床生物化学学会（NACB）成立）成立 肿瘤标志物分析检测及临床应用指导原则肿瘤标志物分析检测及临床应用指导原则 1992年：中国抗癌协会肿瘤标志专业委员会成立年：中国抗癌协会肿瘤标志专业委员会成立 2012年：中华医学会检验分会、卫生部临床检验中心年：中华医学会检验分会、卫生部临床检验中心 及中华检验医学杂志编委会共同发布及中华检验医学杂志编委会共同发布肿瘤标肿瘤标 志物临床应用建议志物临床应用建议 2013年，美国癌症协会（年，美国癌症协会（ACS）公布的癌症筛查指南）公布的癌症筛查指南 CA Cancer J Clin,2013 http:/cacancerjourn
10、al.org http:/cajournal.org神经（系统）神经（系统）5-HIAA、儿茶酚胺、儿茶酚胺、VMA、HVA头颈部头颈部SCCA甲状腺甲状腺CEA、降钙素、甲状腺球蛋白、降钙素、甲状腺球蛋白肺脏肺脏CEA、SCCA、NSE、TPA、CYFRA21-1食管食管SCCA乳腺乳腺雌、孕激素受体、雌、孕激素受体、MCA、CEACA15-3、HER2、BR27.29肝脏肝脏AFP、铁蛋白、铁蛋白胃胃CA72-4、CA50胰腺胰腺CA19-9结肠、直肠结肠、直肠CEA、CA19-9、CA 50前列腺前列腺PSA睾丸睾丸2-hCG、AFP、SP-1卵巢卵巢AFP、HCG、CA125宫颈宫颈S
11、CCA5-HIAA：5羟基吲哚乙酸；羟基吲哚乙酸；VMA：香草扁桃酸；：香草扁桃酸；HVA：高香草酸：高香草酸MCA：粘蛋白样癌相关抗原：粘蛋白样癌相关抗原NACB、EGTM建议建议不建议不建议SCC用于宫用于宫颈癌的筛查和诊断。颈癌的筛查和诊断。膀胱癌尿液标志物膀胱癌尿液标志物的临床应用帮助膀的临床应用帮助膀胱癌的早期诊断。胱癌的早期诊断。NACB建议建议 Clinical Chemistry,2010l FOBT用于用于50岁患者的早期岁患者的早期CRC 筛查。筛查。l 因因CEA缺乏敏感性和特异性，缺乏敏感性和特异性，因此建议因此建议CEA不能用于健康人不能用于健康人群早期群早期CRC筛
12、查筛查。l 基质金属蛋白酶组织抑制剂基质金属蛋白酶组织抑制剂(TIMP-1)可能比可能比CEA更早发现更早发现CRC，是最有应用前景的血浆肿瘤标志物，是最有应用前景的血浆肿瘤标志物 之一，但需要通过之一，但需要通过大量的前瞻性研究证实。大量的前瞻性研究证实。l 微卫星不稳定性微卫星不稳定性(MSl)用于遗传性非息肉性结肠直肠癌用于遗传性非息肉性结肠直肠癌(HNPCC)的初筛。的初筛。NACB建议建议 Clinical Chemistry,2008结直肠癌标志物应用建议结直肠癌标志物应用建议胃癌血清标志物敏感性胃癌血清标志物敏感性l现有标志物敏感性不高，现有标志物敏感性不高，不推荐不推荐用于胃癌
13、的用于胃癌的筛查和早期诊断筛查和早期诊断NACB建议建议 Clinical Chemistry,2010Enomoto 等研究认为胃癌的四个危险标志物：等研究认为胃癌的四个危险标志物：HP 抗体滴度、抗体滴度、PG、PG 及异常的及异常的DNA甲基化。甲基化。Novel risk markers for gastric cancer screening:Present status and future prospects.World J Gastrointest Endosc,2010,16;2(12):381-7.胃癌的早期诊断胃癌的早期诊断CA125诊断卵巢癌的应用建议诊断卵巢癌的应用建
14、议l 对无症状的女性不推荐用对无症状的女性不推荐用CA125进行筛查。进行筛查。l 对有遗传性卵巢癌家族史的女性推荐对有遗传性卵巢癌家族史的女性推荐CA125测测定联合经阴道超声检查进行早期诊断。定联合经阴道超声检查进行早期诊断。2008 年，美国年，美国FDA批准批准HE4用于卵巢癌早期诊断，用于卵巢癌早期诊断，其诊断敏感度为其诊断敏感度为82.7%，特异性高达，特异性高达99%。卵巢癌。卵巢癌如能早期发现，其如能早期发现，其5年生存率可达年生存率可达90%。（Clin Chim Acta.2013;16;415:341-5.）NACB建议建议 Clinical Chemistry,2008
15、用逐一剔除法用逐一剔除法(Leave-One-Out)分分析得出的平均值析得出的平均值良性肿瘤与良性肿瘤与I期卵巢癌比较：下列情况时的灵敏度期卵巢癌比较：下列情况时的灵敏度标志物组合标志物组合ROC-AUC(95%CI)90%特异性特异性98%特异性特异性CA12567.6%(53.4-81.8)19.7%7.1%HE477.8%(63.2-92.3)50.0%28.6%SMRP66.2%(51.6-80.7)28.6%14.3%CA72-474.8%(61.7-87.8)34.8%21.4%CA125+HE476.6%(61.1-92.0)50.0%35.7%CA125+SMRP72.6%(
16、59.9-85.4)35.7%21.4%CA125+CA72-470.7%(57.2-84.2)28.1%21.4%CA125+HE4+CA72-476.9%(61.6-92.1)50.0%35.7%CA125+HE4+SMRP+CA72-476.9%(62.3-91.6)50.6%35.7%对对I期卵巢癌患者，单用期卵巢癌患者，单用HE4是灵敏度最高的标志物是灵敏度最高的标志物Moore RG et al.,Gynecol.Oncol.108(2008)402-408HE4和和CA125组合的灵敏度高于单用其中任何一个的灵敏度组合的灵敏度高于单用其中任何一个的灵敏度加入其他标志物不能提高加入
17、其他标志物不能提高HE4/CA125组合的灵敏度组合的灵敏度用逐一剔除法用逐一剔除法(Leave-One-Out)分析得出的平分析得出的平均值均值良性肿瘤与卵巢癌比较：下列情况时的灵敏度良性肿瘤与卵巢癌比较：下列情况时的灵敏度标志物组合标志物组合ROC-AUC(95%CI)90%特异性特异性98%特异性特异性CA12582.7%(76.8-88.7)59.4%23.2%HE490.6%(85.9-95.2)76.8%62.3%SMRP82.7%(76.3-89.1)60.9%43.5%CA72-476.7%(69.8-83.6)42.0%22.8%CA125+HE491.1%(86.5-95.
18、7)81.0%68.3%CA125+SMRP86.4%(80.8-91.9)73.9%50.7%CA125+CA72-485.3%(80.1-90.5)60.9%30.5%HE4+SMRP91.5%(87.2-95.7)78.5%63.8%CA125+HE4+SMRP91.1%(86.4-95.7)79.7%69.6%CA125+HE4+CA72-491.1%(86.5-95.7)81.2%68.2%CA125+HE4+SMRP+CA72-491.2%(86.6-95.8)81.0%69.6%CA125+HE4+CA72-4+Urine SMRP90.3%(85.2-95.4)77.9%67.
19、4%Moore RG et al.,Gynecol.Oncol.108(2008)402-408发达国家，肺癌是最常见的癌症，是癌症死亡的主要原因。发达国家，肺癌是最常见的癌症，是癌症死亡的主要原因。目前常用的肿瘤标志物：目前常用的肿瘤标志物：小细胞肺癌（小细胞肺癌（SCLC）：NSE、proGRP 非小细胞肺癌（非小细胞肺癌（NSCLC）：）：CYFRA21-1、CEA、SCC 由于缺乏组织特异性和敏感性，现有的肺癌肿瘤标志物均由于缺乏组织特异性和敏感性，现有的肺癌肿瘤标志物均不推荐不推荐用于无症状人群或高危人群的肺癌筛查。但无法通过用于无症状人群或高危人群的肺癌筛查。但无法通过活检获得最终
20、诊断时，肺癌标志物仍具有辅助诊断的意义。活检获得最终诊断时，肺癌标志物仍具有辅助诊断的意义。肺癌常用标志物的评价肺癌常用标志物的评价肿瘤标志物应用于肺癌组织学诊断流程图肿瘤标志物应用于肺癌组织学诊断流程图Molina R,Auge JM,Bosch X,et al.Tumor Biol 2009,30:121-9.组织学分型的准确性表现组织学分型的准确性表现Molina R,Auge JM,Bosch X,et al.Tumor Biol 2009,30:121-9.三三.肿瘤标志物研究新进展肿瘤标志物研究新进展新标志物新标志物 基因、蛋白分子基因、蛋白分子 灵敏、特异灵敏、特异新检测技术新检
21、测技术 蛋白、基因组学蛋白、基因组学 灵敏、对样本要求低灵敏、对样本要求低评估与应用导则评估与应用导则 多中心大样本评估多中心大样本评估 制定合理应用导则制定合理应用导则新标志物的研发与应用新标志物的研发与应用 国内外学者进行了大量研究，提出了许多新的标志物。国内外学者进行了大量研究，提出了许多新的标志物。与肿瘤细胞生物学行为相关的标志物（如与肿瘤细胞生物学行为相关的标志物（如MET相关标志相关标志物）受到广泛关注。物）受到广泛关注。无创性诊断标志物（如尿液标志物）的发现与验证成为无创性诊断标志物（如尿液标志物）的发现与验证成为学者们努力的新方向。学者们努力的新方向。出现了许多新的标志物：出现
22、了许多新的标志物：microRNA；角蛋白类角蛋白类TPA；受体类受体类erb-B2、sAPO-1/Fas等。等。新标志物的发现与验证新标志物的发现与验证基因测序基因测序l 70年代末，年代末，Walter Gilbert发明化学法、发明化学法、Frederick Sanger发明双脱氧终止法手动测序，同位素标记发明双脱氧终止法手动测序，同位素标记l80年代中期，出现自动测序仪（应用双脱氧终止法原年代中期，出现自动测序仪（应用双脱氧终止法原 理）、荧光代替同位素，计算机图象识别理）、荧光代替同位素，计算机图象识别l90年代中期，测序仪重大改进、集束化的毛细管电泳年代中期，测序仪重大改进、集束化
23、的毛细管电泳 代替凝胶电泳代替凝胶电泳l2001年完成人类基因组框架图年完成人类基因组框架图l二代测序二代测序基本原理是边合成边测序，用不同颜色的荧光基本原理是边合成边测序，用不同颜色的荧光 标记四种不同的标记四种不同的dNTP，当，当DNA聚合酶合成互补链时，加聚合酶合成互补链时，加 一种一种dNTP就会释放出不同的荧光，根据捕捉的荧光信号就会释放出不同的荧光，根据捕捉的荧光信号 并经过特定的计算机软件处理，从而获得待测并经过特定的计算机软件处理，从而获得待测DNA的序列的序列 信息，如信息，如Solexa 高通量测序。高通量测序。Solexa 高通量测序程序高通量测序程序添加接头添加接头表
24、面结合表面结合桥形扩增桥形扩增测序测序l霍普金斯大学霍普金斯大学Kimmel癌症中心的科学家们依靠癌症中心的科学家们依靠全基因组测序癌症全基因组测序癌症特异性突变特异性突变，检测出了全部，检测出了全部24个子宫内膜癌，以及个子宫内膜癌，以及22个卵巢癌其中个卵巢癌其中的的9个，准确率分别为个，准确率分别为100%和和41%。基因测序有潜力以一种可扩展。基因测序有潜力以一种可扩展的、符合成本效益的方式检测癌细胞，从而有助于肿瘤诊断。的、符合成本效益的方式检测癌细胞，从而有助于肿瘤诊断。l利用测序技术得到的利用测序技术得到的miRNAs表达谱表达谱，可用于胰腺癌诊断。，可用于胰腺癌诊断。l利用基因
25、测序技术在全基因组水平上探索肝癌患者中的利用基因测序技术在全基因组水平上探索肝癌患者中的HBV整合整合的分子机制，为肝癌的临床诊断治疗提供新思路。的分子机制，为肝癌的临床诊断治疗提供新思路。基因测序与肿瘤诊断基因测序与肿瘤诊断Serum microRNA expression profile as a biomarker in the diagnosis and prognosis of pancreatic cancer.Clin Chem.2012 Mar;58(3):610-8.Evaluation of DNA from the Papanicolaou test to detect
26、ovarian and endometrial cancers.Sci Transl Med.2013 Jan 9;5(167):167ra4.Genome-wide survey of recurrent HBV integration in hepatocellular carcinoma.Nat Genet.2012 May 27;44(7):765-9.最近，血浆循环最近，血浆循环mRNA的出现为肿瘤诊断开辟了一条新的途径。的出现为肿瘤诊断开辟了一条新的途径。循环循环mRNAmiRNAsl 单链非编码小分子单链非编码小分子RNA(18-25 nt）l 调控约调控约30%的人类基因的人类基因鉴别肿瘤与正常组织鉴别肿瘤与正常组织确定肿瘤组织来源确定肿瘤组织来源早期诊断早期诊断区分肿瘤亚型区分肿瘤亚型预测肿瘤易感性预测肿瘤易感性miRNAs在肿瘤诊断中的应用在肿瘤诊断中的应用miRNAs与结直肠癌与结直肠癌The role of microRNAs in colorectal cancer,Cancer J.18(2012)244-252.miRNAs与结直肠癌转移与结直肠癌转移
