前列腺癌标志物PCA3的研究进展

朱国栋，杨志尚，吴大鹏，宋文斌，陈 炜，李 磊

（西安交通大学第一附属医院泌尿外科，陕西西安 710061）

最新的流行病学研究统计发现，美国及欧洲每年前列腺癌新增病例分别为186 320例及345 900例，每年卒于前列腺癌的病例分别为28 660 及87 400例［1］。随着我国人口老龄化以及人们生活习惯的改变，前列腺癌在我国的发病率已呈逐年上升趋势［2］。目前前列腺癌的早期诊断仍有赖于血清前列腺特异性抗原（prostate specific antigen，PSA）及经直肠B超检查，虽然血清PSA 检测无疑会增加前列腺癌的早期检出，但其缺点在于特异度较低，从而导致前列腺穿刺活检结果阴性率较高。这种情况多见于血清PSA 水平介于4～10ng／mL 的人群，其前列腺穿刺活检的阴性率约为60%～75%。血清PSA 检测诊断前列腺癌的特异度之所以较低，在于PSA 水平升高并非前列腺癌的特征性表现，良性前列腺增生、前列腺炎等患者血清PSA 水平也会明显升高。目前前列腺穿刺活检仍为确诊前列腺癌的金标准，但其仍存在一定局限性及可能的并发症［3－4］。所以在临床上很有必要探寻一种敏感度更高、特异性更好的肿瘤学指标，以取代PSA，对前列腺癌患者进行筛查，并对人群可能罹患前列腺癌的风险进行评估，同时筛查出那些需要反复行前列腺穿刺活检的患者。目前这一领域，出现了很多新的肿瘤标志物，如α－甲酰基辅酶A消旋 酶（α－methylacyl coenzyme A racemase，AMACR）、谷胱甘 肽S－转移酶（glutathione s－transferase，GST）、前列腺 特异膜抗原（prostate specific membrane antigen，PSMA）、前列腺干细 胞抗原（prostate stem cell antigen，PSCA）等被证实具有较强的前列腺特异性，但对前列腺癌的诊断效果不是特别理想［5］。研究证实，前列腺癌抗原基因3（prostate cancer antigen 3，PCA3）已成为最具特异性的前列腺癌肿瘤标志物，具有很高的组织特异性和癌特异性。本文就该基因的研究现状和进展做一全面的综述。

1 PCA3基因简介

PCA3基因是1999年由BUSSEMAKERS等［6］通过基因展示技术最先发现的，最初命名为DD3（differential display code 3），该基因在人前列腺癌组织中高表达，正常前列腺及良性前列腺增生组织中PCA3表达水平较低，PCA3在其他正常组织以及非前列腺癌组织中无表达。该基因定位于人9号染色体q21－22，在前列腺上皮细胞内表达一种非编码mRNA，无法翻译成蛋白质，该mRNA 序列全长约25kb，包含4个外显子和3个内含子。

2 PCA3的前列腺癌特异性

PCA3过表达与前列腺上皮癌变之间存在显著关联，这就意味着临床医师可将PCA3用于前列腺癌诊断的重要生物学指标，但由于PCA3基因无法翻译成蛋白质，仅能通过检测mRNA 来完成。mRNA 在生物体液中很容易被降解，导致其检测的敏感度较低。所以，在临床上对PCA3进行检测就需要大量标本的收集，并选择高敏感度的检测靶标。

由于PCA3并不在白细胞（常出现在体液中）中表达，提示可将体液PCA3检测作为一种微创诊断工具用于前列腺癌的筛查。2003年，HESSELS等［7］首先建立了荧光定量聚合酶链反应（real－time polymerase chain reaction，RT－PCR）技术，他们对前列腺癌患者及正常前列腺人群行经直肠B 超检查后，收集尿液，并对其尿沉渣细胞中PCA3mRNA 进行检测，结果证实，PCA3mRNA 仅在前列腺组织中表达，前列腺癌患者尿沉渣细胞PCA3mRNA 的平均表达水平是正常前列腺人群的66倍，对前列腺癌诊断的敏感度及特异度均较高。研究还发现，那些癌细胞含量在10%以下的前列腺癌组织中，PCA3基因仍平均上调11倍，这就提示检测PCA3，可在大量正常前列腺细胞本底中区分其中含有的少量前列腺癌细胞。该研究对108例因血清PSA≥3ng／mL 行前列腺穿刺的男性人群的尿沉渣细胞中PCA3 mRNA 进行检测，其中24例患者经穿刺确诊为前列腺癌，PCA3对于前列腺诊断的敏感度为67%，特异度为83%，但PSA 检测的特异度仅为22%。该研究首次证实，尿液中PCA3定量检测有助于预测前列腺穿刺活检结果。

赵旭兰等［8］对26例前列腺癌、30例良性前列腺癌增生以及10 例健康志愿者外周血PCA3 mRNA的表达进行了RT－PCR 检测，结果发现，健康男性及前列腺增生患者外周血均无PCA3表达，前列腺癌患者有21 例表达，PCA3 表达阳 性率为80.8%（21／26），前列腺癌组与健康组及良性前列腺增生组均有明显统计学差异（P＜0.01）。由此可见PCA3具有良好的前列腺癌特异性，检测PCA3基因在外周血的表达对于前列腺癌诊断具有良好的特异性。

3 PCA3预测前列腺穿刺活检结果

2006年GROSKOPF等［9］最早报道一项研究，收集前列腺穿刺活检人群、已行根治性前列腺切除术后患者、以及无前列腺癌风险因素的健康人群经直肠B超检查后的尿液沉渣标本，检测其PSA 及PCA3 mRNA 的表达水平，并对PCA3分数进行定量分析（PCA3分数＝PCA3mRNA／PSA mRNA×100 0）。结果发现前列腺穿刺活检阳性者，其平均PCA3分数明显高于前列腺穿刺活检阴性者及健康人群（P＜0.01），尿液沉渣PCA3检测对于预测前列腺癌的敏感度为69%、特异度为79%；但血清PSA 对于预测前列腺癌的特异度仅为60%。研究还发现，对那些血清PSA 升高、且既往前列腺穿刺活检阴性的男性患者，其再次行前列腺穿刺活检阳性的风险与PCA3分数呈正相关关系。

DERAS等［10］研究发现，前列腺穿刺活检患者尿液PCA3 分数＜5 时，前列腺穿刺活检阳性率为14%；当PCA3分数＞100时，活检阳性率为69%，表明PCA3分数与前列腺穿刺活检阳性率呈正相关；该研究还发现PCA3对于前列腺癌诊断的准确性与受试者血清PSA 水平及首次接受前列腺穿刺或重复穿刺无关。PCA3分数与受试者前列腺体积以及活检Gleason评分无显著关联。

但是如何选取合适的PCA3分数界值用于前列腺癌的临床诊断呢？目前多项国内外研究证实，将PCA3分数设定为35时，对预测前列腺穿刺活检结果的敏感度与特异度均较 好［10－13］。杨帮东等［13］对123例因血清PSA 升高和／或直肠指诊异常的患者，采用RT－PCR 技术检测其尿沉渣中PSA 及PCA3 mRNA 的表达，计算尿沉渣标本的PCA3分数，并结合前列腺穿刺病理结果分析不同的尿沉渣PCA3分数临界值对于前列腺癌诊断的敏感度及特异度。结果证实，当将PCA3分数临界值设置为35时，可避免52.7%（48例）患者进行不必要的穿刺，同时仅8.8%（8例）患者被漏诊，这些漏诊患者均为低危前列腺癌。PCA3分数临界值设定为35，对于前列腺癌诊断的敏感度、特异度分别为78.1%，69.8%，对于前列腺癌穿刺结果的预测水平较好。

CRAWFORD等［14］对来自美国50 家泌尿外科中心血清PSA 和／或直肠指检异常的1962例男性患者尿沉渣标本进行PCA3分数检测，同时结合患者前列腺病理活检结果进行分析，研究发现共有1 913份（97.5%）尿沉渣标本适合行PCA3检测，其中802例患者诊断为前列腺癌，222例患者诊断为高级别前列腺上皮内瘤变或可疑为前列腺癌，另外889例诊断为前列腺良性病变。当将PCA3分数临界值设定为传统35分时，假阳性例数从1 089例下降到249例，减少77.1%，然而假阴性例数却显著地从17例增长到413例，超过2 300%；如将PCA3分数临界值降至10分时，假阳性率下降了35.4%，而假阴性率仅增长了5.6%。故推荐PCA3 以较低的临界值分数与PSA联合用于前列腺癌穿刺前的筛查，可显著降低不必要的活检。

欧洲泌尿外科学会（European Association of Urology，EAU）已将尿液沉渣PCA3检测写入2011年前列腺癌诊疗指南，认为该检测可用于那些首次前列腺穿刺活检阴性患者前列腺癌的诊断，PCA3分数＞35，可作为需行反复前列腺穿刺活检的指征［15］。2012年美国食品及药品监督管理局（Food and Drug Administration，FDA）批准将PCA3 用于既往穿刺结果为阴性患者的跟踪检测，并将PCA3分数临界值定为25而非35，用于指导患者是否需再次接受前列腺穿刺活检的依据。

4 前列腺癌患者外周血循环肿瘤细胞（CTC）PCA3的检测

前列腺癌患者外周血中如能检测到循环肿瘤细胞（circulating tumor cell，CTC），则患者的预后较差。据此，如能检测到CTC特异性瘤标，则可以推测该患者肿瘤恶性度较高、分期较晚、预后较差［16］。2008年VÄNÄNEN等［17］首先采用定量RT－PCR技术，对67例前列腺癌患者外周血中PCA3mRNA 进行检测，其中包括23例局部晚期患者，以及9例远处转移患者。但仅有2 例患者在外周血中检测到PCA3 mRNA。但MARANGONI等［18］在40 例 前列腺癌患者中，发现25 例患者（62.5%）外周血PCA3mRNA 为阳性，40例BPH 患者中，发现15例患者（37.5%）外周血PCA3 mRNA 为阳性。JOST等［19］采用免疫磁珠分选技术，从前列腺癌患者的外周血中获取CTC 细胞，并检测了这些CTC 细胞中PSA、PCA3以及TMPRSS2：ERG 融合基因mRNA的表达，结果发现17例雄激素依赖性前列腺患者外周血CTC细胞均为PCA3阴性；16例雄激素非依赖前列腺癌患者中有5例（31%）患者的外周血CTC细胞为PCA3阳性，这就提示去势抵抗性前列腺癌患者外周血CTC 细胞可能高表达PCA3。总之，检测前列腺癌患者外周血CTC细胞PCA3mRNA 简便、可行，但目前的研究结果对于前列腺癌患者预后的判定尚不明确，需进一步开展相关研究。

5 PCA3预测前列腺癌患者的预后

由于PCA3在前列腺癌组织中特异性高表达，并可预测前列腺穿刺活检的结果，目前已有研究认为可将PCA3 用于预测前列腺癌患者的预后。2011年AUPRICH等［20］对行根治性前列腺切除术的305例局限性前列腺癌患者，术前检测患者尿液沉渣PCA3分数，研究PCA3分数与患者肿瘤分期及预后之间的关系。结果发现，PCA3分数与肿瘤大小有关，但与是否存在精囊腺或包膜侵犯无之间关系；另外，肿瘤Gleason分数≥7 的患者其平均PCA3 分数显著较高，但尿液沉渣PCA3分数无法准确预测肿瘤恶性度较高的患者，其由此可见PCA3分数可用于初步区分肿瘤临床分期较晚的患者。另外，AUPRICH等［21］认为肿瘤恶性程度较高的患者之所以尿液沉渣PCA3分数不一定升高，可能是因为这些分化程度较差的肿瘤组织丢失了原本的腺管结构，导致肿瘤细胞表达的PCA3mRNA 很难排泄入尿液中，所以尽管肿瘤恶性度很高，但尿液沉渣中检测到的PCA3mRNA 水平却很低。

VAN POPPEL等［22］报道显示前列腺癌患者尿沉渣PCA3分数越高，患者肿瘤活检及病理Gleason分级，临床分期也越高。这一类似结果同时也被PLOUSSARD等［23］及DURAND等［24］所报道。但另外一些研究却发现，PCA3分数并不一定与晚期肿瘤直接关联［25－27］，所有仍有必要就这一问题展开进一步研究。由此可见，尿液沉渣PCA3分数测定对于预测局部晚期或恶性度较高的前列腺癌而言，价值有限，仍需开展大规模的临床研究进一步评估。

6 PCA3与其他前列腺癌检测指标的比较

对比PCA3与其他检测前列腺癌的指标意义重大，PLOUSSARD等［28］证实，PCA3 分数＞30，是 前列腺穿刺活检结果阳性的重要预测指标（P＜0.001），但总PSA（total prostate specific antigen，tPSA）和游离PSA（free prostate specific antigen，fPSA）百分比（%fPSA）对于前列腺癌的预测结果并不满意（P＝0.125）。MARKS等［29］证 实，PCA3 比总PSA 和游离PSA 百分比（%fPSA）对于预测前列腺穿刺结果更加可靠。HAESE等［30］将PCA3分数设置为35，发现其对前列腺穿刺结果预测的敏感度为47%，特异度为72%；但是%fPSA 对于前列腺穿刺结果预测的特异度仅为23%。该研究提示，对于反复行前列腺穿刺活检的患者而言，PCA3对于前列腺穿刺活检结果预测的优势远大于PSA 或%fPSA。

PERDONÄ等［31］报道了一项将PCA3与前列腺健康指数（prostate health index，Phi）分别用于前列腺癌检测的对比研究，该研究一共纳入了160例首次接受前列腺活检的患者，其中包括47例确诊前列腺癌的患者，采用多变量回归分析研究显示，PCA3 与Phi均为前列腺癌的独立预测指标，作者认为将PCA3与Phi检测联合起来进行分析，可显著提高预测前列腺癌的价值。

STEPHAN等［32］于2013年报道 了一项有关PCA3、Phi、跨膜丝 氨酸蛋 白酶2（transmembrane serine protease 2，TMPRSS2）基因和ETS转录因子家族成员相关基因（ETS－related gene，ERG）融合基因TMPRSS2：ERG，对于检测前列腺癌效能的对比研究。该项目共纳入246例接受前列腺癌活检的患者，其中包括110例确诊前列腺癌的患者，研究发现，PCA3及Phi的检测效能优于PSA、%fPSA、TMPRSS2：ERG，另外将PCA3联合Phi可显著提升预测前列腺癌的准确性。将诊断前列腺癌的敏感度设定为90%时，PCA3 对于前列腺癌诊断的特异度为33.8%，显著高于Phi（21.3%）以及TMPRSS2：ERG（10.3%）。最 近LEYTEN等［33］报道了 一项包 括443例患者在内的大型多中心前瞻性对照研究结果显示，总体而言PCA3比TMPRSS2：ERG 对于前列腺癌的检出率高，但TMPRSS2：ERG 可检出Gleason评分≥7，临床分期T3～T4 的晚期前列腺癌患者，PCA3却无法检出这类晚期前列腺癌患者。可见PCA3相对于其他几个指标而言对于检测前列腺癌具有明显优势，但仍存在一定局限性。

7 展 望

PCA3对于那些因血清PSA 升高而需反复进行前列腺穿刺的患者而言（例如慢性前列腺炎、前列腺增生、急性尿潴留等）意义较大［34］。对于那些前列腺穿刺活检阴性以及PCA3分数较低的患者而言，可采取保守随访观察；对那些前列腺穿刺活检阴性但PCA3分数较高的患者而言，应采取积极的影像学检查以探寻肿瘤。如果患者确诊为前列腺癌但其PCA3分数较低，这类患者多为低危前列腺癌，对其可进行保守观察、随访；如果患者前列腺穿刺结果为阳性且PCA3分数较高，这类患者往往罹患高危前列腺癌的风险较高，泌尿外科医生应对其采取积极干预治疗［35］。在今后的临床实践中，可在首次行前列腺穿刺活检前检测尿液PCA3以对患者罹患前列腺癌的风险进行评估；前列腺根治性切除术以及放疗后，检测尿液PCA3以评估是否存在肿瘤局部复发，对其进行监测、随访；对行内分泌治疗的前列腺癌患者检测尿液PCA3水平以评估疗效。

PCA3对于前列腺癌的筛查、诊断、预后监测等多个方面意义重大，但对该基因分子生物学的特性和功能还未完全了解，检测方法标准化以及PCA3分数的判定界值需进一步完善，PCA3与前列腺癌发生、演进机制并不清楚，需要更多的基础及临床试验进一步研究。

［1］SIEGEL R，NAISHADHAM D，JEMAL A.Cancer statistics，2013［J］.CA Cancer J Clin，2013，63（1）：11－30.

［2］BAADE PD，YOULDEN DR，CRAMB SM，et al.Epidemiology of prostate cancer in the Asia－Pacific region［J］.Prostate Int，2013，1（2）：47－58.

［3］CARTER HB.American Urological Association（AUA）guideline on prostate cancer detection：process and rationale［J］.BJU Int，2013，112（5）：543－547.

［4］CRAWFORD ED，BENNETT CL，ANDRIOLE GL，et al.The utility of prostate－specific antigen in the management of advanced prostate cancer［J］.BJU Int，2013，112（5）：548－560.

［5］CARY KC，COOPERBERG MR.Biomarkers in prostate cancer surveillance and screening：past，present，and future［J］.Ther Adv Urol，2013，5（6）：318－329.

［6］BUSSEMAKERS M J，VAN BOKHOVEN A，VERHAEGH GW，et al.DD3：a new prostate specific gene highly overexpressed in prostate cancer［J］.Cancer Res，1999，59（23）：5975－5979.

［7］HESSELS D，KLEIN GUNNEWIEK JM，VAN OORT I，et al.DD3（PCA3）－based molecular urine analysis for the diagnosis of prostate cancer［J］.Eur Urol，2003，44（1）：8－15.

［8］赵旭兰，傅龙龙，习海波，等.外周血中PCA3 基因表达及其在前列腺癌诊断中的意义［J］.江西医药，2013，48（7）：578－581.

［9］GROSKOPF J，AUBIN SM，DERAS IL，et al.APTIMA PCA3 molecular urine test：development of a method to aid in the diagnosis of prostate cancer［J］.Clin Chem，2006，52（6）：1089－1095.

［10］DERAS IL，AUBIN SM，BLASE A，et al.PCA3：a molecular urine assay for predicting prostate biopsy outcome［J］.J Urol，2008，179（4）：1587－1592.

［11］MARKS LS，FRADET Y，DERAS IL，et al.PCA3molecular urine assay for prostate cancer in men undergoing repeat biopsy［J］.Urology，2007，69（3）：532－535.

［12］HAESE A，DE LA TAILLE A，VAN POPPEL H，et al.Clinical utility of the PCA3urine assay in European men scheduled for repeat biopsy［J］.Eur Urol，2008，54（5）：1081－1088.

［13］杨帮东，姜行康，齐灿，等.尿液中PCA3评分对前列腺癌早期诊断的临床意义［J］.天津医科大学学报，2013，19（6）：487－489.

［14］CRAWFORD ED，ROVE KO，TRABULSI EJ，et al.Diagnostic performance of PCA3to detect prostate cancer in men with increased prostate specific antigen：aprospective study of 1，962 cases［J］.J Urol，2012，188（5）：1726－1731.

［15］HEIDENREICH A，BELLMUNT J，BOLLA M，et al.EAU guidelines on prostate cancer.Part 1：screening，diagnosis，and treatment of clinically localised disease［J］.Eur Urol，2011，59（1）：61－71.

［16］DANILA DC，HELLER G，GIGNAC GA，et al.Circulating tumor cell number and prognosis in progressive castration－resistant prostate cancer［J］.Clin Cancer Res，2007，13（23）：7053－7058.

［17］VÄÄNÄNEN RM，RISSANEN M，KAUKO O，et al.Quantitative real－time RT－PCR assay for PCA3［J］.Clin Biochem，2008，41（1－2）：103－108.

［18］MARANGONI K，ARAUJO TG，NEVES AF，et al.The－786T＞C promoter polymorphism of the NOS3gene is associated with prostate cancer progression［J］.BMC Cancer，2008，8：273.

［19］JOST M，DAY JR，SLAUGHTER R，et al.Molecular assays for the detection of prostate tumor derived nucleic acids in peripheral blood［J］.Mol Cancer，2010，9：174.

［20］AUPRICH M，CHUN FK，WARD JF，et al.Critical assessment of preoperative urinary prostate cancer antigen 3on the accuracy of prostate cancer staging［J］.Eur Urol，2011，59（1）：96－105.

［21］AUPRICH M，BJARTELL A，CHUN FK，et al.Contemporary role of prostate cancer antigen 3in the management of prostate cancer［J］.Eur Urol，2011，60（5）：1045－1054.

［22］VAN POPPEL H，HAESE A，GRAEFEN M，et al.The rela－tionship between Prostate Cancer gene 3（PCA3）and prostate cancer significance［J］.BJU Int，2012，109（3）：360－366.

［23］PLOUSSARD G，DURAND X，XYLINAS E，et al.Prostate cancer antigen 3score accurately predicts tumour volume and might help in selecting prostate cancer patients for active surveillance［J］.Eur Urol，2011，59（3）：422－429.

［24］DURAND X，XYLINAS E，RADULESCU C，et al.The value of urinary prostate cancer gene 3（PCA3）scores in predicting pathological features at radical prostatectomy［J］.BJU Int，2012，110（1）：43－49.

［25］AUGUSTIN H，MAYRHOFER K，PUMMER K，et al.Relationship between prostate cancer gene 3（PCA3）and characteristics of tumor aggressiveness［J］.Prostate，2013，73（2）：203－210.

［26］LISS MA，SANTOS R，OSANN K，et al.PCA3molecular urine assay for prostate cancer：association with pathologic features and impact of collection protocols［J］.World J Urol，2011，29（5）：683－688.

［27］HESSELS D，VAN GILS MP，VAN HOOIJ O，et al.Predictive value of PCA3in urinary sediments in determining clinico－pathological characteristics of prostate cancer［J］.Prostate，2010，70（1）：10－16.

［28］PLOUSSARD G，HAESE A，VAN POPPEL H，et al.The prostate cancer gene 3（PCA3）urine test in men with previous negative biopsies：does free－to－total prostatespecific antigen ratio influence the performance of the PCA3score in predicting positive biopsies？［J］.BJU Int，2010，106（8）：1143－1147.

［29］MARKS LS，FRADET Y，DERAS IL，et al.PCA3molecular u－rine assay for prostate cancer in men undergoing repeat biopsy［J］.Urology，2007，69（3）：532－535.

［30］HAESE A，DE LA TAILLE A，VAN POPPEL H，et al.Clinical utility of the PCA3urine assay in European men scheduled for repeat biopsy［J］.Eur Urol，2008，54（5）：1081－1088.

［31］PERDONÀS，BRUZZESE D，FERRO M，et al.Prostate health index（phi）and prostate cancer antigen 3（PCA3）significantly improve diagnostic accuracy in patients undergoing prostate biopsy［J］.Prostate，2013，73（3）：227－235.

［32］STEPHAN C，JUNG K，SEMJONOW A，et al.Comparative assessment of urinary prostate cancer antigen 3and TMPRSS2：ERG gene fusion with the serum proprostate－specific antigenbased prostate health index for detection of prostate cancer［J］.Clin Chem，2013，59（1）：280－288.

［33］LEYTEN GH，HESSELS D，JANNINK SA，et al.Prospective multicentre evaluation of PCA3and TMPRSS2－ERG gene fusions as diagnostic and prognostic urinary biomarkers for prostate cancer［J］.2014，65（3）：534－542.

［34］CHEVLI KK，DUFF M，WALTER P，et al.Urinary PCA3as a predictor for prostate cancer in a cohort of 3073men undergoing initial prostate biopsy［J］.J Urol，2013Dec 11.

［35］GITTELMAN MC，HERTZMAN B，BAILEN J，et al.PCA3 molecular urine test as a predictor of repeat prostate biopsy outcome in men with previous negative biopsies：aprospective multicenter clinical study［J］.J Urol，2013，190（1）：64－69.