SEPT9在结直肠癌早期检测中的研究进展

杨宏宇 杨福全

结直肠癌（colorectal cancer，CRC）已成为全球主要的疾病困扰之一，其在全球肿瘤患者中为第三高发肿瘤［1］，而且常在晚期才被诊断［2］。相关临床数据表明，我国2000年至2011年期间，CRC分别列为女性和男性死因的第三和第五位［3］；预防癌症应着眼于早期发现，通过实施早期干预措施以降低死亡率。在大多数情况下，CRC起始于非癌性生长，在早期阶段即可将其消除；通过定期筛查可以早期发现［2］。经确诊的CRC患者，其生存率受疾病发展阶段显著影响；然而，60%～70%的CRC患者在首诊时已处于中晚期，从而导致高死亡率。来自美国预防服务工作组织（United States Preventive Services Task Force，USPSTF）的统计数据显示，通过每年一次的定期筛查，可以避免大约60%的CRC患者死亡，并且平均5年存活率可以从46%提高到73%［4］。因此，有效的早期筛查可延长患者的寿命同时降低死亡率。研究表明［5］甲基化的SEPT9，已被验证可以作为检测CRC的生物标记物，本文就SEPT9在CRC中的筛查与诊断做一综述。

一、SEPT9的功能

Septins蛋白家族是一种与细胞膜和细胞骨架相关的GTP结合蛋白家族。Septins是多域蛋白，它们聚合成丝状结构的能力允许它们作为膜蛋白的扩散屏障和作为招募信号通路的多分子支架［6］。在细胞水平，Septins有助于调控众多过程，包括细胞分裂、细胞极化、细胞迁移以及线粒体分裂等［7］。在人类细胞中，Septins基因包含13个同源基因家族，其编码13种不同的Septin（Sept1-Sept12，Sept14）和多种 同种型变体［8］。Septin 9（SEPT9） 是Septins基因家族的成员，其高度保守并编码GTP结合蛋白。一些研究表明在不同的恶性肿瘤中SEPT9均可能发挥作用，包括白血病［9］、乳腺癌和卵巢癌［10］、脑肿瘤［11］和结直肠肿瘤［12］等。研究表明，SEPT9可以作为检测是否存在结直肠癌的生物标记物且具有高度敏感性和特异性，最近已获得食品和药物管理局（Food and Drug Administration，FDA）的批准。

二、SEPT9与CRC早期检测的关系

血液SEPT9基因的甲基化分析在于检测CRC细胞释放到外周血液中的SEPT9基因DNA的启动子区域的异常甲基化。该试验基于一个关键理论，即在SEPT9基因V2转录物的启动子区域中的CpG岛3超甲基化，并且在CRC发生期间SEPT9基因的DNA从坏死和凋亡癌细胞释放到外周循环血液中［13］；CRC发生的风险可以通过检测外周血中SEPT9基因特异性启动子区域的DNA甲基化程度来确定［14］。SEPT9的高灵敏度和特异度表明该生物标志物具有很强的分辨非癌性组织发生癌变的能力。在中国北方四家医院（RESEPT研究）中使用SensiColon检测方法进行的一项研究中，SEPT9检测的敏感度为76.6%，特异度为95.9%，总阳性率为25.8%［15］；在另一项使用Epi proColon 2.0 CE试剂盒进行的研究中，SEPT9试验的灵敏度为75.1%，特异性为95.1%［16］；特别是Lofton-Day使用基于限制酶的qPCR评估CRC中SEPT9、NGFR和TMEEF2的预后/预测价值，其中SEPT9被检测为检测CRC的最佳生物标志物［17］。

H. S. Lee的一项研究中，测量了9名接受根治性手术的CRC患者术前及术后的SEPT9甲基化水平，结果显示，根治性手术切除CRC组织后SEPT9甲基化水平由阳性变为阴性，而CRC复发患者的SEPT9甲基化则恢复一定水平［18］。此外，SEPT9甲基化阳性结果的患者有远处转移的趋势，且无病生存率相对较低［18］。这些观察结果表明，SEPT9甲基化水平与CRC的发展密切相关，因此SEPT9可以作为一种生物学标记物用来预测肿瘤转移和患者的生存率。

三、SEPT9与结直肠癌其他检测方式的比较

USPSTF的最新推荐声明列出了基于愈创木脂的粪便隐血试验（Guaiac Fecal-Occult Blood Test，gFOBT）、粪便免疫化学测试（Fecal immunochemical test，FIT）、多靶标粪便测试DNA（Multi-target fecal test DNA，MT-sDNA）、基于血液的SEPT9基因甲基化检测和直接可视化检测（包括结肠镜检查，CT结肠镜检查和乙状结肠镜检查）作为目前的CRC筛查策略［19］。

结肠镜检查被认为是具有高灵敏度和特异度的金标准检查工具［20］。有研究显示结肠镜检查可降低CRC患者的总死亡率（29%），但在结肠不同区域（远近端）的效果存在差异，这种差异可能来源于几个因素，比如结肠镜检查的不规范，医生的经验和水平，肠道准备不充分等等［21-23］。而且结肠镜是一种侵入性检查，可能带来多种并发症［24］，以及结肠镜检查需要较高的成本［25］，导致结肠镜检查的依从性较低［24］。因此来自液体活组织检查的生物标记物由于其微创的性质更容易被患者接受。

乙状结肠镜检查适用于远端结肠癌（直肠，乙状结肠和降结肠）的检查，可将死亡率降低46%［26］，对于其他区域结肠癌的筛查不能提供帮助，故现已放弃了这种筛查方式。

FOBT是一种广泛应用的筛查方案，其简单且成本较低，原理是通过依赖血红素过氧化物酶活性的化学反应检测粪便中的血液。几项随机对照试验显示，相对于没有进行筛查，FOBT可以降低CRC的死亡率［27-28］。然而，这种测试需要适量的血红素来引起可见的颜色变化，依赖于简单的氧化作用。因此，任何膳食中的过氧化物酶，如红肉中肌红蛋白的血红素、植物中的过氧化物酶或任何抗氧化剂，例如维生素C等，都有可能混淆结果。其阳性预测值非常低，为3%～10%［29］。FOBT筛查的局限性还包括其对息肉的低敏感性，低特异性和筛查可能出现的假阳性［30］。

FIT是FOBT的优化版筛查方案。它是人类球蛋白的抗体，不会与膳食或肉类发生交叉反应，因此，不需要担心被具有过氧化物酶活性的膳食影响。与FOBT相比，FIT采样的技术更加方便且更加容易，同时所需粪便的样品也较少。最近的系统评价和meta分析包括19项合格研究显示FIT用于检测CRC的总体准确率为95%，敏感度为79%，特异度为94%，但FIT的缺点之一是对结肠息肉检测灵敏度低［31］。此外，不同类型的测试，应用不同技术的测试以及不同的截断水平之间，准确度的差别很大［32］。SEPT9试验显示出比FIT试验更高的敏感度（75.6%：67.1%，P＜0.05），同时它们显示出基本相差无几的特异性。SEPT9检测在症状人群筛查中的表现也要好于FIT检测［4］。

CEA和CA19-9是两种最常见的血清糖蛋白CRC标记物，但特别是在早期CRC的检测中，它们的敏感度和特异度很低。例如，在三项研究中［14，33-34］，CEA检测灵敏度为40.9%～51.8%，特异度为85.2%～95%。因此，更适合用于监测CRC是否复发，或监测患者对手术或全身治疗的反应，而不是筛查［35］。

在筛查症状群体时，SEPT9检测的效果要优于CEA和FIT检测。不仅如此，SEPT9检测也有着更好的依从性，一项研究［36］显示63%推荐用于CRC筛查的受试者拒绝行结肠镜检查；97%拒绝结肠镜检查的受试者接受了无创筛查测试，其中83%选择了SEPT9血液测试，15%选择了FIT测试。此研究表明，比起结肠镜检查和FIT检测，患者更喜欢SEPT9检测。

目前，包括CEA，CA19-9，CA242，CA72-4和CA125在内的5种标志物在临床阶段被用作检测CRC的指标。一份报告显示［37］，对于检测早期CRC（Ⅰ期和Ⅱ期），任何单一标记物的敏感性都不高（18.8%～52.2%），而五种标记物组合检测时的特异度为95%，灵敏度为85.3%，这与单一使用SEPT9作为标记物检测的实验结果相当［38］。然而，SEPT9检测早期CRC的敏感性（Ⅰ期和Ⅱ期30%～100%），高于5个标记物中的任何一个，表明SEPT9是早期阶段更好的单一标记物CRC检测。虽然一些健康个体的生物标志物水平可能会升高出现假阳性，但一些癌症患者不会出现生物标志物水平降低而出现假阴性的情况［39］。

四、SEPT9的检测条件与不足

DNA甲基化标记用于疾病筛查或诊断测试必须满足一些条件：首先，生物标记物必须存在于具有可被检测的浓度和足够持续时间的血清中；其次，标记物应该具有独特和稳定的甲基化模式，以便可以通过标准的检测方式来进行检测，并且不会与其他疾病导致的甲基化改变互相混淆；第三，标记物的敏感性和特异性必须进行优化以区分癌症和正常组织中的甲基化；第四，血清中标志物的水平不应受干扰因素影响，如感染、妊娠、其他癌症和抗炎治疗等［40-42］。

近期有研究证明种族与DNA甲基化状态之间有独立联系［43］。因此，我们根据种族进行分层分析，结果显示，在亚洲人和欧洲人中检测到SEPT9甲基化的效果比美国人好［44］。

除此之外，年龄也是影响SEPT9筛查效果的因素之一，高龄可能降低其敏感性和特异性［45］；这可能是由于年龄的增长和全基因组DNA甲基化水平的提高［46］，也可能是由于老年人慢性疾病的患病率较年轻受试者高，各种慢性疾病影响了DNA甲基化［47］，导致老年人血清标志物的水平受到其他因素的干扰风险增大，从而引起筛查敏感度的下降。我们还发现合并症如关节炎，动脉硬化和糖尿病对检测表现有影响［48］。

五、展望

综上说明SEPT9可以作为早期筛查CRC的有效方式。它的筛查效果优于粪便免疫化学测试、粪便潜血实验以及糖蛋白肿瘤标志物检测，对于直接可视化检测，它非侵入性的特点可减少很多并发症，降低了检查的成本，同时也提高了依从性。但是SEPT9检测在无症状人群中表现出较低的敏感性，不同种族筛查效果的差异、年龄以及老年人其他慢性疾病的干扰对它的检查效果也存在着影响，这也是一项挑战。由此看来，SEPT9检测仍有很大的发展空间。有研究指出，SEPT9可以作为一种生物学标记用来预测肿瘤转移和患者的生存率，以及它对于不同阶段CRC的敏感度不同；其是否可以用来对CRC进行分期、评价CRC的恶性程度以及肿瘤复发、转移的风险［49］等，也是它未来可能的应用方向。