前列腺癌诊断标志物检测研究进展

李丽，宋茜，刘冉录

近年来，我国前列腺癌（PCa）的发病率呈显著增高的态势。相较于发达国家，我国PCa 患者的病死率较高［1］。PCa的传统诊断主要依靠临床症状、体征、B超、直肠指诊等。然而PCa 患者在发病早期往往缺乏典型的临床表现，这就使PCa 的早期诊断困难，漏诊现象频出。本文拟对PCa 生物标志物检测领域的最新研究进展加以综述，以期为临床医务人员更好地进行决策提供借鉴。由于经直肠前列腺活检存在感染和败血症风险，与基于组织的检测相比，体液生物标志物的风险大大降低［2］。因此，研发新型的无创检测方法对PCa的诊断和管理具有重要价值和意义。现将非侵入性生物标志物的现状加以概述，主要包括尿液和血清相关生物标志物两部分。

1 前列腺特异性抗原（PSA）相关生物标志物

1.1 PSA PSA 是目前PCa 诊治过程中最常用的生物标志物。20世纪80年代，PSA作为前列腺组织的生物标志物被引入［3］。由于PSA相对于前列腺酸性磷酸酶（PAP）检测PCa 的敏感度较高，美国食品药品监督管理局（FDA）于1994 年批准使用PSA 进行PCa 筛查。在采用该方法检测时，正常血清PSA 水平的上限是4.0 μg/L，尽管后来发现大约20%癌症患者的PSA水平低于4.0 μg/L［4］。

PSA 是由kallikrein3 基因表达产生的一种分泌蛋白，它以不同的亚型存在于血液、尿液和精液中，且所有亚型均能通过由FDA 批准的方法检测出来。PSA在良、恶性组织中均有表达，但有时血清PSA升高与PCa 风险并无关联［5］。比如炎症、创伤和前列腺良性增生等情况亦可引起PSA 升高，这就大大降低了PSA 诊断PCa 的特异性，而且PSA 并不能识别有临床意义的PCa［6］。在4 μg/L 水平时，PSA 诊断PCa 的敏感度和特异度分别为67.5%～75.0%和60.3%～70.6%［7-8］。尽管通过PSA 来筛查PCa 的方法尚存争议，但由于其应用广泛，PCa的病死率已经大大降低。然而，PSA 的低特异性也导致了对不太可能进展和致死的惰性PCa 患者的过度诊断和治疗［4,9］。与PSA 相关的指标也被应用于PCa 的诊断，以提高检测的敏感度和特异度。已有研究证实，PSA密度（血清PSA/前列腺体积）与PCa风险呈正相关［10］。还有研究表明，PSA倍增时间越短、PSA升高速度越快，则PCa 进展越快、预后越差、致死率越高［11-12］。而且，PCa根治术后PSA值的稳定性也与肿瘤生化互相关联［13］。

PSA 亚型的组成也与PCa 风险有关［13］。PSA 通常与血液中的抗胰凝乳蛋白酶（ACT）结合，而部分在血清中未结合ACT 的PSA 称为游离PSA（fPSA）［14］。PCa 患者fPSA 所占的比值往往更低。FDA 已经批准将游离前列腺特异性抗原/总前列腺特异性抗原比值（f/T）用于筛查PSA介于4～10 μg/L的患者，以提高PSA 检测的敏感度和特异度［15］。值得注意的是，直肠指检、前列腺穿刺等操作会影响血清fPSA的水平，这对临床实践中应用fPSA进行PCa筛查带来了一定困难［16-17］。也可通过前列腺健康指数（PHI）、4k评分测试和PSA亚型及其前体为基础，对PSA异常的患者进行风险分层［18］。

1.2 PHI PHI 是由Beckman Coulter（Brea，CA）开发的一个数学公式，旨在更好地识别PSA 略有升高时（2.0～10.0 μg/L）有高风险患PCa 的患者［19］。计算公式该公式包括总PSA（tPSA）、fPSA 和PSA 前体（p2PSA）这3 个指标。在一项前瞻性、双盲、多中心的病例队列研究中，共入选了892 例男性患者，无PCa 病史，直肠指诊（DRE）正常，活检针数≥6 针；结果发现当tPSA 介于2～10 μg/L 时，tPSA 诊断PCa 的曲线下面积（AUC）为0.53，fPSA 的AUC 为0.65，而PHI 的AUC 为0.70；且PHI 升高的患者患PCa 的风险是PHI 正常患者的4.7 倍［20］。这一结果在2组穿刺阴性的男性中得到验证，表明在敏感度为95%时，PHI 的特异度（35%）比tPSA（17.2%）或fPSA（19.4%）更高［21］。相关研究结果已证实，与PHI 相似，p2PSA/tPSA 比fPSA/tPSA在识别PCa患者方面更具优势［22-23］。

1.3 4 k评分测试 4k评分测试是一种运算方法，它结合了“4k 小组”［tPSA、fPSA、完整PSA（iPSA）和人类激肽释放酶2（hK2）］的血清浓度与临床资料（年龄、DRE状况、既往活检结果），是预测高级别PCa的重要指标［24-25］。该算法最初是作为欧洲PCa随机筛查研究（ERSPC）的一部分，其中tPSA、fPSA、iPSA 和hK2 的测量值与单独队列的活检阳性结果密切相关［26-28］。在一项针对740例未经活检、PSA≥3.0 μg/L患者的研究中，将4k 算法纳入临床变量后，高级别肿瘤的AUC 值从0.87（95%CI：0.78～0.92）升至0.90（95%CI：0.86～0.96）［26］。在另一项类似的包含262例男性患者的研究中，纳入4k 算法后，与单独的临床变量相比，AUC 从0.77（95%CI：0.69～0.85）上升到0.87（95%CI：0.81～0.93）［28］。

4k 评分测试在活检阴性的男性中也进行了评估。在一组925 例PSA 升高的男性中，与单独的临床因素相比，纳入4k评分测试使得AUC从0.76上升到0.87［27］。值得注意的是，Nordström 等［28］以531 例PSA 水平3～15 μg/L 的活检阴性的男性为研究对象，比较了4k 评分测试、PHI 和以PSA、年龄为基础的模型的诊断效能。结果表明，4k 评分测试和PHI的诊断效能相当，两者预测格里森评分（GS）≥7 的PCa 的AUC 值分别为0.718 和0.711，在预测高级别PCa时均优于年龄和PSA。

OPKO 健康公司赞助了一项包括1 012 例男性在26个不同地点接受前列腺活检的验证性研究，结果显示4k评分测试预测GS≥7的PCa患者的AUC为0.818（95%CI：0.788～0.849），加入直肠指检后AUC轻微升高至0.821（95%CI：0.794～0.852）。在这1 012 例患者中，使用7.5%风险的4k 评分检测的截断值，360 例患者可以避免活检［29］。在同一队列中接受根治性前列腺切除手术（n=144）治疗的患者中，4k评分也与较高的前列腺癌分级相关。

4k 小组模型在接受主动监测的群体中也有相关研究［30-31］。作为Canary前列腺主动监测试验一部分，Lin 等［31］使用4k 小组模型分析了正在接受主动监测患者的血清。这项研究与以往对4k 的分析不同，因为这项测试是在已经诊断出患有PCa 的男性中进行的。作为积极监测过程中重新分级的预测因子，当联合年龄、体质量指数、阳性针数比、前列腺体积等临床指标时，与PSA 相比，4k 小组模型并不具备明显优势。在首次活检时，4k+临床模型的AUC为0.783，PSA+临床模型的AUC 为0.740。而在随后的活检中，两种模型的AUC 没有差异。因此，虽然4k小组评分模型在预诊断方面比临床因素更准确，但一旦了解了临床肿瘤特征，4k小组模型的优势就微乎其微了。

2 非PSA液态生物标志物

2.1 PCa抗原3（PCA3） PCA3是一种基于尿液、可在直肠指检后进行的检测，该项检测已通过美国FDA 批准，旨在评估初次活检阴性的患者行重复穿刺的必要性［32-33］。PCA3 是一种恶性前列腺组织特有的长链非编码RNA，在95%的PCa 中过度表达［34］。与PSA 不同，PCA3 表达与前列腺体积无关［35］。多项研究表明，尿中PCA3 水平与重复活检阳性之间存在较强的正相关性［35-37］。在FDA批准的试验中，对466 例活检阴性的男性尿液样本和血清进行了PCA3 和PSA RNA 水平分析。PCA3 积分大于25与重复活检阳性风险增加呈正相关（OR=4.56；95%CI：2.65～7.84，P＜0.01）［35］。当与年龄、DRE 结果、PCa 家族史、种族、血清PSA、既往阴性活检次数等临床因素相结合时，PCA3 评分的AUC 从0.653 上升到0.740。实际上，基于FDA批准的验证试验中提出25 的二分临界值，PCA3 并没有明显优于PSA［35-37］。然而，关于PCA3的临界值尚没有统一标准，单个二分临界值可能没有意义，但当PCA3 值非常高或非常低时，它可能会提供有意义的信息［37］。

2.2 密歇根前列腺评分（MiPS） MiPS 是由密歇根大学研发的一种结合尿液跨膜丝氨酸蛋白酶2（TMPRSS2）∶ERG（Ets 相关基因）、PCA3 和血清PSA来预测活检阳性的风险评估方法。该算法采用了FDA 批准的Progensa PCA3 试验（Hologic Inc，Bedford，MA，USA）和TMPRSS2∶ERG［39］临床试验。TMPRSS2∶ERG 是一种融合基因，存在于大约50%的PCa 患者中。TMPRSS2∶ERG 在PCa 疾病进展中的作用尚不清楚［40］。PCa 患者中PCA3 的拷贝数比良性前列腺组织高66 倍［41］。在一项纳入了48 例接受前列腺穿刺患者的研究中，通过收集其血清和尿液标本并进行检测，结果表明PCA3、TMPRSS2∶ERG和PSA是PCa的联合生物标志物。MiPS多变量算法比任何单个变量都更加精准，AUC为0.88，特异度为90%，敏感度为80%［39］。一项样本量为1 225的研究也证实了该算法的可行性，MiPS 检测穿刺标本PCa阳性时AUC 为0.751，检测GS≥7 时AUC 为0.772。而PSA 单变量检测GS≥7 时AUC 为0.651，充分证明MiPS多变量算法在PCa诊断方面的优势［42］。

2.3 Select MDx Select MDx 是一种联合了临床因素和尿检同源框蛋白C6（HOXC6）和同源盒基因1（DLX1）RNA 水平的算法［43］。在一项纳入了519 例接受活检患者的前瞻性研究中，研究者分析了PCa的5种已知标志物和激肽释放酶相关肽3（KLK3，作为对照RNA）的水平，以验证该算法对PCa的检测效能［44］。在5 个标志物中，HOXC6 和DLX1 联合用于GS≥7 的PCa 检测时AUC 为0.76（95%CI：0.71～0.81）。然而，HOXC6 和DLX1 在预测有临床意义的PCa 时更为可靠。选择MDx 指标在单独的队列（n=386）中进行验证，其中联合HOXC6 和DLX1 时对PCa 预测的AUC 为0.73（95%CI：0.67～0.78）。在最终的模型中引入了PSA 密度、DRE、PSA、年龄、活检史、PCa 家族史、高级别PCa 等临床指标，其对高级别PCa预测的AUC为0.90（95%CI：0.87～0.93）。在验证队列中，阴性预测值为94%，证实了生物标志物在检测无临床意义PCa的预测效能［44］。值得注意的是，像Select MDx 和4k 评分测试这样的指标比PHI更具优势，因其将多个临床变量整合为一个单独的变量［45］。

2.4 前列腺外泌体检测评分（EPI） EPI 是一种基于RNA的活检前检测，它通过从尿液外泌体中分离的PCA3 和ERG，以期更准确地预测患者是否罹患高级别PCa。外泌体是细胞分泌的含有蛋白质、RNA 及其他分子的囊泡，其中的分子与细胞来源关系密切［46-47］。与正常前列腺细胞相比，PCa 细胞能分泌更多的外泌体。已有研究证实，外泌体中分泌的RNA可上调数百倍［47］。

研究发现直肠指检后尿样含有PCA3 和TMPRSS2∶ERG mRNA 的外泌体［47］。然而，EPI 不需要将DRE与外泌体RNA分开，这对正在接受检测的患者有潜在的益处。为了对EPI的检测效能加以验证，有研究构建了含有255名男性的模型队列和519名男性的验证队列，纳入的标准为：年龄≥50 岁，PSA 2～10 μg/L，且在参与研究前未接受过前列腺活检［48］。研究者观察了该检测方法对GS≥7 的PCa患者的检测效能，结果在验证队列中发现，当联合EPI 进行预测时，AUC 从单用临床特征进行预测时的0.63（95%CI：0.58～0.68）上升到0.73（95%CI：0.68～0.77）。结果显示，该模型在验证队列中得出的敏感度、特异度、阳性预测值和阴性预测值分别为91.89%、33.96%、35.70%和91.30%。如果将EPI 作为决定是否进行活检的指标，则可以避免27%的不必要活检，同时会漏诊5%评分≥4的PCa。

本文介绍了若干基于体液生物标志物的临床测试，这些测试可以为临床医师制定临床决策提供大量有价值的信息。目前尚无前瞻性验证的生物标志物能够预测出哪些患者适合主动监测。一旦患者参与主动监测，定期接受穿刺活检的持续监测对于患者的经济和精力都是巨大的考验。为了确定哪种生物标志物检测在疾病进展的过程中最有效，多中心、大样本的随机对照试验必不可少，然而这需要数年至数十年的随访才能得出结果。今后，通过前瞻性登记系统对标志物进行系统分析将是国内外临床科学家需要付诸努力的方向，这将有助于证明标志物改善临床决策和结果的效果，对于确定精细的个体化治疗方案意义重大。