人结直肠癌生物标记物概况

2020-12-27刘一凡周黎明

四川生理科学杂志 2020年3期

刘一凡周黎明

（四川大学华西基础医学与法医学院；2. 四川大学华西基础医学与法医学院药理学教研室，四川成都610041）

结直肠癌（Colorectal cancer，CRC）是全球范围内最常见的肿瘤之一，是美国和欧洲第二大癌症死亡原因；在中国，其发病率仅次于肺癌和胃癌。CRC属于异质性疾病[1]，是基因组不稳定导致的结果[2]，其中结肠上皮细胞中多种遗传和表观遗传变化的积累是驱动CRC发生和发展的基本过程之一[3]。由于CRC患者预后和治疗反应具有巨大的变异性，使得目前普通血清学诊断的准确性较不理想，而在临床应用中价值不大[4]。因此，在对CRC患者的治疗情况和预后水平进行评估时，我们迫切希望能找到一种具有准确可检测指标的生物标记物[5]。生物标记物既可为疾病的诊断提供依据，也可反映CRC对现有治疗方法的敏感性或耐药性，确定药物的最佳剂量[6]，还可用于预测手术切除中后期CRC复发的风险。一些生物标记物被用于预测化疗和放疗反映，在某些情况下，还可作为药物毒性的预测因子[7]。

1 血浆RNA

血浆中的各种RNA是CRC常见的生物标记物。研究发现，环状RNA在多种癌症的发生、发展过程中均有异常表达，Ji等利用qRT-PCRs检测CRC患者组织和血清样本中hsa_circ_0001649的表达水平发现，该RNA在肿瘤组织中的表达明显低于非肿瘤组织，提出该种环状RNA有望成为一种新的CRC生物标记物[8]。长链非编码RNA（IncRNA）的失调与包括肿瘤在内的多种疾病的进程相关，Liu等[9]在99对CRC组织中测定一种新型IncRNA-RP1-13P20.6的表达水平，发现其在CRC组织和细胞系中的表达明显下降，表明其是CRC潜在的生物标记物。生存素（BIRC5）是凋亡抑制家族的关键成员之一，在CRC的发生发展中起重要作用，Wang等[10]发现CRC患者血清中细胞游离BIRC5 mRNA水平显著升高，且与肿瘤分化、区域淋巴结转移、TNM分期显著相关，提出BIRC5 mRNA是一种有前途的非侵袭性CRC诊断和预后的生物标记物。Giraldez等[11]的研究表明，血浆miRNA水平尽管在鉴别癌前病变患者方面价值有限，但也有可能被开发为CRC的生物标记物。此外，血清中的一些游离循环DNA也可作为CRC的生物标记物，如ALU247和ALU247/ALU115-qPC可能对早期和晚期CRC患者的检测和监控有重要意义[12]。

2 蛋白质

蛋白质也可以作为CRC的生物标记物。Soleymani等为了分析Wnt通路（Wnt信号通路对于不同的细胞和发育过程的进展是至关重要的，在各种癌症中，特别是在结直肠癌中，对于Wnt通路解除的描述已经非常清楚）的主要转录因子Pygopus2（PYGO2）在CRC组织中的蛋白表达，并评估其可能与患者的临床病理特征的相关性，用免疫组织化学方法评价46例CRC患者肿瘤组织及其边缘正常组织中PYGO2的表达模式，并采用规定的评分系统分析免疫染色结果，发现在所有肿瘤组织中均检测到PYGO2蛋白的表达，且CRC样本中该表达明显高于正常组织。这一结果表明，PYGO2蛋白有作为CRC生物标记物的潜力[13]。Ellidag 等评估了CRC患者的缺血-修饰白蛋白（Ischemia-modified albumin， IMA）和白蛋白调节IMA（Albumin-adjusted IMA，Adj-IMA）水平，发现CRC患者的血清IMA、总氧化状态和氧化应激指数水平显著高于对照组，这一结果显示Adj-IMA可能成为CRC的氧化应激生物标记物，但还需要进一步的研究来建立CRC中IMA和氧化应激参数之间的关系[14]。腹部手术最常见的长期并发症是腹壁切口疝，Bohm等的实验结果表明，疝组较对照组血浆蛋白水平升高或降低的有25个，有多个个体和群体的血浆蛋白可以有效地预测结直肠癌患者手术前的个人疝气风险，且用更大、更独立的样本集中进行进一步研究与重复实验，以发现并验证潜在的生物标记物是有必要的，经验证后，该生物标记物可纳入多因素风险模型，指导临床决策[15]。

3 炎症因子和其他因子

健康的结肠隐窝的维持依赖位于其中的成熟上皮干细胞的完整性，干细胞动力学的扰动通常被认为是通向结直肠肿瘤发生的第一步，但由于缺乏可靠的干细胞生物标记物，进一步的研究进展较为缓慢[16]。其他部分细胞或因子也有可能作为生物标记物，但大多仍需要进一步的研究结果证实。

3.1 炎症因子

CRC患者术前血清系统炎症反应（Systemic inflammatory response，SIR）已被报道为早期复发的预测生物标志物，研究结果显示，术前血清C-反应蛋白水平和CRC组织中CD8T淋巴细胞水平是预测治疗性手术CRC患者早期复发的有用的生物标记物[17]。趋化因子（C-C基元）配体18[chemokine (C-C motif) ligand 18，CCL18]已被证明在胃癌和乳腺癌的进展中起重要作用，而在CRC中的预后价值仍然未知，在采用单因素和多因素分析评估其对CRC患者生存的预后价值后，可知高水平的CCL18可能是预测CRC患者更好生存的独立的生物标记物[18]。多不饱和脂肪酸（Polyunsaturated fatty acids，PUFA）代谢物作为炎症介质，可影响癌症的进展和治疗，也可能作为CRC潜在的生物标记物，为临床诊断和治疗提供帮助[19]。

3.2 其他因子

过氧化物酶体增殖激活受体共激活因子1（Professional generated content-1α，PGC-1alpha），是线粒体功能的主要调控因子，由于结直肠癌的发生与线粒体功能障碍有关，线粒体的功能障碍或减少增加了患结直肠癌的可能性，故PGC-1alpha可能作为CRC的生物标记物[20]。

骨髓来源的抑制细胞（Myeloid-derived suppressor cells，MDSCs）通过产生肿瘤促进因子，促进肿瘤从宿主免疫监视中逃逸，促进肿瘤进展。但MDSC亚群的定量在很大程度上取决于标本的类型及其分析前处理，还不能作为可靠的测量指标[21]。另外，还有一些研究方向值得关注：如免疫标记和免疫系统的细胞和分子成分作为生物标记物的引入，因为基于免疫的癌症治疗方法越来越多地用于癌症患者[22]；又如饮食诱导的体重减轻对血清和结直肠组织中的癌风险分子生物标记物的潜在影响，因为肥胖个体的体重减轻与胰岛素敏感性、血脂状况的改善以及组织Ki-67表达的显著降低均有关，可能引起结直肠组织中潜在的癌症相关的变化[23]。

3.3 肠道菌群

人的肠道存在一个复杂的微生物生态系统，它对宿主的健康起着至关重要的作用，即肠道菌群。肠道菌群不仅是防止细菌入侵和感染的屏障，还影响造血细胞移植、化疗和免疫治疗的疗效[24]。肠道菌群失调可能会引起各种肠道疾病，严重时可引起癌症。腺瘤性息肉是组织生长异常的结果，它是良性的，但根据其发育不良的的等级，被认为与发生结直肠癌的高风险相关。

Mangifesta等应用了基于16S rRNA基因测序方法的meta分析来揭示肠息肉的微生物群落的组成，还对涉及腺瘤性息肉的重建菌群组成和公开的结肠直肠癌宏基因组学数据集进行了meta分析。通过这些分析，他们鉴定出在癌源性粘膜和腺瘤性息肉中均缺失的微生物分类群，如粪杆菌属（Faecalibacterium）和拟杆菌属（Bacteroides），它们代表了与早期肿瘤形成相关的新的微生物生物标志物[25]。Guo等采用定量PCR方法，具体测定了903人2组粪便标本中各种肠道菌的相对丰度，评估并验证了这些微生物比率的诊断性能，发现核梭杆菌（Fn）与双歧杆菌（Bb）的微生物比（Fn/Bb）在检测CRC上的敏感性为84.6%，特异性为92.3%。Fn/Bb与Fn/Fp联合应用可提高诊断价值，且Fn与重要益生菌Fp和Bb的比值是筛查早期CRC的有价值的生物标志物[26]。

4 结直肠癌转移

结直肠癌如果不及时有效的治疗，将有可能发生转移，其中以肝脏是最常见的CRC远处转移部位。结直肠癌合并肝转移患者外周血中CD133+、CD133+CD54+CD44+细胞亚群表达明显高于无转移患者，多因素分析证实CD133+ CD44+CD54+细胞亚群表达与肝转移的存在具有相关性，表明循环肿瘤细胞亚群的鉴定、表达和应用将为CRC肝转移提供一种理想的细胞预测标志物[27]。

血管内皮生长因子（Vascular endothelial growth factor，VEGF）和微血管密度（Microvessel density，MVD）与较高的转移发生率和较低的生存率相关，meta分析表明，VEGF和MVD可作为CRC患者的预后生物标记物[28]。对于转移性结直肠癌的治疗方面，贝伐珠单抗是首个被批准用于转移性结肠直肠癌治疗的分子靶向抗血管生成治疗药物，其联合化疗对转移性结直肠癌患者有较好疗效，但临床上还没有可预测的生物标记物来决定贝伐珠单抗在结肠直肠癌患者中的应用[29]。由于高血压已被评价为贝伐珠单抗疗效的替代标记，Chen等为此进行meta分析，结果显示高血压可能是贝伐珠单抗治疗疗效的一个潜在的生物标记物，但还需要更多的大型前瞻性试验来证实它的预测作用[30]。

另外，临床上还将西妥昔单抗与化疗联合使用，目的是转移性结直肠癌患者的预后，但仅有约20%的应答率，这就迫切需要识别新的预后生物标志物，以准确预测患者的反应，从而使疗效最大化。

Mei等分析了33例中国结直肠癌转移患者在接受西妥昔单抗治疗后患者的药物反应，得出了SMAD4和NF1基因突变可以作为中国结直肠癌转移患者西妥昔单抗治疗预后不良的潜在生物标志物的结论[31]。