前列腺癌相關(guān)生物標(biāo)志物的研究進展

周樸帆，沈瑞林，熊烈，盛濤，宋保林，王省白，陸海娟，黃濤，史漢強，邵歡，赫艷梅，王曉庭，江大為，石彥波*

(浙江中醫(yī)藥大學(xué)附屬嘉興中醫(yī)院：1分子醫(yī)學(xué)研究中心中心實驗室，3泌尿外科，4放射科，5超聲科，浙江 嘉興314001；2嘉興市第二醫(yī)院泌尿外科，浙江 嘉興314001；6嘉興市糖尿病血管病變研究重點實驗室，浙江 嘉興314001)

前列腺癌(prostate cancer，PCa)是男性最為常見的癌癥之一，嚴(yán)重威脅男性的生命健康。美國癌癥協(xié)會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，PCa已經(jīng)成為導(dǎo)致美國男性癌癥死亡的第二大病因[1]。中國PCa的發(fā)病率在近幾年呈現(xiàn)出快速上升的趨勢，2015年，中國PCa發(fā)病率在中國男性惡性腫瘤中排第7位，死亡率排第10位[2]。中國PCa的發(fā)病率逐年升高的主要原因在于對PCa的診斷評價體系不斷完善以及中國社會逐漸步入老齡化這兩方面。國內(nèi)外統(tǒng)計數(shù)據(jù)均顯示中老年群體是PCa的高發(fā)人群[3]，不斷上升的發(fā)病率使PCa的研究越來越受到關(guān)注。

PCa若早期診斷治療，Ⅰ期患者5年的生存率可達到90%以上，但轉(zhuǎn)移性PCa患者5年生存率僅為10%～15%。因此，進行高危人群篩查，做到早診斷早治療對于提高患者生存率至關(guān)重要。目前對于PCa 的檢測依賴于相關(guān)的生物標(biāo)志物，血清前列腺特異性抗原(prostate specific antigen，PSA)的檢測仍然是診斷和評估PCa最常用的指標(biāo)，但血清PSA的敏感性和特異性在PCa的診斷、預(yù)后評估方面一直存在爭議，臨床上至今缺少準(zhǔn)確的PSA閾值來界定PCa與其他病變。在過去的10年中，尋找準(zhǔn)確高效的生物標(biāo)志物，一直是PCa的重要研究內(nèi)容，目前臨床上所用到的生物標(biāo)志物幾乎涵蓋了PCa預(yù)測到預(yù)后所有階段。這些標(biāo)志物種類多樣，包括DNA及表觀遺傳變化(DNA甲基化)、mRNA的變化以及單個或多個蛋白質(zhì)水平的變化等[4]，其來源也涵蓋了前列腺組織、尿液、外周血液以及精液等多種樣本。本文旨在總結(jié)PCa相關(guān)的經(jīng)典生物標(biāo)志物，為臨床PCa的有效診斷和治療提供理論依據(jù)。

1 PSA

PSA是由前列腺上皮細(xì)胞和前列腺腺泡所分泌的絲氨酸蛋白酶，是目前公認(rèn)的最重要的PCa標(biāo)志物之一。當(dāng)發(fā)生PCa或其他前列腺疾病時，基底層、內(nèi)皮細(xì)胞以及基底膜構(gòu)成的屏障遭到破壞，使得腺泡內(nèi)容物外流，PSA水平升高[5]。PSA高敏感性的特點能夠使其滿足PCa的早期篩查需求，但由于PSA具有前列腺組織特異性而非腫瘤組織特異性，因此前列腺炎、尿路感染甚至前列腺按摩等相關(guān)檢測皆會導(dǎo)致PSA水平的升高。據(jù)報道，當(dāng)單獨使用4.0 ng/ml的血清PSA作為檢測標(biāo)準(zhǔn)時，PSA的特異性僅為12.8%，其假陽性率高，并會導(dǎo)致大量不必要的連續(xù)活檢[6]。為了提高PSA標(biāo)志物的準(zhǔn)確性，臨床上出現(xiàn)了游離PSA比值、PSA前列腺體積比值、移行帶前列腺特異性抗原密度以及PSA速率等相關(guān)衍生指標(biāo)，但這些方法仍然存在諸多局限性，臨床診斷價值有限。為進一步彌補PSA及相關(guān)指標(biāo)的上述缺點，臨床上還會將PSA與其異構(gòu)體、PCa相關(guān)的mRNA、DNA等其他生物標(biāo)志物聯(lián)合使用，這其中常用的診斷體系有前列腺健康指數(shù)(prostate health index，PHI)[7]、4Kscore[8]、密歇根前列腺評分(Michigan prostate score，MiPS)[9]等。這些體系都具有更大的受試者工作特征 (receiver operating characteristic, ROC)曲線下面積(area under curve，AUC)，表現(xiàn)出更高的鑒別能力。

2 前列腺特異性抗原前體

前列腺特異性抗原前體(precursor of prostate specific antigen，Pro-PSA)又稱[-7]Pro-PSA，由N端7個氨基的前導(dǎo)肽和237個氨基酸構(gòu)成[10]，其被人激肽酶家族及其他蛋白酶裂解后產(chǎn)生3種不同截斷形式的PSA前體：[-5]、[-4]、[-2]Pro-PSA，其中[-5]和[-4]Pro-PSA不穩(wěn)定，會被進一步裂解為有活性的PSA[10]，而[-2]Pro-PSA不會被進一步裂解并穩(wěn)定存在于人體內(nèi)，其可以作為一種更加特異性的標(biāo)志物用于PCa的診斷。目前研究中常將[-2]Pro-PSA與fPSA的比值(%p2PSA)，以及%p2PSA與tPSA平方根的乘積(PHI)作為p2PSA的衍生指標(biāo)。Vukovic等[11]研究發(fā)現(xiàn)，在PSA為2～10 ng/ml的水平時，通過統(tǒng)計對照人群與PCa人群的生物標(biāo)志物后，PHI，%p2PSA的AUC均高于tPSA，分別為(0.680，0.723，0.563)，當(dāng)維持90%的敏感度時，其特異度分別為26.6%，34.4%，9.2%。而在統(tǒng)計Gleason<7和Gleason≥7人群后PHI，%p2PSA的AUC也高于tPSA，分別為(0.645,0.673,0.538)，當(dāng)維持92%的敏感度時，其特異度分別為22.5%，20%，10%，這些結(jié)果說明[-2]Pro PSA的相關(guān)指標(biāo)相比于PSA不僅在篩查過程中具有更高的診斷意義，且能減少不必要的組織活檢，在PCa分型過程中也有其臨床價值，輔助醫(yī)師判斷癌癥進展進程。

3 前列腺癌抗原3

前列腺癌抗原3(prostatecancerantigen3，PCA3)，是PCa細(xì)胞過度表達的一段基因[12]，該基因?qū)Ca特異，在其他正?；虬┌Y組織中低表達。該生物標(biāo)志物來源于PCa細(xì)胞，因此可以通過尿液、精液、前列腺液甚至血液進行標(biāo)本收集。目前臨床上PCA3常用檢測為直腸指診后PCA3評分，即PCA3與PSA mRNA比值，PCA3評分在臨床上能夠輔助PSA檢測，提高診斷準(zhǔn)確性，減少不必要的穿刺活檢，其被美國食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)用于既往活檢呈陰性且無非典型小腺泡增生的疑似患者，幫助臨床醫(yī)師在25閾值條件下判斷是否再次進行活檢[13]。但是與大多數(shù)其他PCa檢測指標(biāo)一樣，單獨的PCA3評分仍然有其局限性，在Gittelman等[14]對466例患者重復(fù)活檢的研究中，25閾值的PCA3評分能夠正確防止48%的疑似患者重復(fù)活檢，但仍會導(dǎo)致8例高級別的癌癥患者漏檢。因此臨床上還會采用包含PCa相關(guān)的聯(lián)合診斷體系來提高效能，如血清中PSA蛋白含量和尿液中PCA3、TMPRSS2:ERG融合基因水平聯(lián)合診斷的MiPS，以及尿液中ERG、PCA3、SPDEF基因聯(lián)合診斷的ExoDx評價體系等。

4 跨膜絲氨酸蛋白酶2基因：ETS相關(guān)基因

2005年，Tomlins等[15]通過熒光原位雜交法發(fā)現(xiàn)跨膜絲氨酸蛋白酶2(transmembraneprotease,serine2，TMPRSS2)基因與ETS相關(guān)基因(ETSreleatedgene，ERG)發(fā)生融合，并且這種融合在PCa過程中頻繁發(fā)生。有多篇文獻報道AR與TMPRSS2:ERG融合的發(fā)生密切相關(guān)，其通過核苷酸中CAG的重復(fù)多態(tài)促進了TMPRSS2與ERG的融合[16,17]。TMPRSS2:ERG指標(biāo)對于PCa特異，在正常和其他癌癥細(xì)胞均不表達[18]，但是TMPRSS2:ERG發(fā)生率還受到人種影響，目前研究認(rèn)為西方PCa患者中約50%表現(xiàn)出TMPRSS2:ERG融合，但在亞洲人群中，中國、日本和韓國則都表現(xiàn)出較低的發(fā)生率[19]，孫穎浩課題組[20]通過meta分析進一步發(fā)現(xiàn)27%的亞洲患者TMPRSS2:ERG融合呈陽性，約為西方人群的一半，而亞洲印度雅利安血統(tǒng)人種融合陽性率為52%，這更加證明TMPRSS2:ERG融合具有種族差異性。有研究發(fā)現(xiàn)，TMPRSS2:ERG融合基因可以與PCa評分聯(lián)合使用，從而提高診斷效能，Leyten等[21]發(fā)現(xiàn)在歐洲前列腺篩查的隨機研究中加入TMPRSS2:ERG和PCa評分體系能夠提高癌癥預(yù)測的準(zhǔn)確性，PCA3<25和TMPRSS2:ERG<10的聯(lián)合閾值可以避免35%的錯誤活檢。Tomlins等[22]又在此基礎(chǔ)上加入了包含血清PSA指標(biāo)的前列腺癌預(yù)防試驗風(fēng)險計算器(prostate cancer prevention trial risk calculator，PCPTrc)，并將其命名為密歇根前列腺評分。MiPS和PCPTrc在高水平PCa中的AUC分別為0.779和0.707，這說明MiPS在任何高水平PCa中都能表現(xiàn)出更高的預(yù)測準(zhǔn)確性。

5 早期前列腺癌抗原

早期前列腺癌抗原(early prostate cancer antigen，EPCA)是一種與PCa密切相關(guān)的核基質(zhì)蛋白，決定著細(xì)胞的形狀和結(jié)構(gòu)，在癌變過程中產(chǎn)生有別于正常前列腺細(xì)胞的一系列特征性差異。2005年，Paul等[23]用ELISA法對46例PCa患者的血清EPCA進行了測定分析，并發(fā)現(xiàn)其水平遠(yuǎn)高于正常人。當(dāng)設(shè)定閾值為1.7后，這種檢測指標(biāo)的靈敏度能夠達到92%。在血清中還存在另一種核基質(zhì)蛋白稱為EPCA-2，根據(jù)表位不同可將其分為EPCA-2.22，EPCA-2.19，EPCA-2.2434。Wang等[24]對632例人員進行研究并比較了PSA和EPCA-2的診斷效能，當(dāng)選擇24.4 ng/ml作為血清EPCA-2的閾值，4 ng/ml作為血清PSA的閾值時，其靈敏度分別為86.2%和81.9%，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，特異度為58.3%和87.6%，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01)[24]。這說明EPCA-2相較于PSA能夠更精確地從人群中篩選出PCa患者，其作為一種PCa篩查用生物標(biāo)志物具有一定的潛力。

6 非編碼RNA

非編碼RNAs(non-coding RNAs，ncRNAs)是一類無法編碼翻譯蛋白質(zhì)的RNA，根據(jù)長度可分為長ncRNAs、小ncRNAs。有些ncRNAs的表達會在PCa的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)生改變，這些ncRNAs與PCa高度相關(guān)，使得其特異性能夠滿足臨床診斷需要。而相較于mRNA，ncRNA的含量更多，使得其敏感性能夠滿足臨床診斷的需求。

6.1 長鏈非編碼RNA

通常將大于200個核苷酸的非編碼RNA定義為長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA，lncRNA)。有研究發(fā)現(xiàn)，PCAT1作為一段lncRNA，在PCa組織中高度表達，其通過與cMYc蛋白結(jié)合促進PCa細(xì)胞增殖[25]。此外其通過抑制抑癌基因BCAR2的功能來阻礙DNA的修復(fù)[26]。PCAT1與PCA3同屬于PCa相關(guān)的lncRNA，但是PCA3在幾乎所有的原發(fā)PCa中高表達，而在去勢抵抗性前列腺癌(castration resistant prostate cancer, CRPC)和轉(zhuǎn)移病灶中表達程度較低。PCAT1則在預(yù)后評價方面比PCA3更具有臨床價值[27]。

SChLAP1能夠在25%的PCa中表達，其表達更多見于CRPC，且與癌癥復(fù)發(fā)、臨床進展、轉(zhuǎn)移和PCa特異性死亡的風(fēng)險顯著相關(guān)[28]。Wang等[29]發(fā)現(xiàn)lncRNASChLAP1在PCa患者中的水平明顯要高于良性前列腺增生患者。將SChLAP1作為侵襲性和進展性PCa的標(biāo)志物用于識別CRPC進展風(fēng)險較高的PCa的患者具有獨特的優(yōu)勢。

肺腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子MALAT-1在PCa活檢陽性尿液中的表達量顯著高于活檢陰性患者[30]。但其并非對PCa特異，其能夠在乳腺癌、胰腺癌和結(jié)腸癌等多種癌癥中高度表達[31]，Wang等[30]使用最近發(fā)展起來的尿液MALAT1評分模型可以防止約1/3的不必要活檢，并且不會遺漏任何高級別癌癥。

6.2 小非編碼RNA

microRNA是一類長度在21～24 bp的單鏈非編碼RNA，由于其在發(fā)育和疾病過程具有基因調(diào)控功能而被廣泛研究。let-7會在PCa組織中表達下降[32]，其不僅能作為預(yù)測PCa的生物標(biāo)志物，也能作為治療PCa的重要基因靶點。let-7家族中的let-7c在體內(nèi)和體外都抑制了PCa的生長。過表達let-7c可抑制PCa細(xì)胞的錨定依賴生長和錨定無關(guān)生長，而使用慢病毒編碼的let-7c在人PCa細(xì)胞異種移植中重新表達，可顯著抑制腫瘤生長[33]。

miR-25低表達于人類PCa干細(xì)胞，但在癌干細(xì)胞分化為腔上皮細(xì)胞表型的過程中，miR-25表達量穩(wěn)步上升。進一步研究發(fā)現(xiàn)miR-25能夠調(diào)控整合素的表達，從而減少PCa細(xì)胞的遷移，并強烈影響PCa細(xì)胞的形態(tài)[34]，其作為生物標(biāo)志物對于PCa的進展和分級具有一定的參考作用。

miR-21在PCa的骨轉(zhuǎn)移過程中起到一定的評估作用，有文獻報道m(xù)iR-15和miR-16的下調(diào)以及miR-21的上調(diào)能夠共同促進PCa的骨轉(zhuǎn)移[35]。miR-21能夠作為PCa預(yù)測生物標(biāo)志物，用于分子靶向制劑和骨轉(zhuǎn)移治療藥物的療效評估。

非編碼RNA作為一種與PCa高度相關(guān)的生物標(biāo)志物對于疾病的發(fā)展和預(yù)后密切相關(guān)，單獨RNA指標(biāo)的臨床價值仍然有限。目前常通過多個RNA指標(biāo)的聯(lián)合檢測來揭示PCa的預(yù)后，如Oncotype Dx Genomic Prostate Score?、Prolaris?、Decipher?等。

7 DNA甲基化

DNA甲基化是指甲基基團結(jié)合CpG二核苷酸的胞嘧啶第5位碳原子上的過程，其常常導(dǎo)致抑癌、修復(fù)、細(xì)胞周期調(diào)控等基因表達沉默，是促進PCa發(fā)生的重要因素之一。

啟動子GSTP1是一種損傷修復(fù)基因，其在超過90%的PCa中均發(fā)生甲基化。Dumache等[36]將GSTP1甲基化指標(biāo)用于判斷PCa，其靈敏度和特異度分別達到了97%和89%，GSTP1的AUC則達到了0.936。其作為PCa的檢測指標(biāo)具有很高的臨床應(yīng)用價值。

PCa相關(guān)的腫瘤抑制基因APC甲基化有助于臨床診斷和預(yù)后的判斷，有研究報道，APC的甲基化與PCa特異性死亡率的增加有關(guān)[37]，當(dāng)PCa患者基因中APC發(fā)生甲基化，其死亡率會高于未甲基化患者。

RASSF1同樣屬于腫瘤抑制基因，其甲基化會使細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化。該基因的甲基化并非對PCa特異，在乳腺、肺、膀胱等器官組織的癌癥中均能看到RASSF1的甲基化。Daniunaite等[38]的研究中，RASSF1甲基化指標(biāo)對于PCa的特異度為66.7%，但是45%的PCa尿液樣本甲基化強度明顯高于良性前列腺增生病例(P=0.018)。

臨床研究中常將GSTP1、APC、RASSF1等其他甲基化DNA指標(biāo)聯(lián)用，這種評價體系稱為ConfirmMDx，其用于研究前列腺惡性腫瘤周圍的病變表觀遺傳改變[39](及暈輪效應(yīng))。這種方法適用于首次前列腺組織活檢陰性病例。由于較高的陰性預(yù)測值，ConfirmMDx可用于判斷有無再次活檢的必要。

8 總結(jié)

目前用于PCa的評估體系幾乎涵蓋了從預(yù)測到預(yù)后的所有階段，但是這些評估方法都表現(xiàn)出了一定的局限性。具有相同組織學(xué)特征或生物標(biāo)志物水平的患者，其臨床表現(xiàn)、治療結(jié)果也會表現(xiàn)出顯著差異。臨床上仍然需要一種更加可靠具體的生物標(biāo)志物來區(qū)別不同的患者。而在前列腺的篩查過程中，找到一種或多種新的生物標(biāo)志物，從而減少不必要的活檢也是目前的研究熱點之一。不同標(biāo)志物之間的聯(lián)合，從而互補各自之間的缺陷，提高PCa的鑒別能力也將是未來臨床檢驗的主要發(fā)展方向。