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胰腺癌生物标志物研究进展

2018-02-13汪明琼杨秀珍综述汤丽平审校重庆医科大学附属第一医院消化内科重庆400016

现代医药卫生 2018年14期
关键词:甲基化胰腺癌胰腺

汪明琼,杨秀珍综述,汤丽平审校(重庆医科大学附属第一医院消化内科,重庆400016)

胰腺癌为常见消化系统恶性肿瘤之一,90%的患者是起源于胰腺腺管上皮的胰腺导管腺癌(PDCA),因其早期诊断困难、恶性程度高,发病率和病死率持续增加。据美国癌症协会估计,2017年美国有约53 670人被诊断为胰腺癌,并且约有43 090人在2017年因胰腺癌死亡,发病率与死亡率大致相当[1]。另据我国2015年恶性肿瘤统计分析,2011年胰腺癌在中国的常见肿瘤中排名第 9 位[2]。

尽管胰腺癌在多模式治疗方面取得了新的进展,但该病预后差及高死亡率仍然没有改变。目前,胰腺癌的治疗方法主要以手术为主,早期胰腺癌的根治性手术切除后5年生存率仅为30%~60%,其中直径小于10 mm预后较好[3],而晚期胰腺癌5年生存率不足5%。胰腺癌具有较高的侵袭性,出现临床症状时多数已合并远处转移,无手术切除机会,放、化疗效果也不理想。早期发现、早期诊断是有效治疗胰腺癌、改善预后的关键。

1 胰腺癌早期诊断现状

对胰腺癌高危人群或前期病变的有效识别及筛查方法包括重视胰腺癌高危因素及早期症状的认识、肿瘤标记物(CA19-9、CA24-2等)的联合检测、分子生物学检查及应用内镜及影像学方法等。胰腺是位于后腹膜的器官,这也导致其起病隐匿,前期症状包括厌食、体重下降等,且均缺乏特异性[4],需要与常见的胃肠道、胰胆道疾病鉴别,容易被患者和医生忽略。常见的影像学检查,如腹部超声、CT扫描、内镜下逆行胰胆管造影(ERCP)、内镜下超声(EUS)、核磁显像等均为胰腺癌的诊断提供了一定程度的特异性和敏感性。不同的检查方法所体现的优势不同,B超无创、CT更精准。相对于其他检测方法,肿瘤标志物不仅可以用于早期诊断,还对于评价治疗效果、预后评估同样很重要。因为肿瘤标志物与肿瘤的发生、发展过程密切相关,且随着蛋白质组学、基因标志物、表观遗传学标志物等分子生物技术及生物信息学方面的发展,为胰腺癌的诊断,尤其是早期诊断、评估和预后提供了可能途径。对于小于3 cm的胰腺癌肿块的诊断及鉴别诊断往往是困难的,目前的诊断方法中,ERCP、EUS等其技术依赖性强;胰腺取活检虽准确率高,但因有创及难度高,得到普及和临床应用均较困难,而止电子发射型计算机断层显像(PET)理论上能够诊断胰腺早期肿瘤,但高费用限制了其在临床的应用。目前,临床上常用的胰腺癌血清学标志物CA19-9,有文献指出其在鉴别胰腺的良恶性肿块方面作用有限,而且对小于3 cm的胰腺癌敏感性只有50%,在胆道梗阻、肝硬化、慢性胰腺炎等疾病中血清水平也可明显升高[5-6]。同时现有的CA19-9多个商业试剂盒没有统一标准,结果常存在差异[7]。因此,当前的检查方法不能满足胰腺癌早期诊断的需要。因此,发展新的肿瘤标志物已成为全球研究热点。

2 胰腺癌生物标志物的现状及研究进展

2.1 蛋白质肿瘤标志物 目前,随着蛋白质组学及相关技术的发展,利用蛋白质组学技术分离、鉴定胰腺癌患者血清、胰腺癌组织细胞、胰液及胰腺癌细胞系中的差异蛋白质,是寻找潜在的高性价比胰腺癌早期肿瘤标志物的有效途径。

蛋白质肿瘤标志物相比其他检测方法,具有创伤小、易于随访、患者依从性高等优点。目前,临床上常用的胰腺癌血清蛋白质肿瘤标志物如CA19-9、CA242、癌胚抗原(CEA)等,CA19-9、CA242、CEA 的敏感度均不超过80%,特异性也不尽如人意[8],因此需要改进检测技术或用新的肿瘤标志物来取代它们。

由于胰腺癌患者的预后较差,因此大量的研究致力于寻找更好的生物标志物。KOSANAM等[9]对比了4对PDAC癌组织及癌旁良性胰腺组织蛋白质表达差异,共鉴别出了2 190种无重复蛋白质。大量的蛋白质在胰腺癌组织及正常组织存在表达谱的显著差异,提示大量潜在的蛋白质生物标志物。进一步研究结果显示,人层粘连蛋白亚基γ−2(LAMC2)在胰腺癌患者血清中显著升高,差异有统计学意义(P<0.05)。在来自不同地区、不同年龄组的健康人、良性胰腺肿瘤及胰腺导管腺癌患者中进行了较大规模的验证,结果表明,LAMC2表达水平在早期PDCA人群中显著增加,其敏感度接近于CA19-9,能区分早期PDCA患者与健康患者[曲线下面积(AUC)>0.8]。此外,LAMC2 在 CA19-9 不高的胰腺导管癌人群中阳性率为65%,提示LAMC2在诊断早期PDCA方面可成为CA1-9的良好补充。LAMC2是目前公认的、有前途的、新的胰腺癌早期诊断生物标志物。CHAN等[10]的一项回顾性盲评研究也验证了CA19-9及LAMC2联合使用优于单独使用CA19-9,尤其是在PDCA早期诊断方面。

多项研究表明,多个标志物联合使用其敏感性和特异性优于单独使用CA19-9。有研究发现,CA19-9、CA242、CA50等肿瘤标志物采取2个或3个联合检测可提高灵敏度及特异度[11],有助于早期诊断。GU等[12]还研究了联合CA19-9、CA242、CA125和CEA的影响。单独使用时,CA19-9敏感度最高(82.7%),但CA242有最高的特异度(90%)。当4个标志物相结合时,灵敏度上升到90.4%,特异度上升到93.8%。然而,不清楚的是如何将这4个标志物结合在一起,文章中未提到具体的公式。然而,这些组合蛋白质标志物只是在单个机构中进行了评估,需要在不同机构间进行更广泛的验证。

SINGH等[13]研究发现,P38β蛋白水平在胰腺癌中比慢性胰腺炎患者及正常对照组相比高2倍,且于早期化疗后出现水平下降,对于胰腺癌及其他胰腺疾病有较好区分性及监测胰腺癌疗效可行性,且表面等离子共振技术已用于血清P38β蛋白水平量化,为P38β蛋白广泛使用和在抗癌治疗不同阶段及疗效监测方面提供了可能。虽然这些标志物理论上可以提高胰腺癌的检出率,但是否适用于实际筛查或早期评估诊断还需进一步验证。

胰液中含有丰富的蛋白质物质,可能存在潜在的肿瘤标志物。DOYLE等[14]、CHEN等[15]对胰腺癌胰液中蛋白质进行鉴定、分析,发现不同疾病,包括胰腺癌、胰液中蛋白质呈差异表达。提示在寻找胰腺癌早期诊断及预后标志物方面,胰液是一个重要标本。

近年来,在胰腺癌癌细胞中的研究也取得较大的进展。不同于胰腺癌组织,胰腺癌癌细胞株作为体外一个稳定组织,且可重复进行实验,可进行筛选胰腺癌早期诊断肿瘤标志物。ZHONG等[16]利用免疫组化分析证实一种线粒体膜蛋白抗增殖蛋白(PHB-1)与胰腺癌肿瘤细胞分化有关,在分化良好的胰腺癌组织中比在正常胰腺组织中表达下调,进一步研究表明,PHB-1与肿瘤细胞的凋亡有关,具有抗癌特性,其可能是一个有前景的肿瘤标志物,但进一步的研究仍需要研究者继续努力。

2.2 表观遗传学标志物 新型肿瘤标志物还包括血清遗传物质的检测,表观遗传改变而不影响基因表达,包括DNA转录水平变化、微小RNA(miRNA)表达谱的变化和组蛋白的各种修饰。表观遗传学改变发生在肿瘤发生的最早阶段,为疾病的检查和诊断提供了新的方法[17]。目前,还没有一种理论统一所有的表观遗传途径,因此对于胰腺癌表观遗传变异有多种监测和检测方法。

2.2.1 DNA甲基化 基因异常常表现为DNA甲基化。DNA异常甲基化在肿瘤的发生、发展中具有重要的生物学功能,能造成相关基因功能丢失或增加。在人类基因组中的DNA甲基化多数发生在CpG二核苷酸的胞嘧啶。关于DNA甲基化用于检测胰腺癌已有多个研究报道。PEDERSEN等[18]分析132例胰腺癌患者和60例健康对照者的外周血白细胞DNA,发现110个CpG位点甲基化水平有显著差异(错误发现率小于0.05)。再经过验证,发现有2个CpG位点(LCN2_P86_R、LCN_P141_R)的启动子区域内显示胰腺癌患者比对照组的甲基化水平明显降低。该项研究结果表明,胰腺癌患者和对照组之间确实存在甲基化差异,这为设计基于甲基化的早期癌症检测和甚至风险评估的原理提供了支持。

有研究报道,通过检测及分离胰腺癌肿瘤组织,已经确定了一组存在甲基化异常和基因沉默的基因,包括TSLC1、P16等[19-20]。这些有潜力的标志物,如果在今后的研究中进一步验证和改进,期望应用于一个可行的筛查方案,无论是高危人群,还是一般人群,都能在潜在的治疗阶段早期发现胰腺癌。

2.2.2 无细胞核小体 核小体是有重复亚基的DNA和组蛋白构成的人类染色体。释放至血清或血浆中的完整核小体可以作为潜在的诊断疾病的生物标志物。无细胞核小体升高已在各种癌症包括胰腺癌[21-22]被报道。PDAC和对照组之间的血清无细胞核小体水平和表观遗传分布存在差异。这种差异可能被应用于胰腺癌的早期检测[23]。虽然没有单一的无细胞核小体作为胰腺癌肿瘤标志物优于CA19-9,但联合这些标志物CA19-9可产生高敏感性和特异性。因此,假设有更广泛的检测可行,这些表观遗传标志物在诊断尚无临床症状出现的胰腺癌患者方面可能是有用的。

2.2.3 miRNA miRNA由长约19~25个核苷酸、非编码RNA转录后调控基因所表达。miRNA的下调与多种肿瘤的发生、侵袭、转移有关[24]。miRNA通过下调mRNA来调控基因表达,从而减少基因转化为效应蛋白。由于miRNA是从DNA转录的,它们受DNA甲基化和组蛋白乙酰化调节。因此,miRNA和表观遗传控制形成反馈回路以维持正常的细胞信号转导[25]。SCHULTZ等[26]的一项研究确定了2种全血中的诊断miRNA芯片,它们能够在一定程度上区分健康人和胰腺癌患者,与REN等[27]研究结果一致。同时REN等[27]还发现miR-196a的表达水平与胰腺癌直径呈明显相关性。这提示miRNA可能成为早期胰腺癌诊断的可靠肿瘤标志物,当然在广泛临床使用之前,还需要进一步验证。

2.2.4 无细胞肿瘤DNA 无细胞核酸包括无细胞DNA,是另一种基于液体活检的新技术,已被用于胰腺癌的研究。对胰腺癌患者的初步研究表明,无细胞DNA的变化可出现在常规影像学改变之前[28]。如果这在一项正在进行的研究中得到验证,无细胞DNA有望成为临床决策和临床研究的敏感性、特异性和非侵入性工具。

2.3 其他生物标志物 其他作为PDAC诊断的生物标志物包括抗体、代谢产物、基因突变、循环肿瘤细胞和口腔微生物组等[29],如补体13[30]、离子结合蛋白1[31]等,包括基因标志物。胰腺癌的发生是多基因逐步积累的结果[32],同时在几乎所有的胰腺癌前病变中均可识别KRAS基因突变,如胰腺上皮内瘤样病变、导管内乳头状黏液性肿瘤和黏液性囊性肿瘤[33-36],这提示基因标志物在胰腺癌的早期诊断中存在巨大前景。但是,这些新型生物标志物是否能代替CA19-9用于临床检测胰腺癌,甚至是早期胰腺癌还需进一步验证。

综上所述,胰腺癌是一种预后极差的致命疾病,尤其是在晚期诊断时。目前,还没有适合一般人群的有效筛查方法。在早期阶段检测胰腺癌主要集中在高危人群,包括胰胆管成像、ERCP等。这些影像学检查的成本和侵入性使得这种策略不能用于中度风险个体(如成年发病糖尿病患者)和普通人群。虽然许多生物标志物仍在发展初期,但初步的研究结果是有希望的,表明这些方法可能会在未来改进和促进胰腺导管腺癌的早期检测。同时,非生物标志物联合生物标志物进行胰腺癌早期检测也在发展中。如鉴于95%胰腺癌患者均存在KRAS2基因突变,已尝试使用PET和突变型KRAS2肽核酸突变KRAS2基因激活图像[37-38]。相信随着影像学技术和胰腺癌相关肿瘤标志物的发展,结合胰腺癌高危人群的随诊,胰腺癌的早期诊断和整体预后能够有效改善。

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