血清腫瘤標(biāo)志物譜及趨化因子蛋白譜提高肺癌早期診斷及預(yù)后預(yù)測的臨床研究.pdf

1、肺癌已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)死亡率最高的惡性腫瘤，同時研究證明吸煙是促進(jìn)肺癌發(fā)生的主要危險因素。研究肺癌發(fā)病的分子病理機制并發(fā)現(xiàn)肺癌特異的生物標(biāo)志物成為目前肺癌臨床研究和轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究的重點，進(jìn)一步為肺癌個體化治療提供更多的依據(jù)。生物標(biāo)志物被定義為“一種具有可以被客觀測量和評價正常生理過程、病理過程，或?qū)χ委煾深A(yù)的藥理/藥效學(xué)反應(yīng)的指標(biāo)”，具體的檢測方法包括免疫組化(組織中原位的表達(dá))；基因變異(包括基因的擴增、突變和重排)；單核苷酸多態(tài)性檢測

2、(single nucleotide polymorphisms，SNP)以及廣譜的或靶向的基因和蛋白的表達(dá)分析。
　　 在肺癌早期診斷方面，低劑量螺旋計算機斷層掃描(low dose spiralcomputerized tomography，LDCT)篩查雖然可以提示放射科醫(yī)生和肺科醫(yī)生發(fā)現(xiàn)大多數(shù)肺內(nèi)的小結(jié)節(jié)，但是無法判斷是否是早期肺癌，同時往往存在假陽性。即使結(jié)合了正電子發(fā)射型計算機斷層掃描顯像(positron emis

3、sion computedtomography，PET)和非開胸手術(shù)活檢等檢查，其真陽性，即敏感性仍較低，并且增加了一定手術(shù)風(fēng)險。但是通過聯(lián)合分子生物學(xué)的檢測技術(shù)，來輔助影像學(xué)的檢查，可以顯著提高肺癌早期診斷的特異性。這些生物標(biāo)志物包括檢測外周血清中特定的腫瘤標(biāo)志物，或呼出氣體揮發(fā)性有機化合物(volatile organic compounds，VOCs)及呼出氣冷凝液(exhaled-breath condensate，EBC)的檢

4、測。在一項我們的臨床研究中發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合目前己知的腫瘤標(biāo)志物[癌胚抗原(carcino-embryonicantigen，CEA)、鱗狀細(xì)胞癌抗原(squamous cell carcinoma，SCC)、細(xì)胞角蛋白19的片段(cytokeratin19 Fragment，Cfyra21-1)]，與一種新型的腫瘤標(biāo)志物，胃泌素釋放肽前體(pro-gastrin releasing peptide，ProGRP)，可以提高肺癌診斷的敏感性和特

5、異性，這種新的方法，可以幫助臨床醫(yī)生，診斷一些在CT影像中存在疑問的肺癌患者。類似的，通過針對呼出氣體分子學(xué)檢測的運用，也可以提高影像學(xué)檢查的有效性。
　　 在肺癌治療效果方面，生物標(biāo)志物變得尤為重要。在肺癌患者中，目前對單次化療或抗腫瘤藥物治療的反應(yīng)率普遍低于其它疾病的治療效果。另外，化療藥物的有效濃度往往接近甚至與毒性濃度重合。因此，針對肺癌患者進(jìn)行分層，同時篩選出對特定治療方案最為敏感的人群，對患者和醫(yī)生而言都具有非常重要

6、的臨床價值。目前分子靶向藥物的臨床運用，便是運用了生物標(biāo)志物篩查的方法，來預(yù)測患者對特定藥物的治療效果[包括反應(yīng)率、無進(jìn)展存活時間(progressionfree survival，PFS)和總生存時間(overall survival，OS)]。例如通過表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor，EGFR)基因突變的檢測，可以從肺癌患者中篩選出一小部分具有該基因位點突變的人群，與其他肺癌患者相比

7、，這類患者對于酪氨酸激酶抑制劑(tyrosine kinase inhibitor，TKI)的治療具有更高的敏感性。目前，該項檢查已被列入肺癌臨床治療的推薦指南中。與此同時，其它的一些生物標(biāo)志物，例如K-RAS基因突變、EML4/ALK基因突變及針對抗血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)治療的生物標(biāo)志物等，仍在繼續(xù)研究中，以獲取更多的具有信服力的臨床證據(jù)。在不久的將來，通過生

8、物標(biāo)志物的研究還將為我們提供開發(fā)新藥的信息和依據(jù)，從而降低研發(fā)的經(jīng)濟(jì)和時間成本。
　　 從系統(tǒng)生物學(xué)的角度來看，目前許多基于以往關(guān)于蛋白功能網(wǎng)絡(luò)研究結(jié)果的數(shù)據(jù)庫，已被免費公開，可以供我們使用。通過計算機數(shù)學(xué)模型的運用，在這些數(shù)據(jù)庫中篩選出具有較高癌變相關(guān)值的網(wǎng)絡(luò)蛋白譜。在之前的研究中發(fā)現(xiàn)了三種類型的生物標(biāo)志物，包括與腫瘤細(xì)胞生長相關(guān)的生物標(biāo)志物，例如絲裂原活化蛋白激酶家族中(mitogen-activated protein k

9、inases，MAPK)，MAPK1(ERK2)、MAPK3(ERK1)及MAPK14(p38α)；SMAD蛋白家族(SMAD1、SMAD2、SMAD3和SMAD4)；受體酪氨酸激酶(receptor tyrosine kinase，RTK)中的EGFR、成纖維細(xì)胞生長因子受體(fibroblast growth factor receptor1，F(xiàn)GFR1)和胰島素受體(insulin receptor，INSR)；轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子中的C

10、REBBP、CTNNB1(β-連環(huán)素)、E2F1和MYC。與腫瘤細(xì)胞存活相關(guān)的生物標(biāo)志物，包括TP53(p53)、TRAF6、BRCA1、SP1、絲氨酸/蘇氨酸激酶(serine/threonine-specific protein kinase，AKT)及CSNK2A1(CK2)。以及與腫瘤細(xì)胞遷徙相關(guān)的生物標(biāo)志物，包括PTK2(FAK)、TSC2、PLCG1和Ezrin。
　　 本課題通過在兩個肺癌患者隊列的研究，分別利用血

11、清腫瘤標(biāo)志物譜或血清趨化因子蛋白譜測定的方法，來尋找在肺癌早期診斷及預(yù)后預(yù)測中具有重要作用的生物標(biāo)志物。另外，本課題在分析了我國導(dǎo)致肺癌診斷周期(diagnostic lead time，DLT，定義為從癥狀出現(xiàn)到臨床診斷的時間)延長的潛在因素，并首次建立了一套肺癌患者數(shù)字化臨床評估系統(tǒng)(digital evaluation score system，DESS)，用來將臨床上描述性的信息轉(zhuǎn)換為臨床生物學(xué)信息。通過蛋白質(zhì)組學(xué)和臨床數(shù)據(jù)的相

12、互整合，我們發(fā)現(xiàn)了一組肺癌生物標(biāo)志物，具有較高的敏感性和特異性，并且可以顯著減少肺癌的診斷周期。
　　 第一部分血清腫瘤標(biāo)志物譜在具有肺癌相關(guān)癥狀和高危因素的肺癌患者隊列中早期診斷的作用
　　 目的：本研究使用一組肺癌特異性指標(biāo)譜為臨床醫(yī)生提供診斷信息，以便鑒別診斷小細(xì)胞肺癌(small cell lung cancer，SCLC)和非小細(xì)胞肺癌(non-smallcell lung cancer，NSCLC)患者。

13、r>　　 方法：測定89名具有肺癌高危因素的健康對象、12名小細(xì)胞肺癌和52名非小細(xì)胞肺癌患者血清中ProGRP、CEA、SCC和Cyfra21-1四種腫瘤標(biāo)志物指標(biāo)。診斷周期的資料，通過針對所有研究對象進(jìn)行面談獲得。
　　 結(jié)果：小細(xì)胞肺癌患者的ProGRP顯著升高(p<0.0001)，腺癌患者CEA顯著升高(p<0.0001)，而鱗癌患者SCC和Cyfxa21-1均顯著升高(p<0.0001)。分別對各指標(biāo)進(jìn)行界限值的設(shè)定

14、，其中ProGRP為300 pg/mL，CEA為7.3 ng/mL，SCC為3ng/mL以及Cyfra21-1為6.5ng/mL。以ProGRP診斷小細(xì)胞肺癌的敏感性和特異性分別為75％和100％。通過加入ProGRP的運用，可以增加目前診斷NSCLC的腫瘤標(biāo)志物譜的特異性(從88.1％上升至94.1％)，并保持敏感性維持不變(75％)。在64名肺癌患者中，因患者因素導(dǎo)致的診斷周期的中位數(shù)為17天(四分位區(qū)間為2-33天)，在醫(yī)療系統(tǒng)中

15、的診斷周期為18天(四分位區(qū)間為14-33天)。僅有78.1％的肺癌患者可以通過CT檢查得到陽性結(jié)果，而通過聯(lián)合運用這四種生物標(biāo)志物，發(fā)現(xiàn)了8例臨床CT假陰性的NSCLC患者，這些病例可能在臨床上會造成診斷周期的延長。
　　 結(jié)論：研究所采用的這組血清腫瘤標(biāo)志物譜提高了在高危健康人群中(除腎衰患者外)篩查肺癌的特異性，同時也提高了在具有惡性腫瘤患者中診斷肺癌的敏感性。通過在臨床中使用該組生物標(biāo)志物譜，將可能縮短我國基層醫(yī)療機構(gòu)和

16、?？漆t(yī)院針對肺癌的診斷周期。
　　 第二部分血清趨化因子蛋白譜在非小細(xì)胞肺癌患者中對肺癌發(fā)生與預(yù)后的影響
　　 目的：炎癥在肺癌的發(fā)生和發(fā)展中起到重要的作用。本研究通過多重血清細(xì)胞因子的定量測定和分析，旨在發(fā)現(xiàn)可以預(yù)測接受化療的非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)患者預(yù)后的生物標(biāo)志物。
　　 方法：收集健康非吸煙志愿者的血清標(biāo)本(14例)，及NSCLC患者(50例，女性14例，男性36例，平均年齡58.0±11.4歲；36

17、例腺癌，臨床分期Ⅰ，Ⅲ和Ⅳ期；和14例鱗癌，臨床分期Ⅰ至Ⅳ期)在入院當(dāng)天診斷前采集血清標(biāo)本。5例Ⅳ期腺癌患者在第2次和第3次入院時重復(fù)采樣，以獲得第1次和第2次化療后的血清樣本(即在首次診斷治療后的第21天和第42天)。應(yīng)用多重細(xì)胞因子免疫檢測方法同時檢測40種細(xì)胞因子的表達(dá)情況，通過肺癌臨床生物信息量表采集臨床信息并轉(zhuǎn)換為數(shù)字的患者臨床信息，所有的患者均完成長達(dá)2年的生存周期的隨訪。應(yīng)用成組t檢驗及Mann-Whitney U檢驗比較

18、40種細(xì)胞因子在不同類型肺癌患者血清中表達(dá)情況的差異，使用Mann-Whitney U檢驗比較各組肺癌患者間數(shù)字化信息量表數(shù)值，并用Stepwise多因素回歸分析及Kaplan-Meier生存分析判定影響非小細(xì)胞肺癌生存預(yù)后的獨立相關(guān)危險因素。
　　 結(jié)果：在檢測的40種炎癥細(xì)胞因子，13種細(xì)胞因子在所有的肺癌患者中與健康對照組之間存在顯著差異，18種細(xì)胞因子在腺癌患者中與健康對照組之間存在顯著差異，11種細(xì)胞因子在鱗癌患者中與

19、健康對照組之間存在顯著差異。在Ⅳ期腺癌患者中發(fā)現(xiàn)，有9種細(xì)胞因子在接受化療前和第一次化療后之間存在顯著差異，有13種細(xì)胞因子在接受化療前和第二次化療后之間存在顯著差異。數(shù)字化臨床評估系統(tǒng)(DESS)檢測發(fā)現(xiàn)，在“原發(fā)腫瘤引起的癥狀”分值中，腺癌與鱗癌患者中具有顯著差異(p=0.005)。在29例腺癌患者(臨床分期ⅢB和Ⅳ期)中，血清中高表達(dá)單核細(xì)胞趨化因子4(monocyte chemoattractant protein4，MCP-4

20、)、人生長調(diào)節(jié)致癌基因(growth-regulated oncogcne，GRO)、胸腺表達(dá)趨化因子(thymus expressed chemokine，TECK)和巨噬細(xì)胞刺激蛋白α(macrophage stimulating proteinα，MSPa)組的患者較正常表達(dá)組的患者具有較高的死亡風(fēng)險，相反地，高表達(dá)可與糖蛋白D競爭皰疹病毒進(jìn)入T細(xì)胞位點的TNF樣誘導(dǎo)蛋白(lymphotoxin-like inducible pr

21、otein that competes withglycoprotein D for herpesvirus entry on T cells，LIGHT)、皮膚T細(xì)胞虜獲趨化因子(cutaneous T-cell attracting chemokines/CCL27，CTACK)、趨化因子配體28(C-C motif ligand28，CCL28)和白介素-29(interleukin-29，IL-29)組的患者較正常表達(dá)組的患者具