
第6节 腹部肿瘤标志物
在肿瘤的研究及临床实践中,早期发现和诊断至关重要。肿瘤标志物在肿瘤普查、诊断、判断预后和转归、评价治疗效果和高危人群观察等方面具有较大使用价值。随着分子生物学和免疫学的发展,以及对肿瘤早期诊断的重视,肿瘤标志物的研究有了很大进展。
一、肿瘤标志物的概念及分类
肿瘤标志物(tumor marker)系指由肿瘤细胞产生的存在于肿瘤组织或分泌至体液中,或因肿瘤细胞刺激而由宿主细胞产生的与肿瘤性质相关的物质。这些物质不存在于正常成人组织而见于胚胎组织,或在肿瘤组织中其含量超过正常含量,其存在有助于了解肿瘤的组织起源和细胞分化,从而可以帮助肿瘤的诊断、判断预后及指导治疗。理想的肿瘤标志物是:①特异性强;②灵敏度高;③其表达量或血中水平与肿瘤组织发展或大小呈正相关。
目前,常见的肿瘤标志物可分为以下几类。
1.肿瘤胚胎性抗原标志物
指人类发育过程中,原本只在胎盘期才具有的蛋白质物质,应随胎儿的出生,其合成和分泌逐渐停止;而在肿瘤状态时,机体重新合成和分泌这些蛋白,如甲胎蛋白、癌胚抗原等。
2.糖类标志物
为肿瘤细胞表面的抗原物质或肿瘤细胞所分泌的物质,又称为糖类抗原(carbohydrate antigen,CA),如CA125、CA19-9等。
3.酶类标志物
肿瘤细胞代谢旺盛,细胞通透性增加或诱导其他细胞和组织产生异常含量的酶,如神经元特异性烯醇化酶、前列腺特异性抗原等。酶的改变既是肿瘤恶性生长的分子基础,又是评价恶性和衡量分化的指标。
4.激素类标志物
指有分泌激素功能的细胞癌变时分泌激素量发生异常,或在正常情况下不能分泌激素的细胞转化为肿瘤细胞后所生成的激素。
5.基因类标志物
包括癌基因和抑癌基因,如ras、c-myc、nm23、p53等。
二、肿瘤标志物的选择
选择适当的标志物是肿瘤检测的重要条件,近年来肿瘤标志物的不断发现,为肿瘤诊断等提供了有利条件。以下对常用的几种标志物作一简要介绍。
1.细胞角蛋白(cytokeratin,CK)
角蛋白是1968年由Isikania等首先发现的,属于中微丝蛋白家族,是细胞骨架蛋白的一种,存在于正常上皮细胞及上皮来源的肿瘤细胞内,在多种肿瘤患者血液中亦可见细胞角蛋白增加。根据分子量和等电点可分为20个亚型,其中CK18、CK19、CK20常作为消化道癌如胃癌、结肠癌早期诊断及微转移检测的指标。在细胞恶性转化时,各类微丝的形态相当保守,故依其特别型对肿瘤进行分类,对临床组织学诊断具有一定价值。
2.癌胚抗原(carcinoembryonic antigen,CEA)
CEA为多糖蛋白复合体,属于免疫球蛋白超家族,编码基因定位于19号染色体,1965年Gold等首先自人结肠癌组织中发现。CEA偶见于良性上皮性肿瘤及癌前病变组织中,而在肿瘤组织中有大量表达。在胃肠道肿瘤中均可见CEA的升高,且与大肠癌Duke分期相关。但因某些良性病变也可引起CEA升高,可结合其他指标和细胞学检查。CEA也与预后及转移有关,对于疗效观察和预后判断有较大的临床价值。
3.甲胎蛋白(alpha-fetal protein,AFP)
1956年,Bergstrand和Czar在人胎儿血清中发现一种胚胎专一性甲种球蛋白,以后证实为AFP。甲胎蛋白主要由胚胎卵黄囊细胞、胚胎肝细胞、胎儿肠道细胞合成,是一种糖蛋白,分子量为70kDa,编码基因定位于染色体4q11~12。1964年,首次发现肝细胞癌患者血清中可测得AFP。AFP常用于原发性肝癌的鉴别诊断,对胃癌及胰腺癌等肿瘤的治疗监测亦有重要临床价值。某些非恶性肝脏病变如肝硬化时亦可见AFP升高,故与其他指标联合监测更为准确。
4.CA19-9
1979年,Koprowski等以结肠癌细胞免疫小鼠制备了单克隆抗体116NS19-9,其所识别的抗原称为CA19-9。CA19-9是一种糖类抗原,与内皮细胞表面受体结合,其功能与癌细胞浸润和转移有关,在消化道腺癌中明显升高,阳性率以胰腺癌为最高。
5.p53
野生型p53是一种抑癌基因,位于17p13.1,含有11个外显子和10个内含子,编码293个氨基酸的蛋白,是一种核磷蛋白。该蛋白不仅参与细胞周期的调控,还具有诱导细胞凋亡的功能。正常细胞内的p53蛋白半衰期短,使野生型p53含量很低。但在肿瘤细胞内p53蛋白表达量往往增加,主要是由于p53基因发生点突变。迄今发现,在多达50%~60%的人体肿瘤中发生了p53的突变或缺失,如乳腺肿瘤、胃肠道肿瘤及呼吸道肿瘤等,且多发生于癌变的晚期,干扰野生型p53的功能,抑制细胞凋亡,允许DNA损伤的细胞进入细胞周期,这也是很多肿瘤对放、化疗不敏感的原因之一。
6.ras基因家族
ras基因与人体肿瘤的关系极为密切,在很多肿瘤中都能检测到ras基因的活化,也是第一个被克隆成功的癌基因。ras基因家族共有3个成员,即H-ras、K-ras和N-ras,ras基因产物是生长信号转导的中介物。1982年第一次从膀胱癌细胞株T24分离并克隆出H-ras后,随即证明H-ras激活的原因仅仅是第12密码子的点突变。以后相继从不同肿瘤的细胞株或标本中检测出第13、19、61密码子的点突变,当前较为一致的观点是ras基因的点突变与肿瘤的形成有密切关系。已在多种肿瘤中检测到ras基因的突变,如大肠腺癌中K-ras的突变率为50%,胆管腺癌和胰腺癌中达90%。
7.myc基因家族
myc基因家族包括有c-myc基因、N-myc基因和L-myc基因,myc基因具有高度保守性,3种myc蛋白都位于细胞核内,为转录调节因子。myc基因通过过度表达和高度扩增参与了肿瘤的形成过程,扩增的程度可能还与肿瘤的发展密切相关。
8.端粒酶活性
端粒酶为核蛋白酶,主要成分为RNA和蛋白质,含有引物特异的识别位点,能以自身RNA为模板,合成端粒DNA序列,加到染色体末端。在大多数正常体细胞中不能检测出端粒酶活性,只有在胚胎细胞和生殖细胞中有不同水平的端粒酶活性,而在肿瘤细胞中却有异常的端粒酶活性表达。近年来,众多学者通过对不同组织来源肿瘤的端粒酶活性进行研究,发现至少有80%以上的肿瘤组织中有端粒酶活性表达,而在癌旁组织和相应正常组织中不能检出。端粒酶阳性率低于10%,说明端粒酶活性与恶性肿瘤之间有很密切的关系,所以检测肿瘤组织的端粒酶活性可成为恶性肿瘤的诊断指标之一。端粒酶活性还与肿瘤患者的预后有一定相关性,目前端粒酶活性和端粒长度的改变已广泛用于临床上对各种恶性肿瘤的诊断和预后评估。
三、肿瘤标志物检测技术简介
目前肿瘤标志物的检测技术主要有以下几类。
1.免疫学技术
主要利用抗原抗体反应来定位组织或细胞内的抗原成分,根据标记物的不同,可分为酶免疫测定(EIA)、荧光免疫测定(FIA)和放射免疫测定(RIA)。
2.分子生物学技术
利用现代分子生物学技术直接探查基因的存在或缺失,从而对肿瘤做出诊断。目前应用较多的有Southern杂交、Northern杂交、点杂交、原位杂交、限制性片段长度多态性(RFLP)和聚合酶链式反应(PCR)。
3.生物芯片技术
在基片表面有序地点阵排列一系列位置固定的、可寻址的识别分子,与待分析样品反应的结果用核素法、化学荧光法或酶标法等显示,然后用精密的扫描仪或CCD摄像技术记录,通过计算机软件分析、综合成可读的信息,包括基因芯片、蛋白芯片和组织芯片。
四、肿瘤标志物的研究展望
理想的肿瘤标志物应是特异性强、灵敏度高、与肿瘤的发展或大小相关,目前临床应用的肿瘤标志物均未完全达到上述要求;同时,在肿瘤标志物检测中假阳性与假阴性问题仍会出现。科学地评价肿瘤标志物的临床价值,并进一步发展肿瘤标志物的研究,是亟待解决的问题。
首先,加强基础研究,寻找新的肿瘤标志物。如目前应用较广的CA系列和AFP均为糖蛋白,研究表明应用各种糖链异质体作为标志,特异性比单纯测定糖蛋白浓度要好。
其次,加强肿瘤基因标志的研究。分子生物学技术的进步、人类基因组计划的实施均为肿瘤基因标志的开发和应用创造了十分有利的条件。寻找特异性肿瘤基因标志进行基因诊断,对于早期发现具有重要意义,并可在患者临床表现之前预测肿瘤的易感性。
为提高测定的灵敏度,还要开发或引进新的检测技术。目前,标记免疫技术、流式细胞技术、生物芯片等大大推动了肿瘤标志物测定技术的发展。此外,肿瘤早期诊断中,多指标联合检测以及定期动态监测有利于提高检测的灵敏度和特异性。
总之,肿瘤标志物的研究是一项多学科综合性课题,随着临床检测自动化、各种PCR技术、DNA测序、生物芯片等迅速发展,以及对肿瘤标志检测的科学性、规范性不断总结,肿瘤标志物的研究水平和临床应用必将有进一步提高和发展,在肿瘤预防、诊断和治疗中发挥更大作用。
(张 鹏 李 慧)