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揪出潜藏的癌细胞这些生物标志物是“好帮手”

2020-09-08 13:25:10 来源:科技日报

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电影《黑豹》主演患结肠癌去世,《新警察故事》导演因鼻咽癌去世,为什么他们的病情没在早期被发现?癌症早筛距离我们到底有多远?

9月7日,因结肠癌去世的漫威电影《黑豹》主演查德维克·博斯曼的追悼会在美国洛杉矶举行;因鼻咽癌去世的《新警察故事》导演陈木胜的追思会在9月4日晚举行……近来,多位知名人士的早逝让人感到惋惜痛心,同时也带来很多思考。

随着肿瘤治疗手段的进步,很多肿瘤的5年生存率已非常高,其中就包括结肠癌和鼻咽癌。但值得注意的是,博斯曼和陈木胜在查出肿瘤的时候,都已属中晚期。时至今日,肿瘤仍然以早期发现、早期进行手术切除或药物治疗最为有效。

为此,肿瘤的早期筛查显得尤为重要。“肿瘤标志物检查作为一种简便易行且对人体伤害较小的方法,自1846年本-周蛋白被发现并应用于多发性骨髓瘤的诊断和治疗以来,众多后续发现的肿瘤标志物被广泛应用于肿瘤的筛查、诊断、预后评估、疗效监测、复发预测等环节。”南开大学生命科学学院教授张晓东表示,虽然目前肿瘤标志物检查的敏感性、特异性及稳定性还做不到那么完美,但它的确是辅助临床的“好帮手”。

更多新物质加入肿瘤标志物“大家庭”

肿瘤标志物是在肿瘤发生和增殖过程中,由肿瘤细胞本身合成、释放或由机体对肿瘤细胞反应而产生的标志肿瘤存在和生长的一类物质。它可以客观地、特异性地反映肿瘤的发生和发展进程。在人体的血液、体液、组织或细胞中都可检测到。

“目前已经命名的肿瘤标志物达100多种。”张晓东介绍,临床上比较常用的有肝癌肿瘤标志物甲胎蛋白AFP,肺癌肿瘤标志物CA211、NSE,消化道肿瘤标志物CA199、CA242,胃癌肿瘤标志物CA724,女性肿瘤标志物CA125,男性肿瘤标志物PSA、PAP等。

“这100多种标志物又分为胚胎抗原、糖类蛋白、肿瘤相关酶、激素、细胞角蛋白等几大类。像CA开头的都属于糖类抗原,PSA、NSE属于肿瘤相关酶,AFP则属于胚胎性抗原。”张晓东说,近几年一些新标志物也进入科学家们的研究范畴。microRNA甲基化、环状RNA(circRNA)、表观遗传分子等都是目前学术界比较前沿的肿瘤标志物。

microRNA是一种由21—22个核苷酸组成的非编码小RNA,科学家们发现它在癌组织中异常表达,并且能在体液中稳定存在,可作为癌症的有效生物标记。

环状RNA是具有闭合环状的特殊结构的非编码RNA分子,研究人员发现,不同类型的癌组织具有不同的环状RNA的表达谱, 同一环状RNA在不同类型的癌组织中的表达情况也不尽相同。“目前研究较多的是ciRS-7(CDR1as), ciRS-7在肝癌、宫颈癌和恶性胶质瘤的癌组织中都存在差异性表达。cir-ITCH与食管癌、结直肠癌和肺癌也有着密切关系。”张晓东说。

此外还有使用表观遗传分子作为肿瘤标志物,如DNA甲基化。对此张晓东解释,DNA甲基化会在多种类型癌症中频繁发生,趋于关闭多种抑癌基因的表达。通过检测DNA甲基化的变化,可推测出患癌的概率高低。而且对于临床诊断,DNA标志物比RNA标志物更可靠、更稳定。

“虽然这些新的肿瘤标志物也存在各自的‘短板’,但它们的出现,拓展了肿瘤标志物的检测种类。”张晓东认为,未来多种肿瘤标志物联合检测,将能提高检测的灵敏性,帮临床医生更早诊断出癌症。

多项技术为肿瘤精准检测保驾护航

“肿瘤标志物的准确检出,离不开检测技术的发展,目前已有多项生物技术应用于肿瘤标志物的检测。”张晓东介绍,这包括化学发光免疫分析、酶联免疫吸附试验、免疫传感器、蛋白组学、液体活检、分子生物学方法等。

“其中化学发光免疫分析是目前临床常

用和较为成熟的肿瘤标志物检测技术,其利用化学发光物质作为标记物,根据发光信号的强度来判断待测物质的量。随着技术发展,将电化学技术和化学发光相结合检测肿瘤标志物,可提高检测的特异性和准确性。”张晓东说。

除此之外,酶联免疫吸附试验也是一项临床上已普及的检测技术。这一技术将抗原或抗体包被于固相支持物上,将酶标抗原或抗体加入抗原抗体复合物中,通过底物使酶显色来达到检测目的。“不同的研究人员会采用不同的酶联免疫吸附试验策略,如使用单克隆或多克隆抗体及嵌合抗体来开发肿瘤标志物检测试剂盒。”张晓东介绍,酶联免疫吸附试验不仅适用于对单一分析物的测定,在多个分析物同时存在时,同样具有良好的适用性。

“除了以上这两种临床上常用的检测技术,免疫传感器一直备受肿瘤研究者关注和青睐。”张晓东解释,将特异性免疫反应与生物传感技术相结合形成的生物传感器,其生物识别部分来自抗原与抗体的特异性识别和结合作用,通过理化换能器和信号放大装置将生物信号转变为电信号用于检测。不过目前免疫传感器大部分处于试验阶段,随着技术不断成熟,有望用于检测肿瘤标志物。

蛋白组学也在近年兴起,这种检测技术以蛋白质为核心,对蛋白质的表达模式和功能模式进行研究。蛋白组学技术具有高通量、微型化、自动化的优势,为肿瘤标志物的研究提供了良好的平台。“不过这种技术检测成本昂贵、对技术人员操作要求高,所以目前也没被应用于临床。”张晓东说。

肿瘤早筛研发目标——敏感、特异、稳定

“肿瘤标志物的检测对于早期发现无症状微灶肿瘤、预测预后、疗效评价等具有重要意义。”张晓东介绍,X射线、超声波或者CT等传统的影像学检查,当肿瘤直径小于1厘米时,很难被发现。但如果进行血清肿瘤标志物检测,在肿瘤仅1微克大小时,就可以敏感地检测到相关的肿瘤标志物,所以它比影像学检查能更早检测到肿瘤。

“当发现某种标志物升高,可以进一步进行多种标志物的联合检查。而后再反过来通过更高级别的影像学检查有的放矢地进行排查,不让早期肿瘤成为‘漏网之鱼’。”张晓东说。

肿瘤标志物检测,对于肿瘤的鉴别诊断和分期也非常有意义。肿瘤标志物常用于鉴别肿瘤是良性还是恶性。由于血清的肿瘤标志物升高水平和肿瘤大小及恶性程度有关,定量的检测可以有助于临床分期和鉴别诊断。

此外,对肿瘤的预后判断、疗效监测,检测肿瘤标志物也非常有意义。“大部分的肿瘤标志物的检测值和肿瘤治疗的效果是相关的,比如手术后,肿瘤标志物的检测值会明显下降。”张晓东介绍,肿瘤标志物水平还可以作为肿瘤是否复发的指标。比如乳腺癌、结肠癌,在初诊的时候肿瘤标志物水平可能并不一定很高,但是在肿瘤复发时会升高。

虽然肿瘤标志物的作用毋庸置疑,但目前为止还没有哪一种肿瘤标志物的准确率能达到100%。一种肿瘤标志物可能与多种肿瘤相关,可在良性的肿瘤或胚胎组织中存在,也会在身体出现炎症时升高,甚至正常组织中也存在。由于肿瘤标志物不是100%的特异和敏感,因此检查结果会出现假阳性或假阴性。此外,任何化验都存在一定的误差,而且检测机器、检测方法和检测所使用的试剂都可能不同,这会带来一定的误差,甚至也有误诊的可能性。

张晓东表示,不管使用何种材料,使用何种方法,提高检测的敏感性、特异性及稳定性永远是肿瘤标志物研发所追求的目标。这需要发现大量灵敏度或特异性更高的标志物,同时在检测方法上也要紧跟临床需求不断发展。

目前不同检测方法均有其优势与不足,如何对不同方法进行整合,提高肿瘤标志物的检测能力,是研究者们需关注和探索的问题。此外,在肿瘤早期检出低含量肿瘤标志物,永远是临床肿瘤诊断的追求。

“如果未来检查肿瘤标志物更方便,在家就能检测出明确的结果,那么肿瘤的早发现,以及肿瘤治疗后防止复发将成为可能。”张晓东表示,虽然目前还有很多难题需要解决,但是科研人员一直在朝着这个方向努力,相信未来一定会有这样的技术、产品问世。

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