肺癌是目前嚴重威脅人類健康的惡性腫瘤,其死亡率居所有惡性腫瘤之首[1]。我國流行病學數據顯示:2015年我國有73萬新發(fā)肺癌病例,占所有新發(fā)腫瘤病例的17%,2015年約61萬人死于肺癌[2]。肺癌的篩查多依靠影像學檢查,其診斷“金標準”為組織病理學。肺癌通常分為兩種類型,即小細胞肺癌(smallcelllungcarcinoma,SCLC)和非小細胞肺癌(non-smallcelllungcarcinoma,NSCLC),分別占肺癌患者人數的15%和85%[3,4],但近年來SCLC的發(fā)病率在新發(fā)的原發(fā)性肺癌中呈上升趨勢。肺癌的預后與病理類型、疾病分期密切相關。由于SCLC起病隱匿、惡性程度高、生長迅速、易早期轉移,患者出現癥狀時多為晚期,預后較差。如果患者能在ⅠA1期被診斷,那么SCLC患者的2年生存率可提高至93%[5]。因此,肺癌的早期發(fā)現、早期診斷、早期治療是提高臨床療效和患者生存率的關鍵。
腫瘤生物標志物涵蓋了大部分臨床醫(yī)療應用的生物分子,包括蛋白質、基因物質,如DNAs、甲基化DNAs、RNAs、微小RNAs(miRNAs)、低聚糖、脂質、代謝物等[6]。本文就目前較常用的幾種SCLC腫瘤生物標志物的現狀及應用進展作一綜述。
1、血清腫瘤標志物在SCLC中的臨床應用
常用的SCLC相關血清腫瘤標志物有神經元特異性烯醇化酶(neuron-specificenolase,NSE)、胃泌素釋放肽前體(pro-gastrin-releasingpeptide,ProGRP)以及組織多肽特異性抗原(tissuepolype-ptidespecificantigen,TPS)[4,6-10]。
NSE是一種參與糖酵解途徑的烯醇化酶,其催化2-磷酸甘油酸裂解生成水及烯醇式磷酸丙酮酸,主要存在于神經內分泌組織中。在與神經內分泌組織起源有關的腫瘤中,如視網膜母細胞瘤、神經母細胞瘤、嗜鉻細胞瘤、胰島細胞瘤等,患者血清NSE水平明顯升高;在某些良性疾病中NSE水平亦可升高。
胃泌素釋放肽(gastrin-releasingpeptidereceptor,GRP)是一種涉及人類多種生理和病理生理過程的重要調節(jié)分子,其作為一種胃腸激素,是兩棲動物蛙皮素在哺乳動物中的對應物,廣泛分布于哺乳動的物神經系統(tǒng)、胃腸道、肺及呼吸道中,由于其半衰期僅為2分鐘,故不可能測量血液中的GRP。ProGRP是GRP的穩(wěn)定前體結構,因此可作為臨床上評價SCLC的腫瘤標志物。一項國際多中心臨床研究建立了健康人群ProGRP的參考范圍,其血清和血漿檢測結果具有良好的一致性,并發(fā)現ProGRP在SCLC和良性肺部疾病患者中的水平分布存在顯著差異[11]。
TPS是細胞角蛋白18片段上的M3抗原決定簇。作為反映腫瘤細胞增殖活性的特異性標志物,TPS在正常體細胞中少量表達,而在上皮來源的惡性腫瘤和轉移癌中高表達,但缺乏特異性。血清組織多肽抗原(tissuepolypeptideantigen,TPA)水平與細胞增殖和腫瘤生長速度呈正相關,與組織學類型無關[12]。血清TPA水平與腫瘤分期有關,高水平TPA提示TNM分期晚期。
理想的血清腫瘤標志物應具有較高的臨床敏感性和特異性,不僅有助于癌癥的早期診斷、病理類型的判斷及臨床分期,而且能夠評估治療效果和預后,并指導個體化治療。
1.1、輔助診斷和鑒別診斷
臨床診斷時可通過檢測肺癌相關的腫瘤標志物,協(xié)助原發(fā)性肺癌的診斷和鑒別診斷,并了解肺癌的可能類型。
Molina等[13]的一項包含647例患者的研究顯示,針對SCLC和NSCLC的鑒別,接受者操作特征曲線(receiveroperatingcharacteristiccurve,ROC曲線)顯示ProGRP的曲線下面積(AUC)為0.854,高于NSE的AUC(0.822)。Shibayama等[14]對114例SCLC、142例NSCLC、103例肺部良性疾病患者和108例正常人的血清NSE和ProGRP水平進行研究,發(fā)現ProGRP和NSE診斷SCLC的敏感性分別為64.9%和43.0%(P<0.01);對于局限期SCLC,ProGRP顯示出明顯的優(yōu)勢(56.5%︰20.3%,P<0.01)。Oh等[15]研究顯示,SCLC患者的血清中位ProGRP水平顯著高于NSCLC和其他疾病患者,同時廣泛期SCLC患者的血清中位ProGRP水平顯著高于局限期SCLC患者;在63pg/ml的醫(yī)學決定值水平,ProGRP診斷SCLC的敏感性和特異性分別為85.7%和90.2%;鑒別SCLC與NSCLC以及SCLC與其他肺部疾病的AUC分別為0.930和0.943。
一項薈萃分析結果顯示,ProGRP對SCLC患者診斷的敏感性和特異性分別為71.6%和92.1%[16],提示血清ProGRP是診斷SCLC的一種較好的腫瘤標志物。
單個腫瘤標志物診斷SCLC的價值有限,但多項研究均證實,NSE與ProGRP聯(lián)合應用可提高SCLC的診斷率。Molina等[13]研究顯示,聯(lián)合應用鱗狀細胞癌抗原(squamouscellcarcinomaantigen,SCC-Ag)、ProGRP、NSE、細胞角蛋白19片段(cytokeratin19fragments,CYFRA21-1)和癌胚抗原(carcinoembryonicantigen,CEA)可對不同類型和疾病進程的肺癌患者進行有效診斷;該研究對SCLC的診斷敏感性和特異性分別為79.5%和99.6%。Molina等[17]另一項包含3144例患者的研究顯示,SCLC患者的血清ProGRP和NSE水平明顯增高;ROC分析顯示,NSE和ProGRP鑒別NSCLC和SCLC的AUC分別為0.894和0.861,SCC、CYFRA、CA153、CEA、ProGRP和NSE(至少一項腫瘤標志物異常)聯(lián)合檢測對診斷SCLC的敏感性和特異性分別為96.6%和82.0%,較單個腫瘤標志物顯著提高診斷的敏感性,提示腫瘤標志物的聯(lián)合檢測可以進一步對疾病作出早期診斷。
王慜杰等[18]對SCLC患者治療監(jiān)測的研究報道顯示,SCLC患者血清ProGRP、TPS及NSE水平均顯著高于肺部良性疾病患者和健康對照人群;單項檢測時,以ProGRP的特異性最高,達97%,這有助于對不明確病理類型的肺癌患者進行輔助診斷;聯(lián)合檢測時,ProGRP+TPS+NSE和ProGRP+NSE組合的敏感性均高達92%,對局限期SCLC患者的敏感性也高達89%,有利于SCLC早期診斷;特別值得一提的是,ProGRP+NSE組合的特異性高達92%,臨床診斷價值很高。
Zeng等[19]對于81例NSCLC和31例SCLC患者的研究顯示,SCLC患者血清NSE、ProGRP以及人附睪蛋白4(humanepididymisprotein,HE4)水平均高于正常對照人群,其中ProGRP是鑒別SCLC的最佳腫瘤標志物(AUC為0.848),而HE4是鑒別腺癌的最佳腫瘤標志物(AUC為0.868);ProGRP輔助鑒別NSCLC和SCLC的準確率達90.2%,而當聯(lián)合ProGRP、NSE及HE4時,鑒別NSCLC和SCLC的準確率可提高至93.8%。
1.2、療效觀察和預后評價
惡性腫瘤治療后腫瘤標志物水平的變化與療效之間具有一定的相關性。治療前(包括手術前、化療前、放療前及分子靶向治療前)需要進行首次檢測,選擇對患者敏感的2~3種腫瘤標志物作為治療后療效觀察的指標[8]。治療前腫瘤標志物水平升高,治療后水平降低,常有3種類型:①腫瘤標志物水平下降至參考范圍內或下降95%以上,提示治療有效;②腫瘤標志物水平下降但仍維持在參考范圍以上,提示有腫瘤殘留和(或)腫瘤轉移;③腫瘤標志物水平下降至參考范圍內一段時間后,又重新升高,提示腫瘤復發(fā)或轉移[6]。
Hirose等[20]對178例SCLC患者在化療前后進行了血清ProGRP和NSE水平的研究,結果顯示,在化療有效后復發(fā)患者中,69.3%(70/101)的患者復發(fā)時血清ProGRP和(或)NSE水平升高,但未復發(fā)患者均未觀察到血清ProGRP和NSE水平升高。
Huang等[21]一項針對122例接受化療的SCLC患者的研究顯示,化療2個周期后治療后穩(wěn)定的患者血清ProGRP和NSE水平較治療前均顯著下降,而治療后進展的患者血清ProGRP水平明顯高于治療前;回歸分析顯示,患者生存期與疾病分期、遠處轉移、ProGRP及NSE水平密切相關。
Yonemori等[22]一項針對71例接受預防性腦放射治療的局限期SCLC患者的研究顯示,治療前高ProGRP水平(>46pg/ml)是預測因腦轉移治療失?。≒=0.007)、腦轉移發(fā)生率(P=0.025)以及患者生存期(P=0.009)的重要預測因子。
Oh等[15]研究顯示,在105例SCLC患者中,廣泛期患者的中位總生存期[(6.0±0.7)個月]顯著短于局限期患者[(12.7±4.5)個月](P<0.001),但ProGRP異常組患者[(7.7±1.1)個月]與ProGRP正常組患者[(12.7±0.7)個月]總生存期比較無明顯差異(P=0.195)。
Shafik等[23]一項針對62例肺癌患者的研究顯示,SCLC患者的外周血ProGRP水平高于NSCLC患者;ProGRP正?;颊叩钠骄偵嫫陂L于ProGRP異常患者(17.6個月︰14.9個月);同時,ProGRP正?;颊咂骄鶡o進展生存期長于ProGRP異?;颊撸?.7個月︰4.6個月,P=0.041),提示ProGRP是SCLC療效預測的有效指標。
1.3、復發(fā)監(jiān)測
患者在治療開始后3年內應每3個月檢測1次腫瘤標志物,3~5年內每半年檢測1次,5~7年內每年檢測1次。隨訪中若發(fā)現腫瘤標志物水平明顯升高(超過首次隨訪值25%),應于1個月內復測1次,如果腫瘤標志物水平仍然升高,則提示很可能復發(fā)或轉移[6,8]。
Okusaka等[24]一項針對肺癌患者化療隨訪的研究顯示,超過50%的患者復發(fā)時NSE水平升高。該研究數據顯示,ProGRP對SCLC患者復發(fā)具有較好的預測作用,94%的患者復發(fā)時ProGRP水平升高,且升高的平均時間點較臨床復發(fā)早35天;而NSE可作為SCLC患者復發(fā)后生存期的獨立預測指標,復發(fā)時血清NSE水平升高患者的生存期較NSE水平正?;颊呙黠@縮短(6個月︰14個月,P<0.001)。
Wójcik等[25]研究數據顯示,在接受5個化療周期的SCLC患者中,血清ProGRP水平隨治療的深入而逐漸下降,而NSE和CYFRA21-1水平則呈無規(guī)律波動。
王慜杰等[18]研究報道,血清ProGRP、NSE、TPS水平在治療過程中表現出了不同的變化規(guī)律。血清ProGRP、NSE及TPS水平在治療有效的SCLC患者中均下降,其中ProGRP和NSE水平變化最早;及至后期,患者血清ProGRP水平持續(xù)下降,而NSE水平的變化趨勢則不明顯,血清TPS水平直至第2化療周期結束后才顯著降低。因此,動態(tài)監(jiān)測并綜合分析患者血清ProGRP、TPS及NSE水平,對指導臨床療效監(jiān)測尤為重要。
在2016年世界肺癌大會上,一項口頭匯報的對于SCLC患者化療隨訪的研究顯示,ProGRP可幫助排除患者的疾病進展。ProGRP水平自基線水平下降60%時,判斷患者第2化療周期后出現疾病進展的敏感性可達93.8%;連續(xù)2個化療周期的ProGRP水平變化值預測患者療效的價值進一步增強,AUC可達91.5%。研究還使用患者第1、第2化療周期的ProGRP水平變化值,建立了預測患者疾病進展的模型:如果患者第1化療周期后ProGRP水平下降超過25%,并且第2化療周期后ProGRP水平保持穩(wěn)定或出現任意下降,那么此時經CT證實的患者疾病進展的可能性幾乎為零。研究提示ProGRP是預測患者療效有效的生物指標[26]。
2、循環(huán)腫瘤細胞在SCLC中的應用及展望
隨著臨床醫(yī)學的發(fā)展和實驗室檢測技術的進步,液體活檢在肺癌療效監(jiān)測、預后評估及復發(fā)檢測方面的作用已越來越重要,其對于肺癌的早期發(fā)現、早期診斷的作用也在持續(xù)研究探索中,循環(huán)腫瘤細胞(circulatingtumorcells,CTCs)和循環(huán)游離DNA(circulating-freedeoxyribonucleicacid,cfDNA)檢測已成為肺癌精準醫(yī)療的重要組成部分。
CTCs是指由腫瘤原發(fā)灶或轉移灶進入血液循環(huán)的腫瘤細胞[27]。CTCs在外周血中的存在和循環(huán)被認為是引起腫瘤遠處轉移的主要原因[28]。Hou等[29]針對97例局限期或廣泛期SCLC患者進行的前瞻性研究顯示,治療前CTCs計數≥50CTCs/7.5ml的患者,其中位無進展生存期和總生存期分別為4.6個月和5.4個月;而治療前CTCs計數<50CTCs/7.5ml的患者,其中位無進展生存期和總生存期分別為8.8個月和11.5個月?;?個周期后,CTCs計數<50CTCs/7.5ml的患者,其中位無進展生存期和總生存期(9.6個月和10.4個月)均長于CTCs計數≥50CTCs/7.5ml的患者(均為4.1個月)。
Naito等[30]一項針對51例局限期或廣泛期SCLC患者進行的研究顯示,治療前CTCs計數≥8CTCs/7.5ml的患者總生存期短于治療前CTCs計數<8CTCs/7.5ml的患者(P=0.0014);治療后或疾病復發(fā)時CTCs計數≥8CTCs/7.5ml的患者總生存期短于治療后或疾病復發(fā)時CTCs計數<8CTCs/7.5ml的患者(P=0.0096;P<0.0001)。同時,治療前和治療后CTCs計數均<8CTCs/7.5ml的患者總生存期優(yōu)于治療前CTCs計數≥8CTCs/7.5ml而治療后CTCs計數<8CTCs/7.5ml的患者(P=0.0288),或治療前及治療后CTCs計數均≥8CTCs/7.5ml的患者(P=0.0047)。
Normanno等[31]一項針對60例廣泛期SCLC患者進行的研究顯示,治療前和化療第1周期后高CTCs水平與總生存期無明顯相關性;但是,化療后CTCs計數下降超過89%,與死亡風險顯著相關(HR=0.24,P=0.009)。研究數據證實,SCLC患者化療期間CTCs計數的變化值與化療敏感性密切相關。
一項薈萃分析研究了7項CTCs對于SCLC患者療效預測研究,結果顯示,治療前高CTCs水平與較差的總生存期和無進展生存期相關[32]。
上述研究均提示,CTCs計數可作為SCLC患者療效預測的生物標志物,尤其對于廣泛期SCLC患者的療效預測。
3、循環(huán)游離DNA在SCLC中的應用及展望
cfDNA是在體液中檢測到的核酸片段,其來源有2種:通過細胞死亡被動釋放和細胞分泌主動釋放[33]。目前對于cfDNA在肺癌中的應用研究大多局限于NSCLC,而在SCLC中的應用研究很少。
George等[34]報道了SCLC的突變基因譜,在其檢測的110例SCLC患者中,幾乎所有患者均發(fā)現TP53和RB1雙等位基因失活,同時TP73體細胞基因組重排及NOTCH家族基因失活也是SCLC的基因突變類型。Notch信號通路在調節(jié)肺發(fā)育過程中神經內分泌室的大小發(fā)揮重要作用,其失活可能有助于神經內分泌細胞的惡性轉化。p53功能缺失決定了基因組的不穩(wěn)定性和DNA修復機制改變的情況,這可能是進一步發(fā)展關鍵體驅動累積突變的分子基礎。此外,20%~30%的SCLC患者可發(fā)現MYC家族基因改變,MYC家族基因參與細胞多能性、自我更新的控制和上皮-間質轉化,這些過程均與惡性轉化有關。磷脂酰肌醇3激酶(PI3K/Akt/mTOR)信號通路調節(jié)細胞生長、增殖及多種其他細胞的功能,SCLC的PI3K/Akt/mTOR信號通路的激活與異常細胞增殖及化療耐藥相關[35]。SCLC突變基因的研究為SCLC靶向治療指明了方向。
Fernandez-Cuesta等[33]分析了51例SCLC患者和123例非癌癥對照患者的血漿cfDNA中TP53的突變情況,35.7%的早期SCLC和54.1%的晚期SCLC患者存在TP53突變,而11.0%的非癌癥對照患者也檢測出TP53突變。因此,cfDNA在SCLC中的應用仍需進一步臨床研究探討,隨著檢測分析技術的不斷更新,將會促進SCLC精準醫(yī)療的發(fā)展。
4、新型生物標志物在SCLC中的應用
熱休克蛋白(heatshockprotein,HSP)是保守的胞內蛋白,具有分子伴侶的功能,其主要生理作用是維持細胞內穩(wěn)態(tài)。而70kDaHSP(HSP70)作為HSP家族成員,具有多項胞內和胞外功能。研究證實,HSP70與腫瘤形成有關,其表達增多可能為惡性細胞增加生存優(yōu)勢[36,37]。腫瘤細胞HSP70表達增多,與熱休克轉運因子、p53失活以及某些原癌基因表達增多有關,如HER2、c-Myc等。腫瘤細胞可能通過HSP70與凋亡途徑中的多個組件,以及腫瘤壞死因子-α誘導的細胞死亡的相互作用,來避免細胞壞死[37]。Balázs等[38]評估了血清HSP70水平對SCLC輔助診斷及預后評價的作用,研究發(fā)現SCLC患者血清HSP70水平較對照組患者明顯升高,其中Ⅳ期SCLC患者的HSP70水平最高,并且高HSP70水平(2.42ng/ml)患者1年死亡風險較對照組患者高出3倍以上(HR=3.509,P=0.039)。可見,血清HSP70可能是輔助診斷SCLC和評價預后的一項有價值的生物指標。
miRNAs是近年發(fā)現的一大類內源性非編碼單鏈小分子RNAs,長度為20~25nt。在動物尤其是人體中,絕大多數miRNAs與靶miRNAs的3'端非翻譯區(qū)(3'UTR)通過部分互補配對結合而抑制靶miRNAs翻譯成蛋白質,在轉錄后水平調控靶基因的表達,進而在細胞、組織或個體水平上影響生物體的生長發(fā)育,并參與包括腫瘤在內的多種疾病過程。研究發(fā)現人類miRNA的編碼基因結合位點有700多個,據估計近1/3的人類基因表達受miRNA調控,涉及細胞分化、增殖、凋亡等多個過程[39,40]。Yu等[41]使用實時定量聚合酶鏈反應對50例SCLC患者的血漿miR-20a-5p、miR-92a-2-5p及miR-17-5p進行定量,結果提示SCLC患者血漿miR-92a-2水平顯著高于正常對照組(P<0.0001),ROC曲線分析顯示miR-92a-2診斷SCLC的AUC為0.761,提示血漿miR-92a-2是輔助診斷SCLC潛在的生物標志物;但miR-92a-2水平與SCLC患者生存期無明顯相關性。Ranade等[42]分析了miRNA與SCLC患者化療耐藥及生存期的相關性,發(fā)現miR-92a-2(P=0.010)、miR-147(P=0.018)、miR-574-5p(P=0.039)水平與患者化療耐藥密切相關;多元回歸分析顯示,僅性別(P=0.023)和miR-92a-2水平(P=0.015)與患者生存期相關。作為一類新的分子靶標,miRNA為肺癌的診斷和治療提供了新的方向。
Delta樣蛋白3(delta-likeprotein3,DLL3)是Notch配體DSL家族獨特的成員,主要位于高爾基體內。當DLL3在受體細胞同時表達時,可抑制Notch1信號通路,但目前尚不清楚DLL3如何抑制Notch1信號通路;同時,DLL3過度表達可過抑制Notch信號而激化PI3K/Akt信號通路。DLL3可能與神經內分泌腫瘤的表型相關,并促進神經內分泌腫瘤進程。DLL3在健康成年組織中基本上是不存在的,而其在神經內分泌腫瘤中大量表達,約80%的SCLC患者的癌細胞表面存在高水平的DLL3[43-46]。最近,以DLL3為靶點的抗體偶聯(lián)藥物Rovalpituzumabtesirine(Rova-T)治療復發(fā)SCLC的Ⅰ期臨床研究引起了國內外學者的高度關注。Rova-T是DLL3單克隆抗體,偶聯(lián)DNA損傷劑Pyrrolobenzodiazepine的二聚體藥物。抗體偶聯(lián)藥物通過特異性抗體靶向腫瘤細胞,通過抗體的內吞、內體-溶酶體降解及藥物釋放達到治療目的。研究數據顯示,18%的患者部分反應或完全緩解,68%的患者達到至少穩(wěn)定的疾病的治療反應,而DLL3表達>50%的患者緩解率更高[46]。Rova-T是首個治療SCLC有效的靶向藥物,而DLL3也有可能成為有效預測SCLC的生物標志物,使SCLC精準治療的曙光初現。
5、總結
肺癌是目前所有癌癥中死亡率最高的惡性腫瘤,而SCLC惡性程度更高、預后更差,對于SCLC的診斷與治療仍然是目前研究的難點。ProGRP、NSE及TPS等血清腫瘤標志物在SCLC的鑒別診斷、預后評估、療效監(jiān)測、復發(fā)預測等環(huán)節(jié)顯示了重要的臨床價值,尤其是ProGRP,對于鑒別診斷和治療監(jiān)測均顯示了良好的作用。但單一腫瘤標志物的臨床價值仍然有限,而合理聯(lián)合使用多個腫瘤標志物,可提高腫瘤標志物的臨床價值。液體活檢技術的進步以及一些新型生物標志物的相關研究進展,如CTC、miRNA,尤其是SCLC基因突變靶點以及Rova-T等靶向藥物臨床研究的進展,為SCLC的臨床診療開拓了新的方向,也為延長患者生存期帶來了曙光。
綜上所述,合理應用生物標志物是提高SCLC早期檢出率和療效,評估預后和檢測復發(fā)的有效輔助工具,在輔助臨床治療和節(jié)約醫(yī)療資源方面具有十分重要的作用。