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摘要：肺癌是全世界范围内最常见的恶性肿瘤之一，发病率及死亡率占所有恶性肿瘤之首。近年来，随着分子生物学的发展，肿瘤标志物广泛应用于肺癌的早期诊断、疗效评估、复发的监测、预后评估。临床上常应用于肺癌监测的肿瘤标志物包括癌胚抗原（carcinoembryonic antigen，CEA）、鳞状上皮癌细胞抗原（squamous cell carcinoma antigen，SCCA）、神经元特异性烯醇化酶（neuron specific enolase，NSE）、细胞角蛋白-19片段（cytokeratin 19 fragments,CYFRA21-1）、癌抗原125（cancer antigen 125，CA125）等。随着肺癌系列致癌驱动基因的相继确定，靶向药物改善和延长了携带相应驱动基因的非小细胞肺癌患者的预后及生存,具有临床意义的目标靶点变异有表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor,EGFR）、间变性淋巴瘤激酶（anaplastic lymphoma kinase,ALK）融合基因、c-ros癌基因1(ROS1)等。肺癌的免疫治疗是目前肺癌研究的热点之一，免疫检查点抑制剂程序性死亡受体-1/配体-L1（programmed cell death ligand 1,PD-1/PD-L1）是目前选择免疫治疗患者的最佳的生物标志物。本文拟对肺癌相关生物标志物的临床应用及研究进展予以综述。
关键词：肺癌；生物标志物
本文引用格式：严富权，王绩英.肺癌相关生物标志物的临床应用及研究进展[J].世界最新医学信息文摘,2019,19(98):90-92.
0引言
世界范围内，肺癌的发病率及死亡率均居全部恶性肿瘤之首，已成为一个严重的公共健康问题[1]。按照临床和组织病理学特征，肺癌分为非小细胞肺癌（non-small cell lung cancers，NSCLC）和小细胞肺癌（small cell lung cancers，SCLC），其中，NSCLC约占80%，SCLC约占20%，鳞状细胞癌是NSCLC最常见的类型，其次为腺癌和大细胞癌[2]。肿瘤标志物是指肿瘤发生过程中由肿瘤细胞合成、分泌或脱落到体液或组织中并与肿瘤密切相关的活性物质，主要以酶或同工酶、癌胚活性蛋白、肿瘤相关抗原、受体、癌基因等形式存在于肿瘤细胞或宿主体液中[3]。肿瘤标志物的监测作为一种非侵入性、可行性强的检查项目，对肺癌的诊断、鉴别、治疗及预后均显现出重要的临床意义。
1循环肿瘤DNA（circulating tumor DNA,ctDNA）与RNA检测
1.1ctDNA检测
“液体活检”是最近新提出的一个新概念，是通过收集体液，例如血液、尿液等体液样本进行临床检测，这项新兴技术避开了肿瘤活检的局限性，目前使用血液样本进行液体活检的主要有ctDNA、循环肿瘤细胞（circulating tumor cells,CTCs），此外，微小核糖核酸（microRNA,miRNA）检测也可能是肺癌液体活检的潜在检测方法[4]。
随着肺癌系列致癌驱动基因的相继确定，我国及国际上多项研究表明靶向治疗药物大大改善和延长携带相应驱动基因的NSCLC患者的生存及预后。肺癌的分型进一步细分为基于驱动基因的分子亚型[5]。随着对肺癌生物学认识的迅速发展，人们对肺癌的认识发生了很大的变化，特别是晚期肺癌的诊断和治疗策略，在过去的几十年里，许多和肺癌作用机制相关的生物标志物已经被发现，包括EGFR、ALK和ROS1，都是具有靶向抑制剂的NSCLC的功能生物标志物。晚期EGFR敏感突变和ALK阳性NSCLC精准靶向治疗的疗效与分子分型关系在临床中得到充分证实[6]。现在人们普遍认为，肺癌的治疗要复杂得多，不能以小细胞肺癌和非小细胞肺癌的二元分类为中心，准确的生物标志物评估，以确定突变EGFR、ALK、ROS1等，通过检测结果，选择相应的特异性酪氨酸激酶抑制剂，在晚期NSCLC的治疗决策中起着至关重要的作用，将非小细胞肺癌的治疗模式转向更加个性化的治疗[7]。对于NSCLC晚期患者建议ALK、ROS1检测应与EGFR突变同时进行，为靶向药物治疗提供指导，肺癌基因检测临床上目前多采用二代测序技术（next generation sequencing,NGS）。对所有含腺癌成分的NSCLC，无论其临床特征，常规进行EGFR突变/ALK融合基因检测，尤其是在标本量有限的情况下，在肺鳞癌中，不推荐常规检测EGFR突变、ALK融合基因和ROS1融合基因，因为它们在肺鳞癌中的发生率很低（分别是<4%、<3%和0%），但是，对于年轻的，从未吸烟的，或者吸烟很少的肺鳞癌患者，应该考虑完善这些基因检测[8]。
Skoulidis等人的研究表明外显子中的T790M突变是一代EGFR酪氨酸激酶抑制剂（EGFR-TKI）主要耐药机制之一，占50%-60%[9]。目前对于EGFR-TKI初始治疗有效，但在治疗一段时间后出现进展伴T790M突变的患者，可选择奥希替尼治疗。
1.2RNA检测
MiRNA-21是研究最深入的miRNA之一，并且它作为癌基因的作用在许多类型的癌症中被证实，在恶性肿瘤患者中miRNA-21表达上调，miRNA-21表达的失调影响控制细胞增殖、迁移、存活的途径，同时也影响血管生成。国外的一项研究表明miRNA-21在癌症患者治疗中可能是一个有价值的靶点，miRNA-21在NSCLC中被证实的靶基因数量有限，这是miRNA-21的一个主要优势，因为它的抑制作用只会干扰一定数量的信号通路，而且它的作用有明确的目标并且容易控制，生物材料和纳米技术发展的进步使得未来在不同类型的癌症，尤其是NSCLC，使用miRNA-21作为标准治疗的一部分是有希望的[10]。国外的一个三期研究表明，miRNA是肺癌早期筛查的很有应用前景的标志物，miRNA在与低剂量CD（LDCT）联合用于肺癌筛查时显示出良好的效果，如果LDCT和miRNA均为阳性，则阳性似然比为18.6，如果两者均为阴性，似然比为0.03，但是目前尚没有高质量的证据来支持或指导miRNA应用于临床实践，需要四期或五期实验进行进一步研究[11]。高通量RNA测序表明，大约2%的人类基因组转录为蛋白编码RNA，而其余转录区域转录的产物是非编码RNA（non-coding RNAs,ncRNAs），长链非编码RNA（long non-coding RNAs,LncRNAs）是非编码RNA的重要成员[12]。越来越多的研究表明，有越来越多的LncRNAs与疾病显著相关，特别是LncRNAs的异常调节，通过异常调节癌症相关细胞过程（包括细胞增殖和侵袭）的基因，导致癌症的进展，LncRNAs在肿瘤的发生、发展中的作用及其作用机制引起人们的关注，LncRNAs可能成为癌症早期诊断的一种新的生物标志物[13]。
2免疫检查点
PD-L1（也称为CD274或B7-H1）是一种40kDa的1型跨膜蛋白质，有参与免疫抑制的功能，PD-L1与其受体PD-1在活化T淋巴细胞结合干扰PD-1信号通路，导致效应T细胞功能下降，在癌症中，PD-L1与PD-1的结合保护肿瘤细胞免受免疫系统的清除，因此，使用单克隆抗体阻断PD-L1或PD-1可能会抵消这种保护作用，使免疫系统能够靶向清除肿瘤细胞[14]。肿瘤细胞表达PD-L1被认为是肿瘤逃避特异性T淋巴细胞反应的机制，免疫检查点抑制剂可以通过调节共抑制和共刺激途径来增强机体抗肿瘤免疫反应。PD-L1在多种肿瘤中均有表达，包括53-62%的NSCLC患者[15]。
近年来，肿瘤的免疫治疗取得了突破性的发展，免疫检查点抑制剂在肺癌的治疗中取得重大成果，从晚期肺癌的二线治疗变为了一线治疗，并扩展到局部晚期肺癌的巩固治疗和早中期肺癌的新辅助治疗，从晚期非鳞非小细胞肺癌扩展到肺鳞癌和广泛期小细胞肺癌[16]。肺癌免疫治疗的关键是如何选出合适使用免疫检查点抑制剂的患者，通过免疫组化测定的PD-L1表达可用作预测临床疗效的生物标志物，PD-L1高阳性率患者临床疗效好，PD-L1阴性表达的肺癌患者也能从免疫治疗中获益，这可能与肿瘤组织异质性、免疫组化阈值的标准化的动态变化有关[17]。国外一项关于使用纳武单抗（nivolumab）治疗晚期非小细胞肺癌的5年随访研究表明，在未经过选择的患者中只有20%的患者对治疗有反应，这些反应有时会持续很长时间，大约有16%接受单药nivolumab治疗的患者在3年后持续获益[18]。免疫组化法检测PD-L1表达是检测NSCLC免疫检查点的最佳生物标志物，高PD-L1表达可能仍是一个很好的生物标志物对于选择派姆单抗（pembrolizumab）单药治疗的患者，在低PD-L1表达但是高肿瘤突变负荷（TMB）的患者，考虑联合使用pembro-lizumab和nivolumab是可行的一个选择，特别是对于因为化疗药物毒性而不同意化疗的肺癌患者[19]。
3血清生物标志物
3.1酶类
NSE是在糖酵解途径中催化甘油分解的酶，它由3个亚基（α、β、γ）组成，并形成5种同工酶，γ亚基的同工酶存在于神经元和神经内分泌组织中，成为神经元特异性烯醇化酶，它与神经内分泌起源的肿瘤有关。SCLC是一种具有神经内分泌功能的肿瘤，NSE在SCLC中有过量表达，阳性率为60%-80%，治疗前后NSE水平的变化可反应疾病进程及对治疗的反应，对SCLC的诊断和治疗评估具有重要价值[20]。通过对9个独立研究中心的数据进行多变量分析，发现NSE是SCLC患者预后的最有效预测因子，优于肿瘤分期、患者体力状态、年龄、性别、CEA和碱性磷酸酶（LDH）[21]。除了作为评估预后的指标外，NSE水平也反应了SCLC患者对化疗的反应[22]。因此，NSE的检测为SCLC患者诊断、疗效评估及预后评估提供了一种相对廉价、无创的方法。
3.2癌胚类
CEA是一种富含多糖的蛋白复合物，分子量150~300kD，是一种广谱性肿瘤标志物，早期胎儿的胃肠道及某些组织中均有合成CEA的能力，但出生后含量极低，在多种恶性肿瘤尤其是肺癌、胰腺癌、胃癌、肠癌、乳腺癌等患者表达升高。CEA作为诊断或预后指标已在肺癌中得到广泛研究。王建等人的一项关于CEA在肺癌转移评估中的临床价值研究结果显示血清CEA可作为新诊断肺癌患者肿瘤转移评估的有价值的标志物[23]。一项回顾性分析表明，除了在肺癌诊断阶段，血清CEA水平升高是SCLC总生存期（OS）的独立预后因素[24]。国外血清肿瘤标志物在监测晚期NSCLC患者对nivolumab的肿瘤反应中的作用研究表明血清CEA水平降低可能是预测NSCLC患者免疫治疗疗效的可靠生物标志物[25]。
3.3蛋白类
CA125为一种糖蛋白性肿瘤相关抗原，存在于上皮卵巢癌组织及患者的血清中，是一种胞内合成的细胞表面高分子糖蛋白，最初主要用于卵巢癌的诊断和预后判断。CA125是肺癌早期诊断、疗效评价及预后评估的敏感的生物标志物，尤其是在腺癌中，CA125的阳性率（73.53%），显著高于鳞状细胞癌（36.67%）和小细胞癌（56.62%）[26]。一项meta分析显示，关于肺癌的诊断，CA125和CEA联合检测比单独检测CEA对肺癌诊断阳性率更高[27]。
SCCA是肿瘤相关抗原TA-4的亚型，来源于鳞状上皮细胞。25-75%肺鳞状细胞癌患者SCCA升高，血清SCCA常用于监测肺鳞状细胞癌的疗效监测、肿瘤复发和预后评估，虽然SCCA对NSCLC的敏感性低于CYFRA21-1，但对于鳞状细胞癌的特异性优于CYFRA21-1，与CYFRA21-1等血清肿瘤标志物联合检测，有助于肺癌的诊断[28]。一项回顾性研究指出在不同病理类型肺癌中，SCCA和CYFRA21-1在鳞癌患者的阳性率最高（P<0.05），SCCA和CYFRA21-1水平在III-IV期明显高于I-II期，SCCA和CYFRA21-1检测对肺癌的诊断、临床分期及病理分型有重要意义，联合检测可以提高特异性及敏感度[29]。
CYFRA21-1在上皮组织来源的肿瘤组织中水平明显增高。血清CYFRA21-1是鉴别肺癌与良性肺部疾病敏感的生物标志物，亦能在SCLC亚型鉴别方面发挥作用[30]。CYFRA21-1是NSCLC最敏感的肿瘤标志物，特别是在肺鳞癌中，CYFRA21-1可作为NSCLC疗效评价的敏感指标[31]。日本的一项研究显示，在96例CYFRA21-1阳性的NSCLC患者中，单变量分析显示治疗1个月和4个月时的CYFRA21-1应答与OS显著相关（P=0.016和P<0.001），多变量分析中，4个月时CYFRA21-1应答与OS改善显著（P=0.038），在NSCLC患者中，治疗开始后血清CYFRA21-1反应可能预示着更长的OS[32]。
综上所述，近年来，肺癌生物标志物研究取得重大进展，目前应用于肺癌靶向治疗方面检测的生物标志物主要包括EGFR突变、ALK融合基因、ROS1融合基因、T790M突变等，我们期待更多肺癌驱动基因的发现，为肺癌靶向治疗提供更多的指导。针对免疫检查点如PD-1/PD-L1的研究为肺癌的免疫治疗提供了惊人的前景，但是，并非所有肺癌患者对免疫检查点抑制剂都有反应，我们需要寻求新的免疫检查点，探索更多潜在的生物标志物。血清肿瘤标志物CEA、NSE、SCCA、CYFRA21-1、CA125是肺癌诊断、疗效评估、临床分期、预后评价常用的生物标志物，单一检测灵敏度及特异度较低，目前临床上多采取联合检测手段。目前肺癌的诊断通常都是在晚期，患者预后通常不佳，或许在不久的未来，miRNA-21以及LncRNAs可能成为肺癌筛查及早期诊断的一种新的生物标志物，进一步提高肺癌早期诊断及治疗，从而提高患者生存质量及生存时间。
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