肿瘤早期诊断与生物标志物应用.ppt

肿瘤早期诊断与生物标志物应用肿瘤早期诊断与生物标志物应用主要内容主要内容一一二二三三肿瘤瘤标志物与志物与肿瘤早期瘤早期诊断断常用常用肿瘤瘤标志物的志物的应用用评价价肿瘤瘤标志物研究新志物研究新进展展 一一.肿瘤瘤标志物与志物与肿瘤早期瘤早期诊断断l全球全球肿瘤瘤发病率病率逐年升逐年升高，呈年高，呈年轻化化趋势，以北，以北美和澳洲美和澳洲发病率最高。病率最高。肿瘤瘤现状状-世界世界l早期早期诊断与定位困断与定位困难，死亡率高，死亡率高，中国中国为死亡率死亡率最高的区域之一最高的区域之一。l世界（世界（2008年）年）新新发恶性性肿瘤瘤1270万万 死亡死亡恶性性肿瘤瘤760万万CA Cancer J Clin,2011发病率及死亡率特点：病率及死亡率特点：男性高于女性男性高于女性城市高于城市高于农村村肿瘤瘤现状状-中国中国发病率排名病率排名死亡率排名死亡率排名The incidences and mortalities of major cancers in China,2009.Chin J Cancer.2013 Mar;32(3):106-12.如何提高如何提高肿瘤早期瘤早期诊断断,以以进行早期治行早期治疗已成已成为现代医代医学所面学所面临的最大挑的最大挑战！正常正常突突变-转化化生生长原位癌原位癌侵侵袭癌癌癌癌变的多的多阶段段发生模式生模式恶性性肿瘤能否早期瘤能否早期诊断断Question资料料显示：美国示：美国过去去30年年间肿瘤患者瘤患者5年生存率从年生存率从50%提高到提高到63%，提高的，提高的13%全是由于早期全是由于早期发现。美国疾病控制中心（美国疾病控制中心（CDC）认为“筛查可以减少可以减少肿瘤死亡瘤死亡”。从。从1999年开始，年开始，针对50岁以上人群以上人群进行行结直直肠癌癌筛查，使，使结直直肠癌死亡率减少了癌死亡率减少了60%。早期早期诊断断实例例在英国，早期在英国，早期诊断断肾癌能癌能够提高提高70-94%的原的原发肿瘤患者瘤患者5年生存率。年生存率。（Early diagnosis improves survival in kidney cancer.2012;256(1748):13-6,2.)Nomura等等发现胃癌如果能早期胃癌如果能早期诊断、早期治断、早期治疗，5年生存率可达年生存率可达90%。（Dig Surg,2007;24(2):96-100.）早期早期诊断断实例例提示：肿瘤如能早期确诊，防治会有战略性突破！提示：肿瘤如能早期确诊，防治会有战略性突破！病理病理检查肿瘤瘤早期早期诊断断手段手段影像学影像学检查实验室室检查细胞学胞学检查活体活体组织检查X线CT、ECT、PET-CTMRI肿瘤瘤标志物志物常用常用标志物：志物：AFP、PSA、CEA等等新新标志物：志物：miRNAs等等肿瘤瘤标志物志物发展史展史1846-19281929-19621963-1975本周蛋白本周蛋白激素、同工激素、同工酶酶类、蛋白蛋白质胚胎胚胎类标志物志物(AFP、CEA)1976-1989单克隆抗体克隆抗体癌基因癌基因抑癌抑癌基因基因1976至今至今组学学图谱个体化靶个体化靶标1990至今至今理想的理想的肿瘤瘤标志物志物敏感性高：早期敏感性高：早期检测出所有出所有肿瘤患者瘤患者特异性高：特异性高：100鉴别肿瘤和非瘤和非肿瘤患者瘤患者判断判断预后：后：浓度与瘤体大小、度与瘤体大小、临床分期相关床分期相关监测复复发和和转移：反映移：反映肿瘤瘤动态变化化测定方法精密度、准确性高、定方法精密度、准确性高、简便便器官特异性：器官特异性：对肿瘤瘤进行定位行定位特特征征Clinical needs for biomarker discovery in relation to colon carcinogenesis诊断性断性标志物的志物的应用用显著提高著提高结肠癌患者的癌患者的预后后lYang 等通等通过基因基因组数据挖掘的方法，整合某些数据挖掘的方法，整合某些肿瘤的特异性瘤的特异性标志物，并指出志物，并指出这些些标志物的志物的联合合应用将提高用将提高肿瘤早期瘤早期诊断的断的灵敏性和特异性灵敏性和特异性。Integrative genomic data mining for discovery of potential blood-borne biomarkers for early diagnosis of cancer.PLoS One.2008;3(11):e3661.同一器官不同同一器官不同类型型肿瘤缺乏相瘤缺乏相应评估估3 寻寻找器官特异性的找器官特异性的肿肿瘤瘤标标志物志物2部分部分肿瘤尚无相瘤尚无相应的的肿瘤瘤标志物志物1亟待解决的亟待解决的难题 二二.常用常用肿瘤瘤标志物的志物的应用用评价价肿瘤瘤标志物志物非常多非常多 单个个标志志物敏感性或特异性偏低物敏感性或特异性偏低尚无尚无统一一标准，参考范准，参考范围各各实验室不同室不同理理论和和实践都提倡多种践都提倡多种标记物物联合合检测，以，以提高敏感性和特异性提高敏感性和特异性肿瘤瘤标志物志物应用用现状状 1997年：欧洲年：欧洲肿瘤瘤标志物志物组织（EGTM）成立）成立 肿瘤瘤标志物志物检测质量控制和量控制和标准化管理准化管理 1998年：美国年：美国临床生物化学学会（床生物化学学会（NACB）成立）成立 肿瘤瘤标志物分析志物分析检测及及临床床应用指用指导原原则 1992年：中国抗癌年：中国抗癌协会会肿瘤瘤标志志专业委委员会成立会成立 2012年：中年：中华医学会医学会检验分会、分会、卫生部生部临床床检验中心中心 及中及中华检验医学医学杂志志编委会共同委会共同发布布肿瘤瘤标 志物志物临床床应用建用建议 2013年，美国癌症年，美国癌症协会（会（ACS）公布的癌症）公布的癌症筛查指南指南 CA Cancer J Clin,2013 http:/cacancerjournal.org http:/cajournal.org神神经（系（系统）5-HIAA、儿茶酚胺、儿茶酚胺、VMA、HVA头颈部部SCCA甲状腺甲状腺CEA、降、降钙素、甲状腺球蛋白素、甲状腺球蛋白肺肺脏CEA、SCCA、NSE、TPA、CYFRA21-1食管食管SCCA乳腺乳腺雌、孕激素受体、雌、孕激素受体、MCA、CEACA15-3、HER2、BR27.29肝肝脏AFP、铁蛋白蛋白胃胃CA72-4、CA50胰腺胰腺CA19-9结肠、直、直肠CEA、CA19-9、CA 50前列腺前列腺PSA睾丸睾丸2-hCG、AFP、SP-1卵巢卵巢AFP、HCG、CA125宫颈SCCA5-HIAA：5羟基基吲哚乙酸；乙酸；VMA：香草扁桃酸；：香草扁桃酸；HVA：高香草酸：高香草酸MCA：粘蛋白：粘蛋白样癌相关抗原癌相关抗原NACB、EGTM建建议不建不建议SCC用于用于宫颈癌的癌的筛查和和诊断。断。膀胱癌尿液膀胱癌尿液标志物志物的的临床床应用帮助膀用帮助膀胱癌的早期胱癌的早期诊断。断。NACB建议建议 Clinical Chemistry,2010lFOBT用于用于50岁患者的早期患者的早期CRC 筛查。l因因CEA缺乏敏感性和特异性，缺乏敏感性和特异性，因此建因此建议CEA不能用于健康人不能用于健康人群早期群早期CRC筛查。l基基质金属蛋白金属蛋白酶组织抑制抑制剂(TIMP-1)可能比可能比CEA更早更早发现CRC，是最有，是最有应用前景的血用前景的血浆肿瘤瘤标志物志物 之一，但需要通之一，但需要通过大量的前瞻性研究大量的前瞻性研究证实。l微微卫星不星不稳定性定性(MSl)用于用于遗传性非息肉性性非息肉性结肠直直肠癌癌(HNPCC)的初的初筛。NACB建议建议 Clinical Chemistry,2008结直直肠癌癌标志物志物应用建用建议胃癌血清胃癌血清标志物敏感性志物敏感性l现有有标志物敏感性不高，志物敏感性不高，不推荐不推荐用于胃癌的用于胃癌的筛查和早期和早期诊断断NACB建议建议 Clinical Chemistry,2010Enomoto 等研究等研究认为胃癌的四个危胃癌的四个危险标志物：志物：HP 抗体滴度、抗体滴度、PG、PG 及异常的及异常的DNA甲基化。甲基化。Novel risk markers for gastric cancer screening:Present status and future prospects.World J Gastrointest Endosc,2010,16;2(12):381-7.胃癌的早期胃癌的早期诊断断CA125诊断卵巢癌的断卵巢癌的应用建用建议l对无症状的女性不推荐用无症状的女性不推荐用CA125进行行筛查。l对有有遗传性卵巢癌家族史的女性推荐性卵巢癌家族史的女性推荐CA125测定定联合合经阴道超声阴道超声检查进行早期行早期诊断。断。2008 年，美国年，美国FDA批准批准HE4用于卵巢癌早期用于卵巢癌早期诊断，断，其其诊断敏感度断敏感度为82.7%，特异性高达，特异性高达99%。卵巢癌。卵巢癌如能早期如能早期发现，其，其5年生存率可达年生存率可达90%。（Clin Chim Acta.2013;16;415:341-5.）NACB建议建议 Clinical Chemistry,2008用逐一剔除法用逐一剔除法(Leave-One-Out)分析分析得出的平均值得出的平均值良性肿瘤与良性肿瘤与I期卵巢癌比较：下列情况时的灵敏度期卵巢癌比较：下列情况时的灵敏度标志物组合标志物组合ROC-AUC(95%CI)90%特异性特异性98%特异性特异性CA12567.6%(53.4-81.8)19.7%7.1%HE477.8%(63.2-92.3)50.0%28.6%SMRP66.2%(51.6-80.7)28.6%14.3%CA72-474.8%(61.7-87.8)34.8%21.4%CA125+HE476.6%(61.1-92.0)50.0%35.7%CA125+SMRP72.6%(59.9-85.4)35.7%21.4%CA125+CA72-470.7%(57.2-84.2)28.1%21.4%CA125+HE4+CA72-476.9%(61.6-92.1)50.0%35.7%CA125+HE4+SMRP+CA72-476.9%(62.3-91.6)50.6%35.7%对I期卵巢癌患者，期卵巢癌患者，单用用HE4是灵敏度最高的是灵敏度最高的标志物志物Moore RG et al.,Gynecol.Oncol.108(2008)402-408HE4和和CA125组合的灵敏度高于合的灵敏度高于单用其中任何一个的灵敏度用其中任何一个的灵敏度加入其他加入其他标志物不能提高志物不能提高HE4/CA125组合的灵敏度合的灵敏度用逐一剔除法用逐一剔除法(Leave-One-Out)分析得出的平均分析得出的平均值值良性肿瘤与卵巢癌比较：下列情况时的灵敏度良性肿瘤与卵巢癌比较：下列情况时的灵敏度标志物组合标志物组合ROC-AUC(95%CI)90%特异性特异性98%特异性特异性CA12582.7%(76.8-88.7)59.4%23.2%HE490.6%(85.9-95.2)76.8%62.3%SMRP82.7%(76.3-89.1)60.9%43.5%CA72-476.7%(69.8-83.6)42.0%22.8%CA125+HE491.1%(86.5-95.7)81.0%68.3%CA125+SMRP86.4%(80.8-91.9)73.9%50.7%CA125+CA72-485.3%(80.1-90.5)60.9%30.5%HE4+SMRP91.5%(87.2-95.7)78.5%63.8%CA125+HE4+SMRP91.1%(86.4-95.7)79.7%69.6%CA125+HE4+CA72-491.1%(86.5-95.7)81.2%68.2%CA125+HE4+SMRP+CA72-491.2%(86.6-95.8)81.0%69.6%CA125+HE4+CA72-4+Urine SMRP90.3%(85.2-95.4)77.9%67.4%Moore RG et al.,Gynecol.Oncol.108(2008)402-408发达国家，肺癌是最常达国家，肺癌是最常见的癌症，是癌症死亡的主要原因。的癌症，是癌症死亡的主要原因。目前常用的目前常用的肿瘤瘤标志物：志物：小小细胞肺癌（胞肺癌（SCLC）：NSE、proGRP 非小非小细胞肺癌（胞肺癌（NSCLC）：）：CYFRA21-1、CEA、SCC 由于缺乏由于缺乏组织特异性和敏感性，特异性和敏感性，现有的肺癌有的肺癌肿瘤瘤标志物均志物均不不推荐推荐用于无症状人群或高危人群的肺癌用于无症状人群或高危人群的肺癌筛查。但无法通。但无法通过活活检获得最得最终诊断断时，肺癌，肺癌标志物仍具有志物仍具有辅助助诊断的意断的意义。肺癌常用肺癌常用标志物的志物的评价价肿瘤瘤标志物志物应用于肺癌用于肺癌组织学学诊断流程断流程图Molina R,Auge JM,Bosch X,et al.Tumor Biol 2009,30:121-9.组织学分型的准确性表学分型的准确性表现Molina R,Auge JM,Bosch X,et al.Tumor Biol 2009,30:121-9.三三.肿瘤瘤标志物研究新志物研究新进展展新新标志物志物基因、蛋白分子基因、蛋白分子灵敏、特异灵敏、特异发展前景展前景新新检测技技术蛋白、基因蛋白、基因组学学灵敏、灵敏、对样本要求低本要求低评估与估与应用用导则多中心大多中心大样本本评估估制定合理制定合理应用用导则新新标志物的研志物的研发与与应用用国内外学者进行了大量研究，提出了许多新的标志物。国内外学者进行了大量研究，提出了许多新的标志物。与肿瘤细胞生物学行为相关的标志物（如与肿瘤细胞生物学行为相关的标志物（如MET相关标志相关标志物）受到广泛关注。物）受到广泛关注。无创性诊断标志物（如尿液标志物）的发现与验证成为无创性诊断标志物（如尿液标志物）的发现与验证成为学者们努力的新方向。学者们努力的新方向。出现了许多新的标志物：出现了许多新的标志物：microRNA；角蛋白类角蛋白类TPA；受体类受体类erb-B2、sAPO-1/Fas等。等。新新标志物的志物的发现与与验证基因基因测序序l 70年代末，年代末，Walter Gilbert发明化学法、发明化学法、Frederick Sanger发明双脱氧终止法手动测序，同位素标记发明双脱氧终止法手动测序，同位素标记l80年代中期，出现自动测序仪（应用双脱氧终止法原年代中期，出现自动测序仪（应用双脱氧终止法原 理）、荧光代替同位素，计算机图象识别理）、荧光代替同位素，计算机图象识别l90年代中期，测序仪重大改进、集束化的毛细管电泳年代中期，测序仪重大改进、集束化的毛细管电泳 代替凝胶电泳代替凝胶电泳l2001年完成人类基因组框架图年完成人类基因组框架图l二代测序二代测序基本原理是边合成边测序，用不同颜色的荧光基本原理是边合成边测序，用不同颜色的荧光 标记四种不同的标记四种不同的dNTP，当，当DNA聚合酶合成互补链时，加聚合酶合成互补链时，加 一种一种dNTP就会释放出不同的荧光，根据捕捉的荧光信号就会释放出不同的荧光，根据捕捉的荧光信号 并经过特定的计算机软件处理，从而获得待测并经过特定的计算机软件处理，从而获得待测DNA的序列的序列 信息，如信息，如Solexa 高通量测序。高通量测序。Solexa 高通量测序程序高通量测序程序添加接添加接头表面表面结合合桥形形扩增增测序序l霍普金斯大学霍普金斯大学Kimmel癌症中心的科学家们依靠癌症中心的科学家们依靠全基因组测序癌症全基因组测序癌症特异性突变特异性突变，检测出了全部，检测出了全部24个子宫内膜癌，以及个子宫内膜癌，以及22个卵巢癌其中个卵巢癌其中的的9个，准确率分别为个，准确率分别为100%和和41%。基因测序有潜力以一种可扩展。基因测序有潜力以一种可扩展的、符合成本效益的方式检测癌细胞，从而有助于肿瘤诊断。的、符合成本效益的方式检测癌细胞，从而有助于肿瘤诊断。l利用测序技术得到的利用测序技术得到的miRNAs表达谱表达谱，可用于胰腺癌诊断。，可用于胰腺癌诊断。l利用基因测序技术在全基因组水平上探索肝癌患者中的利用基因测序技术在全基因组水平上探索肝癌患者中的HBV整合的整合的分子机制，为肝癌的临床诊断治疗提供新思路。分子机制，为肝癌的临床诊断治疗提供新思路。基因测序与肿瘤诊断基因测序与肿瘤诊断Serum microRNA expression profile as a biomarker in the diagnosis and prognosis of pancreatic cancer.Clin Chem.2012 Mar;58(3):610-8.Evaluation of DNA from the Papanicolaou test to detect ovarian and endometrial cancers.Sci Transl Med.2013 Jan 9;5(167):167ra4.Genome-wide survey of recurrent HBV integration in hepatocellular carcinoma.Nat Genet.2012 May 27;44(7):765-9.最近，血浆循环最近，血浆循环mRNA的出现为肿瘤诊断开辟了一条新的途径。的出现为肿瘤诊断开辟了一条新的途径。循循环环mRNAmiRNAsl单链非非编码小分子小分子RNA(18-25 nt）l调控控约30%的人的人类基因基因鉴别肿瘤与正常瘤与正常组织确定确定肿瘤瘤组织来源来源早期早期诊断断区分区分肿瘤瘤亚型型预测肿瘤易感性瘤易感性miRNAs在在肿瘤瘤诊断中的断中的应用用miRNAs与结直肠癌与结直肠癌The role of microRNAs in colorectal cancer,Cancer J.18(2012)244-252.miRNAs与与结直直肠癌癌转移移Thank youThank you！