第十七章腫瘤標志物檢驗 檢驗教研室郝坡 本章內容 概述腫瘤標志物的測定胚胎性抗原標志物糖類抗原標志物酶類抗原標志物激素類抗原標志物基因類標志物 第一節概述腫瘤標志物的發展概況腫瘤標志物的定義腫瘤標志物的分類腫瘤標志物的應用 概述 癌癥對人類健康和生命的威脅很大 它和心血管疾患一起 已成為醫學上的兩大難關 全世界52億人口中 每年約有700萬人新患癌癥 每年約有500多萬人死于癌癥 幾乎每6秒鐘就有一名癌癥患者死亡 近年來 我國癌癥的發病率呈上升趨勢 惡性腫瘤居城市人口死因的首位 隨著醫學的進步和發展 診斷方法不斷進步可以使大約80 90 的癌癥得到確診 而且 1 3的癌癥患者能在早期發現 世界衛生組織作出的最新權威性結論 癌癥患者如果能早期發現 治愈率可達80 以上 因此 早期腫瘤診斷已成為全世界醫務人員長期以來極盡全力研究的熱門課題 2008年我國衛生事業發展統計公報衛生部統計信息中心 腫瘤標志物發展概況 1845Bence Jones本周蛋白1930ZondekHCG1959Markert同工酶1963AbelevAFP1965Gold FreemanCEA1969Hubner Todaro癌基因1975Kohler Milstein單克隆抗體1978Herberman提出腫瘤標志物概念1979英國第7屆腫瘤發生TM被確認并應用臨床生物學和醫學會議1980KoprowskiCA19 91981BastetalCA1251981ColcheretalCA72 41984KufeetalCA15 3 診斷腫瘤有二大類方法 醫學影像學方法檢驗診斷學 核醫學方法 這里討論的腫瘤標志物的測定 就屬于這一類 腫瘤標志物的定義 腫瘤標志物 TumorMarker TM 是由腫瘤細胞產生的 存在于細胞 組織或體液中 能用化學或免疫方法定量的 能證實癌腫存在 或在某一臟器存在 的 能監測腫瘤治療和預后的物質 這些物質必須在正常人中不存在或者是在癌腫患者中出現的水平顯著高于正常人 腫瘤標志物的分類 細胞腫瘤標志物 位于細胞中的物質或抗原 如激素受體 白血病表型 分子基因等 體液腫瘤標志物 病理情況下 濃度增加時可在血液 尿液或其他體液中測得的物質 如AFP CA19 9 CEA CA15 3等 腫瘤表型標志物 酶 胚胎性抗原 異位性蛋白 激素等 出現于癌細胞轉化和臨床進展階段 腫瘤基因標志物 基因突變 基因表達異常等 出現于癌前起動階段 腫瘤標志物的分類 化學特性 癌胚抗原類標志物糖類抗原標記物酶類標志物激素類標志物癌基因其他 理想的腫瘤標志物的標準 特異性100 靈敏度100 器官特異性與腫瘤大小或分期有關能進行療效觀察與預后有關可靠的預測價值 然而目前所應用的腫瘤標志物均未達到上述要求 但如正確合理使用 仍有很大臨床價值 關鍵是要正確評價腫瘤標志物檢測的臨床意義 腫瘤標志物的臨床應用 正常人群中的篩查有癥狀者的輔助診斷癌癥的臨床階段的分期疾病進程的預后指標評估治療方案判斷癌癥是否復發治療應答的監測 普查 一般不適宜對無癥狀人群進行普查以CEA普查結腸癌為例 腫瘤標志物用于普查的五項原則 應十分清楚該腫瘤的發病率應能檢測早期腫瘤該腫瘤的早期治療比晚期治療更經濟有效測定方法的靈敏度 特異性和重復性良好普查所需費用能被接受 定位 TM基本上不能對腫瘤定位極少數TM如PSA 甲狀腺球白等具器官特異性 但不是腫瘤特異性 確診 通常不能進行確診因為TM無足夠的靈敏度 不能排除假陰性結果 但本周蛋白 多發性骨瘤 AFP 肝癌 HCG 絨毛膜癌 和降鈣素 C 細胞癌 等有助確診 分期 大多數TM與疾病分期有關 且濃度與腫瘤大小通常存在關聯但并不能根據個體測得值來判斷腫瘤大小 也不能以TM濃度精確指示各期腫瘤 因為各期腫瘤的TM濃度范圍極廣 且互相重疊 預后 術前TM濃度增加 術后降低 表示這些TM對此腫瘤有預后價值 在病程監測中 TM的濃度增加或降低與疾病的預后密切相關 TM評價治療有效性方案 Beastall 1991 無效 TM濃度與治療前相比下降50 有效 TM濃度與治療前相比下降 90 顯效 TM濃度下降至臨界值以下 影響血液和體液中腫瘤標志物濃度的因素1 腫瘤的大小和腫瘤細胞的數目 腫瘤越大細胞越多 腫瘤標志物的濃度越高 2 腫瘤細胞合成和分泌腫瘤標志物的速度 腫瘤細胞合成和分泌腫瘤標志物的速度越快 血液循環中腫瘤標志物的濃度越高 3 腫瘤組織的血液供應好壞 若血液供應差 血液循環中腫瘤標志物的濃度低 4 腫瘤細胞是否有壞死和壞死的程度 腫瘤細胞壞死后 釋放出大量腫瘤標志物 使腫瘤局部和血液中腫瘤標志物的濃度升高 5 腫瘤細胞的分化程度和腫瘤的分期 腫瘤細胞分化程度越差 惡性程度越高 越晚期 產生的腫瘤標志物越多 6 腫瘤細胞是否表達和合成腫瘤標志物 有些腫瘤細胞不表達 不攜帶腫瘤標志物 則在血液和體液中就檢測不到 7 腫瘤標志物在體內的降解和排泄速度 若肝 腎功能差 排泄速度慢 則腫瘤標志物在體內可異常升高 分析前1 標本采集對檢測結果的影響 前列腺按摩 前列腺穿刺 射精 導尿和直腸鏡檢查后 血液PSA和PAP值可升高 宜在此操作過后一周取樣 肝 腎功能異常和膽道排泄不暢 膽汁淤滯等均可造成如CEA ALP GGT等濃度增高 腫瘤標志物檢測的影響因素 某些藥物會影響腫瘤標志物的濃度 如抗雄激素治療前列腺癌時可抑制PSA產生 導致PSA假陰性結果 唾液和汗液污染標本可使鱗狀上皮細胞癌相關抗原 SCC CA19 9濃度升高 CEA也會輕度升高 2 標本保存對檢測結果的影響 血液標本采集后應及時離心 若從采血到血清分離的間隔時間 60min NSE濃度會從血小板中釋放而增高 保存於4 冰箱中 24小時內測定 如在2 3個月內測定 則應 20 保存 避免反復凍融 酶類和激素類腫瘤標志物不穩定 易降解 應及時測定或低溫保存 由于紅細胞和血小板中也存在神經元特異性烯醇化酶 NSE 因此 樣本溶血可使血液中NSE濃度增高 RBC中有大量的NSE 1 的溶血可使血清NSE升高5ug L 黃疸血樣本 會引起PSA的檢測值升高 分析中1 測定方法和試劑對檢測結果的影響 從方法學來看 腫瘤標志物測定方法很多 有放射免疫測定法 酶聯免疫測定法 化學發光免疫測定法等 每種測定方法有自己的精密度和重復性 但手工操作的方法重復性較差 誤差比較大 操作時要特別認真 用自動化儀器進行測定 重復性好 誤差小 有研究報道 使用12種不同的CEA試劑盒檢測某一混合血清中CEA的濃度 結果其差異超過100 導致分析間誤差的主要原因是沒有測定的標準化 包括缺乏統一的抗原 抗原成分 校正品和參考方法等 因此 在工作中要盡量使用同一種方法 同一種儀器和同一廠家的試劑盒進行測定 2 交叉污染對檢測結果的影響 當測定非常高濃度標本時 交叉污染成為一個導致假陽性的潛在問題 所以應不時地復查有無標本被交叉污染 3 嗜異性抗體對檢測結果的影響 大多數腫瘤標志物的測定中常使用一對鼠單克隆抗體來與腫瘤抗原反應 如果病人血清中存在嗜異性抗體 特別是人抗鼠抗體 它可能在兩種鼠單克隆抗體間起 橋梁 作用 導致在無抗原的情況下 出現腫瘤標志物濃度增高的假象 分析后 1 參考值范圍 不同標本如血液 尿液 胸 腹水等 必須有不同的參考值 不同地區 不同人群 不同方法 不同試劑和設備應建立自己的參考值范圍 2 病人基礎測定值的變化 對于結果的分析極有價值 故應監測病人治療前 治療中和治療后各個階段腫瘤標志物含量的變化 最好畫一張腫瘤標志物含量的變化的曲線圖 以便綜合分析 3 一般病人的結果在排除檢測方法引起的誤差后 上升或下降25 都有臨床價值 對于測定結果特別異常的標本必須復查 以防測定誤差 4 由于腫瘤標志物測定其臨床意義的特殊性 必須加強與臨床的交流和溝通當改變腫瘤標志物檢測方法和試劑時 必須通知臨床 否則會影響結果的判斷 5 必須知道腫瘤標志物的半壽期 手術后降到一半所需的時間 這有助解釋某些腫瘤標志物 如AFP和hCG的濃度變化 對于臨床療效判斷有重要意義 主要腫瘤標志物經手術后半壽期 胚胎抗原類標志物 胎兒發育早期 由肝臟和卵黃囊合成的一種血清糖蛋白 電泳時位于白蛋白和 1球蛋白之間 胎兒出生后不久即逐漸消失 成人血清中含量甚微 AFP異質體 LCA結合型AFP 25 原發性肝癌 25 良性肝病 臨床意義 在我國60 70 的肝癌病人存在AFP高于正常值正常人血清AFP值為10 30 g L 凡11AFP 500 g L持續1個月或AFP 200 g L持續2好個月 應高度懷疑肝癌 同時應有醫學影像學好的證據參與診斷低濃度 50 200 g L 持續時間超過2個月的好患者 應視為肝癌的高危人群當谷丙轉氨酶 ALT 正常 用AFP來診斷肝h1癌 可取性可達100 在進行肝癌診斷時 應排除由妊娠 活動性肝炎 生殖腺胚胎癌 繼發性肝癌和少數消化道腫瘤等引起的AFP升高 通常由非原發性肝癌引起的AFP升高 一般都不會高于400 g L 3 6 5 2 的膽管上皮癌 84 以上的肝母細胞癌和70 左右的生殖性畸胎瘤及較少比例的胰腺癌 肺癌 腎癌和白血病患者也可出現AFP低濃度的異常升高 良性病變中的AFP升高升高一般是散在的和暫時的肝炎病人 10 升高 水平 50 g L 肝硬化病人 30 升高 水平 500 g L 缺點 對原發性肝癌的敏感性只有70 左右對轉移性肝癌的診斷效果就更差對AFP指標陰性 臨床可疑的患者應結合其他檢查資料或多項指標聯合檢測 如同時檢測 GT AFU ALP等 以期優勢互補 減少漏診 療效觀察和預后的評估 若AFP及膽紅素同時明顯升高 病人存活期很短原發性肝癌在治療過程中 如AFP含量保持在術后水平 示病情穩定 下降示病情好轉 持續不降說明療效不佳 是一種可溶性糖蛋白 胚胎期主要存在于胎兒的胃腸管 胰腺和肝臟 胃腸道惡性腫瘤時可見血清CEA升高 在乳腺癌 肺癌及其他惡性腫瘤中也可出現表達 并分泌于體液中 臨床意義 惡性腫瘤的輔助診斷 CEA在中晚期腫瘤中的陽性率胰腺癌88 91 肺癌76 結腸癌73 乳腺癌和卵巢癌73 膀胱癌 宮頸癌和子宮內膜癌中也有升高 CEA的優勢 CEA是一個結腸癌標記物 CEA與CA242聯合應用目前被認為是對結腸癌的最佳標記物的搭配 在整個直腸癌治療其間 CEA是一個有效的監視指標 是發現復發的理想指標 其敏感性高于X線和直腸鏡 CEA的局限性 只在腫瘤的中晚期才有較顯著的升高 也不只局限于某一類腫瘤 因此CEA對多數腫瘤的早期發現與鑒別診斷并無幫助CEA具有較高的假陽性和假陰性 并不適合用于腫瘤的普查 預后的評估 術前CEA水平正常的患者手術治愈率高 術后不易復發若術前CEA已升高者 則大多數已有血管壁 淋巴系統和周圍神經的侵犯和轉移 預后較差術后若癌癥有轉移或復發者 在臨床癥狀出現前10周 13個月 CEA就有可能開始升高 CEA濃度變化隨病情進展而升高 伴CEA升高的良性疾病 吸煙者潰瘍性結腸炎胰腺炎結腸息肉 二 糖類抗原標志物糖類抗原標志物是由腫瘤細胞分泌的或者是腫瘤細胞表面的抗原 針對這些抗原的單克隆抗體已成為臨床上較為有用的腫瘤標志物 比天然分泌的標志物 如酶和激素 更敏感 一 糖類抗原12 5 CA125 是卵巢癌和子宮內膜癌的腫瘤標志物分子量為20萬的糖蛋白可被單克隆抗體OC125所識別在卵巢腫瘤上皮和Mullerian副腎管來源的病理和正常組織中表達 其生物學功能不明 糖類抗原12 5 CA125 正常人血清中CA125的臨界值為35U mlCA125的半衰期僅4 8天 在血中很快代謝 所測即時結果能反映腫瘤近期的變化狀態 CA125在卵巢癌 尤其是上皮性卵巢癌 子宮內膜癌可出現升高 還可在肺癌 宮頸癌等腫瘤狀態時升高 CA125在子宮內膜異位癥 1 的健康婦女 3 的患良性卵巢疾病婦女及其他非腫瘤患者也可見到升高 CA125的臨床應用 卵巢癌的輔助診斷觀察病情及預測預后 血清CA125升高 或降低 2倍的患者中大于80 的病例為病情進展 或消退 CA125 35U ml的病人中有95 在第二次手術時仍有腫瘤存在早期復發的監測 75 的患者在腫瘤復發前一年左右時間CA125的水平就已升高 二 糖類抗原19 9 CA199 CA19 9是胰腺 胃和腸癌的標記物 正常人群血清CA19 9陽性的臨界值為37U ml 癌組織中的濃度要高于正常組織或炎性組織 是胰腺癌診斷較好的指標 還可用于胃腸癌的檢測和篩選 伴有黃疸的良性疾病患者也可出現CA19 9升高 但一般不 120 ml 經臨床處理后可恢復到正常值范圍 CA19 9的臨床應用 診斷 可以作為胰腺和膽管癌較好的標志物用于臨床 胰腺癌的陽性率可達70 92 膽管癌為66 7 對胃癌 肝癌和結直腸癌的陽性率分別可達25 60 56 60 18 58 療效監測治療中及術后含量下降乃至正常表示治療方案正確 復發跟蹤升高可作為腫瘤復發轉移的亞臨床診斷或重要的輔助診斷指標 CA19 9水平在胰腺癌診斷中反應參數的比較 三 酶類標志物 根據來源可分為兩類 組織特異性酶 因組織損傷或變化使儲存在細胞中的酶釋放 如前列腺特異性抗原 非組織特異性酶 主要是腫瘤細胞代謝強 特別是無氧酶酵解增強 大量釋放入血液中 如已糖激酶 一 前列腺特異性抗原 PSA PSA是前列腺的特異性標記物屬于器官特異性抗原 不具備腫瘤特異性PSA屬于酶類腫瘤標記物 具有糜蛋白酶樣和胰蛋白酶的活性PSA在正常男性含量小于4 g L 游離PSA在正常男性含量小于1 g L前列腺癌 前列腺增生 前列腺炎和前列腺損傷都會導致血清PSA升高血清PSA在男性其他正常組織中和患其他癌腫時血清PSA都不會升高 前列腺癌的診斷 在區別良性與惡性前列腺疾病時測定游離PSA f PSA 與總PSA tPSA 的比率或復合PSA cPSA 與tPSA的比率更有臨床價值 f PSA tPSA大于25 多為良性病人 f PSA tPSA小于10 多為前列腺癌 cPSA在前列腺癌病人血清中的含量明顯高于良性腫瘤病人 二 神經原特異性烯醇化酶 NSE 同功酶類腫瘤標志物 正常僅存于神經組織和紅細胞中正常人血清值為 13 g L小細胞肺癌 神經母細胞瘤和神經內分泌腫瘤及腦損傷時升高待測標本絕對禁止溶血 溶血可出現NSE血清水平升高 NSE的臨床意義 NSE在小細胞肺癌中的陽性率明顯高于對照組 NSE可作為小細胞肺癌的高特異 高靈敏的腫瘤標志物 跟蹤監測癌腫病情進展和療效判斷 肺癌NSE高于11 8 g L預示肺癌患者生存期較短 化療24小時后NSE下降是治療效果良好的標志 其他癌癥癌癥復發的早期標志 尤其是存在胸腔 肝 骨骼 腦 脊髓轉移NSE升高的癌癥患者5年存活率僅為5 12 NSE的臨床應用 四 激素類腫瘤標志物 激素類腫瘤標志物根據分泌激素的部位不同而分為正位性激素和異位性激素兩類 不同類型的惡性腫瘤可分泌不同種類的異生性激素或分泌出同一種的激素 而同一種腫瘤細胞可分泌一種或多種不同的異生性激素 人絨毛膜促性腺激素 HCG 糖蛋白類激素 由蛋白核心與位于羧基端的以唾液酸為終止的側鏈組成兩個亞基組成 與 LH TSH和FSH相同 與 LH有交叉由合胞體滋養層細胞產生被證實是一種原始物質 可作為一種有用的腫瘤標志物 HCG 臨床應用 HCG上升 幾乎所有絨毛膜上皮細胞癌 70 的非精原細胞性睪丸癌 胃腸道 肺 乳腺腫瘤時亦可見 HCG水平與腫瘤大小 疾病預后有關腦脊液中HCG上升提示腫瘤有腦轉移可用于監測治療 五 基因類標志物的測定 癌基因原癌基因抑癌基因 癌基因 抑癌基因與生長因子的關系 癌基因 抑癌基因 細胞 生長因子 正調控 負調控 產物 終末分化 增殖 癌基因所編碼的產物與細胞的腫瘤性轉化相關 它以顯性的方式對細胞生長起陽性作用 并促進細胞增殖 轉化 一 癌基因 oncogene 指在體外能引起細胞轉化 在體內能誘發腫瘤的基因 癌基因的名稱一般用三個斜體小寫字母表示 myc ras src等 病毒癌基因 virusoncogene v onc 存在于病毒基因組中的一段核苷酸片段 癌基因 它不編碼病毒的結構成分 對病毒復制也沒有作用 但可以使細胞持續增殖 轉化 如src 一 病毒癌基因 病毒基因組結構 如前 在該病毒基因結構中 它除含有病毒復制所需的基因 如gag pol及env 外 還含有一種特殊的轉化基因即src能導致所培養的細胞轉化并呈惡性表型 也能在動物中引起惡性腫瘤 這種基因被稱為病毒癌基因 v onc 第一個被鑒定的蛋白質 是酪氨酸蛋白激酶基因 它來自RousSarcomaVirus 稱為src 目錄 整合到基因組中的病毒cDNA毗鄰原癌基因 并表達一融合mRNA內含細胞原癌基因 后者又被包裝到病毒粒子中 二 細胞癌基因 細胞癌基因 cellular oncogene c onc 從腫瘤組織細胞中分離出的致癌的基因片段 即它是來自細胞中的致癌基因 它由正常細胞基因組中的原癌基因 proto oncogenes pro onc 轉化而來 二 原癌基因1 概念 在正常細胞組織中存在的與癌基因相同相似的 高度同源 核苷酸片段 它是基因的正常版本 是癌基因的前體 這類基因的表達產物與正常細胞的生長 增殖 分化及調控等相關 正常情況下 這些原癌基因處于靜止或低表達的狀態 對細胞無害 對維持細胞正常功能具有重要作用 當其被活化時 細胞發生癌變 2 細胞原癌基因的特點 廣泛存在于生物界中 從酵母到人的細胞普遍存在 基因序列高度保守 作用通過其產物蛋白質來體現 某些物理 化學及感染性因等能使原癌基因激活 它們既可以被導入逆錄病毒而活化成病毒癌基因 v onc 也可因突變或異常表達而活化成細胞癌基因 c onc 活化的癌基因能誘導細胞的異常增殖和腫瘤發生 3 細胞原癌基因的分類及其產物 生長因子 如sis 生長因子受體 如fms erbB 蛋白激酶及其它信號轉導組分 如src ras raf 與細胞周期調控相關的蛋白 如RB P53 bcl 1 轉錄因子 如myc fos jun等 細胞外生長因子sis P28跨膜的生長因子受體c src c abl c mos c raf細胞內信號傳導體c src c abl c ras c mas H ras K ras N ras crk核內轉錄因子myc fos與細胞周期調控相關的蛋白 如RB P53 bcl 1 原癌基因的產物 目錄 原癌基因 三 抑癌基因Anti oncogenes 抑癌基因 cancersuppressivegene anti oncegene 抑制細胞過度生長 增殖從而遏制腫瘤形成的基因 在70年代廣泛研究癌基因之前 通過體細胞雜交 流行病統計學及細胞遺傳學分析已指出 存在能抑制細胞轉化的基因表型 一 抑癌基因的基本概念 關于腫瘤細胞的增生能被某種基因產物抑制的概念 首先來自體細胞雜效試驗 Harris于1969年發現 正常細胞與腫瘤細胞融合所產生的雜交細胞不再具有致瘤性 提示從正常細胞來的某種基因起抑制腫瘤發生的作用 而當融合細胞喪失了含有這種特殊基因痤的染色體時 則可以重現其致瘤性 從而證明該染色體攜帶抑癌基因 細胞雜交試驗 二 常見的抑癌基因 癌基因 抑癌基因與腫瘤發生 一 獲得啟動子與增強子 二 基因易位 重排