朱圣生，劉向云，孫祖越

(1.復(fù)旦大學(xué)藥學(xué)院，上海 200032;2.上海市計劃生育科學(xué)研究所藥理毒理學(xué)研究室，中國生育調(diào)節(jié)藥物毒理檢測中心，上海 200032)

前列腺癌是男性泌尿系統(tǒng)常見的惡性腫瘤之一。據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，在美國2011年其發(fā)病率居第一位，死亡率居第二位[1]。我國前列腺癌發(fā)病率雖明顯低于歐美發(fā)達(dá)國家，但近年來隨著我國人們生活水平提高、膳食結(jié)構(gòu)改變、診斷技術(shù)提高及人均壽命延長，前列腺癌發(fā)病率在我國逐年上升，在男性泌尿生殖系統(tǒng)惡性腫瘤中，2003年其發(fā)病率已躍居第三位[2－3]。

在過去的20年中，一半以上患者就診時已是前列腺癌晚期或者已發(fā)生骨轉(zhuǎn)移而錯過最佳治療時期，導(dǎo)致長期預(yù)后不佳[4]?，F(xiàn)在這種現(xiàn)象得到極大改善，這可能要?dú)w功于前列腺特異性抗原(prostate specific antigen，PSA)被廣泛用于前列腺癌篩查，使前列腺癌的早期診斷率有了較大提高，從而能夠及時進(jìn)行干預(yù)，降低前列腺癌的病死率。前列腺癌可能是唯一因標(biāo)志物而改變腫瘤病程和預(yù)后的惡性腫瘤[5]。因此，前列腺癌生物標(biāo)志的研究引起了眾多學(xué)者們的關(guān)注。

PSA是目前臨床上應(yīng)用最廣泛的前列腺腫瘤標(biāo)志物，是前列腺組織特異性抗原，而不是前列腺癌特異性抗原。隨著PSA被廣泛應(yīng)用于臨床前列腺癌診斷，其不足之處也日益凸顯，尤其是 PSA 濃度在4～10 μg·L－1時，前列腺癌的檢出率僅為25%左右，活檢陰性率占70%～80%，而經(jīng)確診為前列腺癌的患者中，有 15%的 PSA 卻低于 4 μg·L－1[6]。有鑒于此，尋找一些靈敏度高、特異性強(qiáng)的前列腺癌生物標(biāo)記物，以便最大限度地發(fā)現(xiàn)有臨床意義的前列腺癌，減少潛在的、無臨床意義的腫瘤檢出和避免不恰當(dāng)?shù)呐R床處理，是當(dāng)前臨床上迫切需要解決的問題。隨著學(xué)者們對前列腺癌生物標(biāo)志研究的不斷深入，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)多種生物標(biāo)志。本文在對PSA進(jìn)行回顧的同時，對敏感性較高和特異性較好的一些前列腺癌生物標(biāo)志進(jìn)行了綜述，為前列腺癌的早期診斷和預(yù)后監(jiān)測提供參考。

1 前列腺癌生物標(biāo)志

1.1 PSA及其衍生體

1.1.1 總PSA

PSA是由前列腺柱狀上皮細(xì)胞和腺管上皮細(xì)胞分泌的、一種具有237個氨基酸殘基、分子質(zhì)量約為34 ku的單鏈糖蛋白。1979年Wang等在前列腺組織中首次分離出此糖蛋白，并命名為前列腺特異性抗原;1980年P(guān)apsidero等在晚期前列腺癌患者的血清中檢測出PSA。直至今日，PSA仍是臨床上應(yīng)用最廣泛的、用于前列腺癌的早期診斷、監(jiān)測治療及預(yù)測復(fù)發(fā)的前列腺腫瘤標(biāo)志物。通常以總PSA值為4 μg·L－1作為是否需要進(jìn)一步做組織活檢的臨界值，當(dāng)總PSA值在4～10 μg·L－1時，患者經(jīng)過組織活檢有25%被確診為前列腺癌;當(dāng)總PSA＞10 μg·L－1時，高度懷疑患有前列腺癌，應(yīng)穿刺活檢進(jìn)一步證實(shí)，前列腺癌的陽性檢出率約70%[6]。隨著PSA檢查的廣泛開展和對PSA的深入研究，學(xué)者們逐漸發(fā)現(xiàn)單獨(dú)依靠血清PSA篩檢前列腺癌患者仍存在一定的假陽性和假陰性，為了彌補(bǔ)PSA的不足，學(xué)者們開發(fā)了PSA的各種衍生物，如PSA速率、PSA密度、移行區(qū)PSA密度、游離PSA百分比、年齡特異性PSA、半衰期、最低點(diǎn)、倍增時間及升高時間等[7]。

1.1.2 PSA速率

Carter等[8]在 1992年提出 PSA速率的概念，即是PSA 單位年內(nèi)變化的情況(μg·L－1·a－1)，用來提高 PSA 檢測前列腺癌的能力。研究表明，前列腺癌患者與非前列腺癌患者的 PSA速率差異較大，當(dāng) PSA＜4 μg·L－1及 PSA速率＞0.4 μg·L－1·a－1時，提示前列腺癌陽性概率較大;當(dāng) PSA值處于4～10 μg·L－1之間而 PSA 速率≥0.75 μg·L－1·a－1時強(qiáng)烈提示前列腺癌的存在[9]。PSA速率可結(jié)合PSA濃度來判斷患者是否需要進(jìn)行前列腺活檢。

1.1.3 PSA密度

PSA密度是指單位體積前列腺的PSA含量，惡性細(xì)胞分泌的PSA是良性細(xì)胞的10倍以上，且前列腺體積大小與PSA分泌量呈正相關(guān)。為了排除前列腺體積對PSA的影響，有人提出了PSA密度這個概念，當(dāng)血清PSA超出該體積前列腺應(yīng)有的 PSA上限時，即可懷疑前列腺癌的存在[10]。

1.1.4 移行區(qū)PSA密度

移行區(qū)PSA密度是血清PSA濃度與前列腺移行區(qū)體積比。隨著年齡的增長，移行區(qū)前列腺體積不斷增大，此時若周邊區(qū)出現(xiàn)了前列腺癌便會影響前列腺移行區(qū)體積，從而使移行區(qū)PSA密度產(chǎn)生變化。Janane等[11]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)PSA 濃度處于 4～10 μg·L－1，而前列腺體積大于 30 cm3時，應(yīng)用移行區(qū)PSA密度可以提高患者前列腺癌檢測的特異性;此時若患者前列腺體積小于30 cm3，應(yīng)用游離PSA百分比可以提高患者前列腺癌檢測的特異性。

1.1.5 游離PSA百分比

血清中PSA有游離PSA和復(fù)合PSA兩種形式，游離PSA水平可以反映前列腺正常的生理功能，復(fù)合PSA水平則可以作為前列腺疾病的標(biāo)記物。當(dāng)游離PSA百分比(游離/總)下降時，患者患有前列腺癌的可能性增加。當(dāng)患者PSA水平在 4～10 μg·L－1且以 0.25 為界值時，可減少20%患者不必要活檢，且前列腺癌檢出率為95%[12－14]。為提高診斷的特異性，推薦在年齡大于70歲時，取游離PSA百分比/總比值為0.16作臨界值;在年齡小于70歲時，取游離PSA百分比比值為0.20作臨界值[15]。游離PSA百分比比值在臨床實(shí)踐中的效用和應(yīng)用仍在研究中。

1.1.6 年齡特異性PSA

隨著年齡的增大，PSA水平也會相應(yīng)升高。因此，對不同年齡段的人群，PSA的參考范圍應(yīng)有所不同。在年齡對PSA水平產(chǎn)生影響的同時，種族的差異也不容忽視。美國腫瘤協(xié)會推薦了不同種族的各種年齡段PSA的參考范圍[16](表1)。與年齡相結(jié)合的PSA范圍是否比標(biāo)準(zhǔn)PSA界值(4 μg·L－1)更有利于前列腺癌的檢出，這個觀點(diǎn)還有待進(jìn)一步證實(shí)。

1.2 PCA3 基因

PCA3基因定位于人類染色體9q21～22，在前列腺上皮細(xì)胞內(nèi)表達(dá)的一種非編碼mRNA，全長約25 kb，包含4個外顯子和3個內(nèi)含子。外顯子3和4可能是PCA3(prostate cancer antigen 3)的特異性區(qū)域，1999年Bussemakers等[17]在比較前列腺癌和正常前列腺組織的mRNA表達(dá)譜時發(fā)現(xiàn)的DD3基因(differential display code 3)基因，起初命名為DD3，隨后為顯示它與前列腺癌的聯(lián)系更名為PCA3。由于PCA3具有前列腺組織特異性和前列腺癌特異性，目前被認(rèn)為是最佳的前列腺癌特異性基因，其在正常前列腺組織中低表達(dá)而在人體其他正常組織中不表達(dá);在前列腺癌組織中高表達(dá)，并且可以在前列腺癌組織的血液、尿液和精液中檢測到PCA3;而在其他腫瘤組織中的表達(dá)極其微量[17]。RNA印跡技術(shù)對56例前列腺癌根治術(shù)手術(shù)切除前列腺癌組織標(biāo)本進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其中有53例高水平表達(dá)DD3mRNA，并且在同一標(biāo)本腫瘤區(qū)域內(nèi)的DD3mRNA的表達(dá)水平是鄰近良性組織的10～100倍。Landers等[18]用RT－PCR定量檢測前列腺癌組織中的DD3mRNA，證實(shí)前列腺癌組織中DD3是良性前列腺增生組織的140倍。Fradet等[19]對443 例患者進(jìn)行活檢，其中94 例 PSA＜4.0 μg·L－1的患者中，PCA3檢測前列腺癌的敏感度是74%，特異度是91%;當(dāng) PSA 介于4～10 μg·L－1時，其敏感度是58%，特異度是91%;當(dāng)PSA＞10 μg·L－1時，其敏感度是 79%，特異度是80%。因此，與PSA相比，PCA3基因是一種前列腺癌特異性很強(qiáng)的基因，使用PCA3基因作為診斷前列腺癌的腫瘤標(biāo)志將可能比PSA有更好的敏感性及特異性。

研究還發(fā)現(xiàn)，PCA3在預(yù)測前列腺癌的準(zhǔn)確性優(yōu)于其他腫瘤標(biāo)志，可作為穿刺活檢可靠的參考指標(biāo)從而降低不必要的活檢例數(shù)[20]。PCA3 分?jǐn)?shù)=(PCA3mRNA)/(PSAmRNA)×1000。Wu等[21]對570例行前列腺穿刺活檢患者進(jìn)行尿液PCA3mRNA檢測，并定量分析PCA3，研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)PCA3分?jǐn)?shù)＜5時，活檢陽性率為14%;當(dāng)PCA3分?jǐn)?shù)＞100時，活檢陽性率為69%，表明PCA3分?jǐn)?shù)與前列腺穿刺活檢陽性率呈正相關(guān)。綜上所述，PCA3是非常有潛力的、可作為前列腺癌的一項(xiàng)特異性早期診斷、預(yù)后監(jiān)測的生物標(biāo)志，但是需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)去證明它的臨床應(yīng)用價值。

1.3 早期前列腺癌抗原(early prostate cancer antigen，EPCA)和 EPCA－2

EPCA及其亞型EPCA－2是在前列腺癌中可以被檢測到的一組核基質(zhì)蛋白，可以決定細(xì)胞核形態(tài)和結(jié)構(gòu)，是近年來被認(rèn)為是最有價值的前列腺癌腫瘤標(biāo)志物之一。Getzenberg等[22]在1991 年和 Dhir等[23]在2004 年分別證明了 EPCA具有高度前列腺癌特異性。Paul等[24]對46例(其中包括12例前列腺癌、6例膀胱癌、2例結(jié)腸癌、1例腎癌、7例脊索損害、2例僅有前列腺炎而無其他泌尿系疾病和16例健康志愿者)血漿標(biāo)本中的EPCA進(jìn)行檢測，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，EPCA檢測前列腺癌的敏感度為92%，特異度94%。Uetsuki等[25]在50例局限性前列腺癌和10例膀胱癌對照性研究中證實(shí)了上述結(jié)果，94%的前列腺癌組織EPCA表達(dá)陽性，而對照組全部陰性表達(dá)，并且EPCA的表達(dá)強(qiáng)度與前列腺癌的分級和分期無相關(guān)性;而大約86%“正?！鼻傲邢侔┌┡越M織EPCA也陽性表達(dá)。因此，EPCA表達(dá)被認(rèn)為是前列腺癌發(fā)病過程中的早期事件，有利于早期診斷。

表1 不同種族各種年齡段前列腺特異性抗原濃度的參考范圍

Leman等[26]采用ELISA法發(fā)現(xiàn)EPCA的亞型EPCA－2，EPCA－2診斷前列腺癌的敏感性和特異性分別為94%和92%，而同組的PSA的特異性只有65%。該法能夠在PSA篩選的基礎(chǔ)上區(qū)分出前列腺癌與前列腺增生，也能夠在PSA檢測結(jié)果正常者中發(fā)現(xiàn)前列腺癌患者。EPCA－2甚至還能夠區(qū)分器官局限性和非局限性前列腺癌，AUC－ROC為0.89，而同組的PSA的AUC－ROC僅為0.62。因此，EPCA－2將可能有助于侵襲性前列腺癌的診斷。綜上所述，EPCA及其亞型EPCA－2這一組新的前列腺癌血清學(xué)標(biāo)志，具有非常巨大的潛力。

1.4 α－甲基酰基輔酶 A 消旋酶(α－methylacyl－CoA racemase，AMACR)

AMACR是一種細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的蛋白。AMACR存在于線粒體和過氧化物酶體上，參與脂肪酸和脂肪酸衍生物的β氧化等。它的基因(P504)定位于染色體5p13。2001年Jiang等[27]首先將AMACR用免疫組織化學(xué)方法引入前列腺癌的臨床病理診斷，認(rèn)為其是一種具有高度敏感性和特異性的前列腺癌的陽性生物標(biāo)志，當(dāng)時報道其陽性預(yù)測值為100%。Sreekumar等[28]通過蛋白質(zhì)芯片、免疫印跡和ELISA三種技術(shù)方法分別對前列腺癌患者和對照者進(jìn)行血清AMACR檢測，結(jié)果顯示前列腺癌患者血清AMACR濃度明顯高于對照組，尤其是在 PSA 水平為4～10 μg·L－1時，抗 AMACR 抗體濃度的上升能將前列腺癌顯著從健康人群中區(qū)分出來，其診斷的敏感性和特異性分別為61.6%和71.8%。Ouyang等[29]發(fā)現(xiàn)，在前列腺癌旁正常組織的腺體中AMACR也有一定程度的表達(dá)，其程度與其與腫瘤組織的距離呈負(fù)相關(guān)。然而，AMACR作為早期診斷前列腺癌的生物標(biāo)志，其主要缺點(diǎn)是在其他正常組織和惡性腫瘤組織中也會表達(dá)AMACR，這勢必會降低AMACR篩查前列腺癌的特異性，常規(guī)的前列腺活檢病理診斷，有時很難將高級別前列腺上皮內(nèi)瘤和前列腺癌進(jìn)行區(qū)分，需要與前列腺基底細(xì)胞標(biāo)志物CK34βE12(高分子質(zhì)量細(xì)胞角蛋白抗體)或p63聯(lián)合使用，相互彌補(bǔ)不足，才能提高診斷的準(zhǔn)確率。Gumulec等[30]和Daoud等[31]應(yīng)用 AMACR 聯(lián)合 p63或 CK34βE12對前列腺癌進(jìn)行診斷，發(fā)現(xiàn)其敏感性和特異度均大于97%。由此看來，將AMACR和p63及CK34βE12聯(lián)合使用，可以明顯提高診斷準(zhǔn)確率，特別是在前列腺癌與癌前期病變以及類似癌的良性病變的鑒別診斷方面有著重要的臨床應(yīng)用價值。

1.5 肌氨酸

肌氨酸是甘氨酸的甲基化衍生物，是肌肉和其他組織自然產(chǎn)生的氨基酸，很少出現(xiàn)在尿液中。2009年Sreekumar等[32]對1126個樣本(包括良性前列腺增生、前列腺癌和已發(fā)生前列腺癌轉(zhuǎn)移的患者的前列腺組織的尿液和血漿)進(jìn)行代謝產(chǎn)物檢測，結(jié)果表明，肌氨酸在前列腺癌患者的組織細(xì)胞中濃度顯著升高，且在前列腺癌患者的尿樣中很容易被檢測出來，這使得肌氨酸有可能成為前列腺癌診斷的一個極具臨床診斷價值的腫瘤標(biāo)志。該研究認(rèn)為，肌氨酸參與了前列腺的癌變過程，是前列腺癌惡性進(jìn)展并發(fā)生轉(zhuǎn)移時顯著增高的一種腫瘤代謝產(chǎn)物，在侵襲性前列腺癌的尿液中可以檢測出來，在惰性前列腺癌患者尿液中則濃度極低。同時，采用基因敲除方法去除肌氨酸生成過程的關(guān)鍵酶后，前列腺癌的侵襲性則相對減弱，采用外源性因素人工導(dǎo)致肌氨酸含量升高后，可以誘導(dǎo)良性前列腺上皮細(xì)胞表型發(fā)生惡變。該結(jié)果表明肌氨酸可能是前列腺癌腫瘤細(xì)胞侵襲和進(jìn)展階段的一種潛在代謝產(chǎn)物，可能能夠作為前列腺癌的無創(chuàng)性篩查指標(biāo)。而Jentzmik等[33－35]對106例前列腺癌患者和33例前列腺活檢陰性患者進(jìn)行尿液肌氨酸檢測和前列腺癌病理危險性分析后指出，肌氨酸是一種自然代謝產(chǎn)物，沒有前列腺組織特異性，它不能作為篩查前列腺癌指標(biāo)，也不能用于前列腺癌和良性前列腺增生的鑒別診斷和不能區(qū)分侵襲性和非侵襲性前列腺癌。Sreekumar等[32]和 Jentzmik 等[33]得出不同的結(jié)論，可能歸因于他們所取的尿段標(biāo)本不一致，Sreekumar等取的是尿液的沉積物，而Jentzmik等取的是尿液的上清液。我們應(yīng)對肌氨酸的生成代謝途徑做進(jìn)一步詳盡的研究，看其能否作為前列腺癌的無創(chuàng)篩查指標(biāo)。

1.6 其他生物標(biāo)志

除上述敏感性好和特異性高的前列腺癌生物標(biāo)志物外，還有一些敏感性稍差和特異性稍弱的生物標(biāo)志物，如前列腺特異G蛋白偶聯(lián)受體(PSGR);膜聯(lián)蛋白A3;遺傳性前列腺癌1(HPC1);高爾基磷蛋白2(GOLPH2);跨膜絲氨酸蛋白酶2基因與ETS相關(guān)基因融合(TMPRSS2-ERG);谷胱甘肽－S－轉(zhuǎn)移 酶 π 1(GSTP1);絲 氨 酸 肽 酶 抑 制 因 子(SPINK1);胸腺素 β15(thymosin beta 15，Tβ15);人類腺體激肽釋放酶2(hK2);前列腺干細(xì)胞抗原(PSCA);前列腺特異性膜抗原 (PSMA);高分子質(zhì)量細(xì)胞角蛋白抗體(CK34β E12)。

2 多生物標(biāo)志聯(lián)合檢測

癌癥其復(fù)雜多變的生物學(xué)特性決定了單一標(biāo)志檢測的局限性，多種標(biāo)志聯(lián)合檢測將極大地提高前列腺癌診斷的敏感性和特異性。Salagierski等[36]的研究表明，同時檢測尿液中的TMPRSS2∶ERG融合基因和PCA3，能改善前列腺癌診斷的敏感性。Roobol等[37]聯(lián)合檢測尿沉積物中GOLPH2，SPINK1，PCA3和TMPRSS2∶ERG融合基因轉(zhuǎn)錄體，也比單獨(dú)檢測PSA或PCA3能更有效地發(fā)現(xiàn)前列腺癌。Rigau 等[38]收集了PSA＞4 μg·L－1或肛門指檢異常而準(zhǔn)備行前列腺活檢215例患者的尿液標(biāo)本，進(jìn)行了PCA3和PSGR檢測，其各自診斷前列腺癌結(jié)果的 AUC分別是PCA3:0.66，PSGR:0.68;而兩個指標(biāo)聯(lián)合 AUC 是 0.73。Cao 等[39]收集了143 例 PSA＞4 μg·L－1或肛門指檢異常患者尿液標(biāo)本，進(jìn)行尿 PSA，PCA3，TMPRSS2∶ERG，膜聯(lián)蛋白A3和肌氨酸檢測，結(jié)果顯示多個標(biāo)志聯(lián)合篩查提示有最高的AUC。綜上所述，可以預(yù)測多種標(biāo)志的聯(lián)合檢測將顯著提高前列腺癌診斷的準(zhǔn)確率，是未來進(jìn)行腫瘤診斷和早期篩選研究的重要發(fā)展方向。

3 總結(jié)與展望

本文對前列腺癌的一些敏感性和特異性較好的生物標(biāo)志進(jìn)行了綜述，包括血清標(biāo)志(PSA、總 PSA、PSA密度、PSA速率、移行區(qū)PSA密度和EPCA)，組織標(biāo)志AMACR和尿液標(biāo)志(PCA3和肌氨酸)等。前列腺癌生物標(biāo)志的研究雖取得了重大進(jìn)展，但是尚無一生物標(biāo)志非常理想。還有，大部分標(biāo)志物篩查前列腺癌和非前列腺癌的參考范圍和閾值還有待確定，這仍需要多次大規(guī)模的臨床實(shí)驗(yàn)研究才能較準(zhǔn)確地確定。因此，今后的研究方向應(yīng)主要側(cè)重以下幾個方面:①多中心聯(lián)合篩查、驗(yàn)證現(xiàn)有有潛力的生物標(biāo)志;②發(fā)現(xiàn)敏感性更高、特異性更好的生物標(biāo)志;③利用高通量技術(shù)發(fā)展多瘤標(biāo)聯(lián)合檢測方法以便提高前列腺癌的早期診斷、判斷預(yù)后和監(jiān)測治療效果的能力。隨著研究的進(jìn)一步深入，相信在不久的將來會摸索出一套行之有效的、真正具有臨床意義的早期篩查前列腺癌的方法。

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