医学课件 肿瘤标志物的临床应用

更多医学精品 尽在医学吧 /rayshiu 1 肿瘤标志物的临床应用 上海交通大学医学院附属瑞金医院 2 20世纪以来肿瘤的死亡率明显增加，据 1997年全国肿瘤防治研究所办公室的统计资 料表明，我国恶性肿瘤的死亡率为 108.39/10 万，占死亡人数的 17.94% ，居死亡原因的第 二位。 3 2000年发病率年发病率 新新 发发 病数病数 /年年 死亡数死亡数 /年年 全球全球 中国中国 1030万万 200万万 710万万 145万万 4 中国肿瘤死亡率中国肿瘤死亡率 70年代年代 90年代年代 死亡率死亡率 84.58/10万万 94.36/10万万 5 肿瘤死亡率变化 城市 农 村 上升 肺 癌 肝 癌 74.50% 13.43% 143.35% 53.71% 下降 宫颈 癌 鼻咽癌 78.40% 63.71% 32.60% 6 常 见 的 恶 性 肿 瘤 死 亡 原 因 7 肿瘤的早期诊断虽有可能 (因为肿瘤潜伏期 可长达数月至数年 )，但实际上十分困难，因为 目前大多数的诊断技术都不适合肿瘤的早期诊 断。 8 用生物物理方法，如 X线， CT和超声等检 查，只有当肿瘤大小至少到 1 2cm时才能发现 ，而此时肿瘤细胞数已达 109以上。 9 The development of tumor and their diagnostic by immunological and biophysical methods 10 用免疫学方法检测，肿瘤细胞需达到 106 才可检出，但此时可能已经发生肿瘤转移，而 且并不是所有肿瘤在此时都能被检出。 长期以来人们致力于寻找一种能够尽早检 出恶性肿瘤的指标，并将已经发现的一些物质 称之为肿瘤标志物（ Tumor Marker, TM）。 11 肿瘤标志物的定义肿瘤标志物的定义 肿瘤标志物是一类存在于组织或体液中， 能用化学或免疫学方法定量的、能证实癌肿存 在（或在某一脏器存在）的、能监测肿瘤治疗 和预后的物质。这些物质必须在正常人中不存 在或者是在癌肿患者中出现的水平显著高于正 常人。 12 肿瘤标志物的分类 细胞肿瘤标志物： 位于细胞中的物质或抗原，如激素受体、 白血病表型、分子基因等。 体液肿瘤标志物： 病理情况下，浓度增加时可在血液、尿液 或其他体液中测得的物质，如 AFP、 CA199、 CEA、 CA15-3等。 13 肿瘤表型标志物： 酶、胚胎性抗原、异位性蛋白、激素等 , 出现于癌细胞转化和临床进展阶段。 肿瘤基因标志物： 基因突变、基因表达异常等，出现于癌 前起动阶段。 14 肿瘤标志物的分类 酶类标志物 激素类标志物 癌胚抗原类标志物 糖类抗原标记物 癌基因 15 理想的肿瘤标志物应具有：理想的肿瘤标志物应具有： 特异性 100% 灵敏度 100% 器官特异性 与肿瘤的大小或分期有关 与预后有关 至今尚无任何肿瘤标志物能满足所有上述标准至今尚无任何肿瘤标志物能满足所有上述标准 16 肿瘤标志物的临床应用 正常人群中的筛查 有症状者的辅助诊断 癌症的临床阶段的分期 疾病进程的预后指标 评估治疗方案 判断癌症是否复发 治疗应答的监测 17 普 查 一般不适宜对无症状人群进行普查 以 CEA普查结肠癌为例： 18 肿瘤标志物用于普查的五项原则 应十分清楚该肿瘤的发病率 应能检测早期肿瘤 该肿瘤的早期治疗比晚期治疗更经济有效 测定方法的灵敏度、特异性和重复性良好 普查所需费用能被接受 19 定 位 TM基本上不能对肿瘤定位 极少数 TM如 PSA, 甲状腺球白等具器 官特异性，但不是肿瘤特 异性。 20 确 诊 通常不能进行确诊 因为 TM无足够的灵敏度，不能排除假阴性 结果。但本周蛋白 (多发性骨髓瘤）、 AFP (肝 癌 )、 -HCG（ 绒毛膜癌）和降钙素（ C-细胞 癌）等有助确诊。 21 分 期 大多数 TM与疾病分期有关，且浓度与肿瘤大 小通常存在关联 但并不能根据个体测得值来判 断肿瘤大 小，也不能以 TM 浓度精确指示各期肿瘤，因 为各期肿瘤的 TM浓度范围极广，且互相重 叠。 22 预 后 术前 TM浓度增加，术后降低，表示这些 TM 对此肿瘤有预后价值。 在病程监测中， TM的浓度增加或降低与疾病的 预后密切相关。 23 24 TM评价治疗有效性方案 （ Beastall, 1991) 无效： TM浓度与治疗前相比下降 50% 有效： TM浓度与治疗前相比下降 90% 25 跟 踪 复 发 6 8 10 12 14 年 总 生存期 无症状期 肿瘤标志物 治疗复发 肿瘤病理组织学确诊 手术 复发出现临床症状 预测 自检 间隔期 26 预 测 利用 ROC曲线进行 PPV和 NPV与灵敏度、特异性和患病率有关 TM的灵敏度、特异性、 PPV、 NPV不是 固定不变的，而是依赖于选定的 临界值 。 27 预预 测测 敏感性敏感性 阳性结果在肿瘤患者中的比例 敏感性 特异性特异性 在非癌症患者个体中 (如健康人或良性 疾病患者 ), 阴性实验结果的比例 特异性 真阳性结果数 患病人群总数 真阴性结果数 对照组人群总数 28 实验结果的期望值 期望值期望值 : 阳性期望值 (PV+)： 在阳性结果的病人 中，癌症存在的可能性 PV 阴性期望值 (PV )： 在阴性结果病人 中 , 非癌症存在的可能性 PV = 临界值临界值 :把健康人和癌症病人分开的 TM的浓 度 真阳性结果数真阳性结果数 阳性结果总数阳性结果总数 真阴性结果数真阴性结果数 阴性结果总数阴性结果总数 29 检验项目参考范围的设定 通常以正常人群的 95%的可信区间为 正常参考范围。 30 s s -2SD -1SD 均数 +1SD +2SD 34% 34% 13.5% 13.5% 参考范围的设定 (x2SD) 31 对于肿瘤标志物，由于双侧通常是无 意义的，因此一般取左单侧 95%为正常参 考范围。但尚有 5%的正常人在检测时其值 会超过正常参考范围，引起临床的假阳性 结果。 32 百分位数： 95% 参考范围的设定 33 97.5% 参考范围的设定 均数 +2SD 34 参考值与临界值 对 TM而言，应以临界值来表示。 TM 在实际应用中注重最佳临界值，即区 分 “正常 ”与否的分界线。 参考值来自一组对照人群，而临界值是根 据金标准确诊为病人和对照两组人群所确 定的。 35 特异性 100% 真阴性 100% 敏感性 100% 真阳性 100% 36 37 38 临 界 值 临界值由三方面决定 根据金标准确定病人和对照两组例数相似 的人群，并测出各组的实验数据。 用该实验数据的不同域值区分阳性和阴性 的不同分界点，分别计算灵敏度和特异性。 绘制 ROC曲线，最接近左上角的点即为最 佳临界值，其灵敏度最高，特异性最强。 39 ROC曲线 40 良好的 TM特异性应为 95% ，并以此值来 考虑灵敏度。如果几种 TM对某一肿瘤具有大 致相当的灵敏度，应选择特异性最高的 TM。 如果考虑良性疾病 TM也升高的因素，而 特异性保持不变，应将临界值略为提高，即 设置边界区 (borderline zone)， 如测得值在边界 区内，此时应进一步明确诊断。 41 临界值应根据需要确定 选择临界值不能同时提高灵敏度和特异性。 将临界值提高，特异性增加但灵敏度降低。 将临界值降低，灵敏度提高但特异性下降。 体检时应选择较高的灵敏度，将有问题的人 尽量多地检出 确诊时应选择较高的特异性，以减少假阳性 42 待测物质浓度与检测手段 临床化学分析 10 -12 10 -9 10 -6 10 -3 10 - 0 pg/mL ng/mL g/mL mg/mL g/L 免疫分析 Therapeutic Drugs Thyroid Hormone Fertility Hormone Allergy Cancer Markers Infectious Disease Vitamins Plasma Proteins 43 标记免疫学的基本原理标记免疫学的基本原理 示踪物的标记技术示踪物的标记技术 +免疫学技术免疫学技术 根据示踪剂的不同可分为根据示踪剂的不同可分为 化学发光免疫分析化学发光免疫分析 酶免疫分析酶免疫分析 荧光免疫分析荧光免疫分析 放射免疫分析放射免疫分析 金标记免疫分析金标记免疫分析 肿瘤标志物的检测最好是定量测定肿瘤标志物的检测最好是定量测定 44 标记免疫方法 P.A. Bonini et al. “Immunoassay systems” 标记物类型 标记物名称 可达到的检测限（ /L） 放射性同位素 3H 5x10-15 mole 125I 5x10-17 mole 酶 Beta-galactosidase 1.5x10-16 mole Horseradish peroxidase 3x10-16 mole Alkaline phosphatase 5x10-17 mole 生物发光 Firefly luciferin/luciferase 5.6 x10-16photons/min/mg Enzyme enhanced 10-19mole Firefly luciferin/luciferase 10-19mole 荧光 Europium(III) ion 2x10-17 mole Fluorescein 10-13 mole 酶 /化学发光 Peroxidase/luminol/enhancer 60 g/L： 结肠癌、直肠癌、胃、肺癌 癌肿浸润、转移时 CEA明显升高，手术后 6周 CEA水平可恢复正常。 持续升高：预后不良 53 不同来源的体液中检测 CEA， 可判断不 同组织的癌肿。如： 胰液、胆汁： 胰腺或胆道癌 浆液性渗出液： 细胞学检查的辅助手段 尿液： 膀胱癌 54 良性肿瘤时 CEA亦可升高： 肝硬化 （ 45% ） 肺气肿 （ 30% ） 直肠腺癌 （ 5% ） 良性乳房疾患 （ 15% ） 溃疡性结肠炎 （ 15% ） 55 癌肿时 CEA升高： 直肠癌 70% 胰腺癌 55% 肺癌 45% 卵巢癌 25% 胃肠癌 50% 膀胱癌 40% 乳腺癌 40% 56 临床中的应用 不宜作筛查： 假阳性和假阴性 临床分期： 与发展和转移有关 治疗评估： 监测作用 乳腺癌患者： 判断是否肺部或骨转移 肺癌患者： 辅助区分小细胞肺癌 57 （ 二）甲胎蛋白（二）甲胎蛋白（ AFP） 甲胎蛋白是一种肝细胞和生殖细胞（非 精原细胞）恶性肿瘤的标志物， AFP在胚胎 发育期由卵黄囊和肝脏大量合成，是胎儿循 环中的主要蛋白之一。婴儿出生后水平下 降，至 18月降至正常人水平。 58 正常成人：血清 500g/L： 多见于原发性肝癌，与肿 瘤组织大小相关。 59 AFP在 临床中的应用 可用于筛查 判断预后 调整治疗 60 二、糖类抗原标志物二、糖类抗原标志物 糖类抗原标志物是由肿瘤细胞分泌 的或者是肿瘤细胞表面的抗原。针对这 些抗原的单克隆抗体已成为临床上较为 有用的肿瘤标志物，比天然分泌的标志 物（如酶和激素）更敏感。 61 （ 一）糖类抗原一）糖类抗原 12-5（ CA125） 是卵巢癌和子宫内膜癌的肿瘤标志物 正常人血清中 CA125的临界值为 35U/ml 半衰期仅 4.8天，在血中很快代谢，所测结 果能反映肿瘤近期的变化状态 62 CA125在卵巢癌，尤其是上皮性卵巢 癌、子宫内膜癌可出现升高，还可在 肺癌、宫颈癌等肿瘤状态时升高。 CA125在子宫内膜异位症、 1% 的健 康妇女、 3% 的患良性卵巢疾病妇女 及其他非肿瘤患者也可见到升高 。 63 CA125的临床应用 卵巢 癌 的 辅助 诊断 观察病情及判断 预后 -血清 CA125升高（或降低） 2倍的患者中 80%以上的病例为病情进展（或消退） -CA12535U/ml的病人中有 95%在 第 二次手 术时仍有肿瘤存在 64 早期复发的 监 测 75% 的患者在肿瘤复发前一年左右时 CA125的水平就已升高 65 CA125的临床应用 卵巢癌和良性卵巢疾病的鉴别诊断 连续测定 CA125 联合检测 CA199可提高准确性，敏感性可 从 83.3% 提高到 91.6% 卵巢上皮性癌患者 CA125明显高于对照 组，敏感性可达 82% 到 93.5% 8% 的良性患者 CA125大于 65 U/ml， 而恶 性患者占 75% 66 CA125的临床意义 术后 CA125 的升高是癌肿复发的重要 标志， 当 CA125大于 65U/ml时则不需作第 二次手术探查 67 CA125的临床应用 9.812/122子宫肌瘤 8.32/24慢性输卵管炎 40.419/47急性输卵管炎 非卵巢疾病 10.431/299所有良性卵巢 14.31/7纤维瘤 6.85/74畸胎瘤 卵巢疾病 (患者数 ) 比例（ %） CA12535U/mlCA12535U/ml良性疾病 68 第二次手术探查结果和复发癌第二次手术探查结果和复发癌 CA125的变化的变化 (U/ml) 项目项目 例数例数 20 2035 35 二探阴性二探阴性 27 23 4 0 二探阳性二探阳性 41 6 13 22 镜下癌镜下癌 17 5 12 0 大体癌大体癌 24 1 1 22 2cm 5 1 1 3 2cm 19 0 0 19 复发癌复发癌 26 4 2 20 69 小 结 CA125， 尤其是与其他方法联合 应用可以用于： -卵巢肿瘤的鉴别诊断 -监测疗效 -跟踪复发 -预测预后 70 （ 二）糖类抗原二）糖类抗原 19-9（ CA199） CA19-9是胰腺、胃和肠癌的标记物。 癌组织中的浓度要高于正常组织或炎性组 织；是胰腺癌诊断较好的指标。 伴有黄疸的良性疾病患者也可出现 CA19-9 升高 。 71 CA19-9的 临床应用 辅助诊断（胰腺、胆管） 疗效监测 复发跟踪 72 三、酶类标志物 根据来源可分为两类： h 组织特异性酶：因组织损伤或变化使储存 在细胞中的酶释放（如前列腺特异性抗原） h 非组织特异性酶：主要是肿瘤细胞代谢加 强，特别是无氧酶酵解增强，大量释放入血 液中（如已糖激酶） 73 （ 一）前列腺特异性抗原（ PSA） h PSA是前列腺的特异性标记物 属于器官特异性抗原，不具备肿瘤特异性 h PSA属于酶类肿瘤标记物，具有糜蛋白酶 样和胰蛋白酶的活性 h PSA在正常男性含量小于 4g/L 74 h 游离 PSA在正常男性含量小于 1g/L h 前列腺癌、前列腺增生、前列腺炎和前列 腺损伤都会导致血清 PSA升高 h 血清 PSA在男性其他正常组织中和患其 他癌肿时都不会升高 75 前列腺癌的诊断 644358总 准确率 899191PV-(%) 402833PV+ (%) 592744特异性 (%) 799286敏感性 (%) 血清 PSA超声直肠指检 76 PSA的临床应用 50岁以上男性每年普查 1次 治疗前 治疗中 治疗后 第一年每年 4次 第二年每年 2次 第 35年每年 1次 77 PSA的两种主要形式 游离 PSA 结合 PSA (PSA-ACT) -1-antichymotrypsin 抗原结合部位 PSA PSA ACT 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 良性疾病的可 能性增加 前列腺癌的可 能性增加 FREE PSA % 结果解释 前 列 腺 癌 的 可 能 性 % CI* Confidence Interval 小 结 绝大多数的前列腺癌患者血中 PSA上升 PSA被 广泛用来诊断前列腺癌 F-PSA+PSA： 提高特异性 F-PSA/PSA比值： 鉴别诊断良恶性 82 （ 二二 ） 神经原特异性烯醇化酶神经原特异性烯醇化酶 （ NSE） 同功酶类肿瘤标志物，正常仅存于神经组织和 红细胞中 小细胞肺癌、神经母细胞瘤和神经内分泌肿瘤 及脑损伤时升高 待测标本绝对禁止溶血，溶血可出现 NSE血清含 量升高 83 NSE的临床意义 NSE在小细胞肺癌中的阳性率明显高 于对照组，可作为小细胞肺癌的高特异、 高灵敏的肿瘤标志物。 84 nNSE重新升高是癌症复发的早期标志，尤 其是存在胸腔、肝、骨骼、脑、脊髓转 移时。 nNSE升高的癌症患者 5年存活率仅为 5%12% 。 85 NSE的临床应用 60.966.8PV- (%) 10084.2PV+ (%) 10093.7特异性 (%) 43.043.0敏感性 (%) 鉴别小细胞肺 癌与良性肿物 鉴别小细胞与 非小细胞肺癌 NSE 参 数 86 不同肿瘤标志物对肺癌分型的比较 阳性率 Ebert, W., et al. Anticancer Research, 1996,16:2161-2168 87 四、激素类肿瘤标志物四、激素类肿瘤标志物 激素类肿瘤标志物根据分泌激素的部位不同而 分为正位性激素和异位性激素两类。 不同类型的恶性肿瘤可分泌不同种类的异生性 激素或分泌出同一种激素，而同一种肿瘤细胞可分 泌一种或多种不同的异生性激素 。 88 人绒毛膜促性腺激素（人绒毛膜促性腺激素（ HCG） h 糖蛋白类激素，由蛋白核心与位于羧基端 的以唾液酸为终止的侧链组成 h 两个亚基组成 : & : 与 - LH, TSH 和 FSH相同 :与 -LH有交叉 h 由合胞体滋养层细胞产生，被证实是一种 原始物质 (可作为一种有用的肿瘤标志物 ) 89 hCG Epitopes Intact hCG Free Free 90 Free -hCG Assay Catching Antibody Detecting Antibody 91 -HCG的临床应用的临床应用 h HCG上升：几乎所有绒毛膜上皮细胞癌、 70% 的非精原细胞性睾丸癌，胃肠道、肺、 乳腺肿瘤时亦可见 h HCG水平与肿瘤大小、疾病预后有关 h 脑脊液中 HCG上升提示肿瘤有脑转移 h 可用于监测治疗 92 五、五、 肿瘤标志物的联合应用肿瘤标志物的联合应用 肺癌： NSE、 CYFRA21-1、 CEA 乳腺癌： CA153、 CEA 肝癌： AFP、 AFU、 CEA、 AKP同工酶 胰腺癌： CA242、 CA199、 CA50 卵巢癌： CA125、 CEA、 CA199、 HCG 联合应用可大大提高检出的灵敏度和特异性 93 单一指标的判定对卵巢恶性肿瘤的诊断价值单一指标的判定对卵巢恶性肿瘤的诊断价值 检测指标检测指标 临界值临界值 敏感性敏感性 特异性特异性 诊断准确性诊断准确性 (%) (%) (%) AFP 20ug/L 12.73 88.31 56.82 CEA 15ug/L 18.18 94.81 62.88 CA199 37U/ml 40.00 77.92 62.12 CA50 20U/ml 32.73 88.31 65.15 CA125 60U/ml 85.45 79.22 81.82 CA125 35U/ml 94.55 68.83 79.55 94 联合检测对卵巢恶性肿瘤的诊断价值联合检测对卵巢恶性肿瘤的诊断价值 (%) 阳性项数阳性项数 敏感性敏感性 特异性特异性 诊断准确性诊断准确性 1项及项及 1项以上项以上 98.5 47.9 74.6 2项及项及 2项以上项以上 95.5 80.3 87.7 3项及项及 3项以上项以上 86.6 94.4 90.6 4项及项及 4项以上项以上 73.1 100 87.0 5项项 34.3 100 68.1 95 不不 同同 脏脏 器器 肿肿 瘤瘤 标标 志志 物物 96 肿瘤标志物的应用 1.有关标志物联合检测 - 提高特异性 2.阳性标志物动态观察 - 提高准确性 不应以单项、单次检测结果下诊断 为了使肿瘤标志物检测在临床中发挥为了使肿瘤标志物检测在临床中发挥 更好的作用，中华检验学会肿瘤标志物专更好的作用，中华检验学会肿瘤标志物专 家委员会制定了家委员会制定了 肿瘤标志物临床检测应肿瘤标志物临床检测应 用原则用原则 98 肿瘤标志物临床检测应用原则（肿瘤标志物临床检测应用原则（ 1） 肿瘤标志物是肿瘤辅助诊断、预后判断、 疗效观察、复发检测的重要指标。实验室应使 用国家有关机构批准的仪器和试剂，做好室内 质控和参加室间质评，以保证实验结果的准确 性和重复性。 99 肿瘤标志物临床检测应用原则（肿瘤标志物临床检测应用原则（ 2） 由于肿瘤标志物对于恶性肿瘤的诊断目由于肿瘤标志物对于恶性肿瘤的诊断目 前尚无足够的灵敏度和特异性，故主要用于肿前尚无足够的灵敏度和特异性，故主要用于肿 瘤的辅助诊断。不能单凭肿瘤标志物阳性进行瘤的辅助诊断。不能单凭肿瘤标志物阳性进行 诊断；也不提倡对无症状人群进行普查（除甲诊断；也不提倡对无症状人群进行普查（除甲 胎蛋白和前列腺特异性抗原外），但可用于高胎蛋白和前列腺特异性抗原外），但可用于高 危人群的筛查。危人群的筛查。 100 肿瘤标记物检测的临床意义肿瘤标记物检测的临床意义 一般人群筛选一般人群筛选 有限有限 在有症状的人群中作辅助诊断在有症状的人群中作辅助诊断 可以可以 肿瘤分期肿瘤分期 有限有限 预测预后预测预后 可以可以 监测治疗效果监测治疗效果 可以可以 追踪疾病的复发追踪疾病的复发 可以可以 101 肿瘤标志物临床检测应用原则（肿瘤标志物临床检测应用原则（ 3） 应用肿瘤标志物对高危人群进行筛查时应遵应用肿瘤标志物对高危人群进行筛查时应遵 循下列原则：循下列原则： 1、该肿瘤标志物对早期肿瘤有较高的灵敏度。、该肿瘤标志物对早期肿瘤有较高的灵敏度。 2、测定方法的灵敏度高、特异性和重复性良好。、测定方法的灵敏度高、特异性和重复性良好。 3、对该肿瘤有较好的早期治疗的方法。、对该肿瘤有较好的早期治疗的方法。 4、筛查费用经济、合理。、筛查费用经济、合理。 102 肿瘤标志物临床检测应用原则（肿瘤标志物临床检测应用原则（ 4） 由于绝大多数肿瘤标志物的器官特异性不强 ，因此肿瘤标志物阳性不能对肿瘤进行绝对定位 。但极少数肿瘤标志物，如前列腺特异性抗原、 前列腺酸性磷酸酶、甲胎蛋白和甲状腺球蛋白等 对器官定位有一定价值。 103 肿瘤标志物临床检测应用原则（肿瘤标志物临床检测应用原则（ 5） 一般而言，肿瘤标志物浓度与肿瘤大小和临 床分期之间存在着一定的关联。但需注意各分期 的肿瘤标志物浓度范围较宽，会有互相重叠。 104 肿瘤标志物临床检测应用原则（肿瘤标志物临床检测应用原则（ 6） 肿瘤标志物的临床应用价值主要是对肿瘤的 疗效判断和复发监测。它有助于评价手术、放疗 、化疗和生物治疗手段是否有效。为确定何种肿 瘤标志物适用于该患者的疗效、复发监测，应在 治疗前寻找明确升高的肿瘤标志物作为监测指标 。 105 肿瘤标志物临床检测应用原则（肿瘤标志物临床