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肿瘤标志物及其检测方法 李时荣 肿瘤标志 TumourMarkers 是1978年Herberman在美国国立癌症研究所 NCI 召开的 人类免疫及肿瘤免疫诊断 会上提出的 次年在英国第七届 肿瘤发生生物学和医学 会议被大家确认 并开始引用 肿瘤标志物是指由肿瘤细胞由肿瘤组织和细胞产生的与肿瘤的形成 发生相关的物质 这些物质存在于肿瘤细胞的胞核 胞质 胞膜上或体液中 进入到血液或其他体液或组织中 或是宿主对体内新生物反应而产生并进入到血液或体液或组织中而含量明显高于正常参考值的一类生物活性物质 不存在于正常成人组织而见于胚胎组织 或在肿瘤组织中含量超过正常含量 肿瘤标志物分类目前肿瘤标志物尚无统一的分类和命名 临床常用的肿瘤标志物大多是根据其生物化学和免疫学特性可分为 1 肿瘤抗原 肿瘤胚胎性抗原 甲胎蛋白 AFP 癌胚抗原 CEA 白血病系列分化抗原 CD系列 肿瘤增殖抗原 增殖细胞核抗原 周期素 PCNA Cyclin DNA多聚酶 DNA pol Ki 67核抗原 Ki S1核抗原 2 糖类抗原CA19 9 CA125 CA50 CA724 CA15 3 CA242 SCC 3 酶和同工酶乳酸脱氢酶 LDH 神经元特异性烯醇化酶 NSE 前列腺酸性磷酸酶 PSA 胃蛋白酶原I II PGI II 4 激素和异位激素雌激素受体 ER 孕激素受体 PR 绒毛膜促性腺激素 HCG 促肾上腺皮质激素 ACTH 降钙素 5 蛋白类角蛋白 Keratin上皮来源肿瘤 角蛋白19片段 Cyfra21 1 组织多肽抗原 TPA 组织多肽特异性抗原 膀胱癌抗原 核基质蛋白22 22 70 是一种环形结构大分子蛋白质 A9R 2 微球蛋白 本周氏蛋白 6 肿瘤相关病毒EBV与鼻咽癌有关 HPV与宫颈癌有关 HBV与肝癌有关 细胞白血病 淋巴瘤病毒 HTLV 1 与成人白血病有关等 7 癌基因 抑癌基因及其产物由于一些肿瘤中都有癌基因 抑癌基因及其产物异常表达 因而是较佳的广谱肿瘤分子标志 1 癌基因与相关肿瘤ras家族 P21 乳腺癌 结肠癌 胃癌 肝癌 肾癌 膀胱癌 肺癌 白血病等C erbB2 HER 2 neu 乳腺癌 卵巢癌 肺癌 胃癌等C myc肺癌 胃癌 肝癌 乳腺癌 睾丸癌等C met肝癌 胃肠癌 甲状腺癌 肾癌 脑瘤等mdm 2软组织肉瘤bcr abl融合基因慢性髓细胞性白血病 CML Ph1t 9 22 易位白血病EGF对肿瘤有促进生长作用EGFR乳腺癌 卵巢癌 宫颈癌 食管癌 肝癌等TGF a乳腺癌 肝癌等 2 抑癌基因与相关肿瘤Rb视网膜母细胞瘤 骨肉瘤 乳腺癌 小细胞肺癌等P53肺癌 消化道癌 乳腺癌 骨肉瘤 淋巴瘤 白血病等APC家族性结肠腺瘤病 大肠癌 胃癌 肺癌等FAP家族性结肠腺瘤病 大肠癌DCC大肠癌 胃癌NF1神经纤维瘤 嗜铬细胞瘤 神经母细胞瘤 Wilms肾瘤MTS1 16基因 19 肺癌 食管癌 肝癌 大肠癌 白血病等 食管癌 胃癌 结肠癌 肺癌 肝癌 头颈癌 乳腺癌 腺癌等 3 转移相关基因nm23转移抑制基因 与肿瘤转移和预后呈负相关 CD44表达增加 促进转移 组织蛋白酶 chth D 在癌浸润和转移中起着关键作用4 凋亡相关基因bcl 2抑制细胞凋亡 可作为抗癌药物敏感性及预后指标 Fas属于TNF家族 该基因转染肿瘤细胞后促进细胞凋亡 多药耐药性 MDR 基因P 糖蛋白 P gp 多药耐药相关蛋白 MRP 肺耐药蛋白 LRP 谷胱甘肽转移酶 几种重要肿瘤标志物及其应用 影响因素 1 肿瘤标志物具有特异性和非特异性的双重特点 2 各种肿瘤特性的不同 如肿瘤的分期 大小 定位 组织来源及转移趋向等的不同 3 各种抗体的不同 如多克隆抗体 单克隆抗体 抗体决定簇和抗体亲和性等的不同 4 各种检测系统的不同 如检测原理 标记物 实验条件 检测技术 检测仪器和检测敏感度等的不同 5 检验人员的专业水平和技术经验 以及实验室条件和实验的可靠性等的差异 1 甲胎蛋白 AFP 分子量约为7万的糖蛋白 由590个氨基酸组成 存在于胎儿肝脏和卵黄囊 主要用于原发性肝癌的诊断和分类 以及非精原睾丸癌 畸胎瘤等的诊断 是唯一一种和癌症有明确特点关系的TM 在妊娠妇女和某些肝炎 肝硬化病人中轻度增高 利用亲和电泳和免泳固定技术可将AFP分为L1 L2 L3型 其中L3型是肝细胞癌早期特异性标志物 在检测小肝癌和区别肝癌与良性肝病有很大价值 某些病理类型的肝癌 如假腺管型 细胞可能不分泌AFP 2 癌胚抗原 CEA 分子量约180万的多糖蛋白复合物 位于胚胎和胎儿期的肠粘膜中 分泌CEA的肿瘤大多位于空腔脏器 首选为结 直肠癌的标志物 特别是大肠癌 其次为胃 肝 肺 胰 乳腺癌的标志物 腺癌常高于上皮癌 未患癌人群中吸烟者有轻度增高 胰液和胆汁内CEA含量可用于诊断胰腺或胆道癌 尿液中CEA含量可作为判断膀胱癌预后的参考 血清CEA结合甲状腺钙素测定 有助于甲状腺髓样病的诊断和复发的估计 3 血清 2微球蛋白 2 MG 分子量为11500的低分子量蛋白 为淋巴细胞 巨噬细胞分泌 临床用于诊断多发性骨髓瘤 在肾功能不良时也升高 4 血清铁蛋白 SF 分子量为43 45万的大分子蛋白 作为储存铁 存在于肝 脾和骨髓中 临床为诊断隐性贫血较灵敏的指标 癌细胞具有较强合成SF的能力 可协助对肿瘤的诊断和预后估计 5 前列腺酸性磷酸酶 PAP 和前列腺特异抗原 PSA PAP为分子量约十万的糖蛋白 酸性磷酸酶同功酶之一 是细胞的溶解体和分泌物的正常成分 具有组织特异性 主要用于诊断前列腺癌 PSA是前列腺上皮细胞分泌的一种激肽释放酶样的蛋白酶 分子量为33000的单链糖蛋白 前列腺癌时PSA检出率为70 90 在良性前列腺组织增生和女性乳腺癌时也可升高 F PSA占T PSA10 20 前列腺癌时结合型PSA显著增加 故F PSA T PSA比值下降 6 人绒毛膜促性腺激素 HCG 由胎盘滋养层细胞所分泌的一类分子量为4 5万的糖蛋白类激素 含有145个氨基酸 由两个独立的氨基酸肽链 及 亚单位组成 肿瘤细胞以分泌 亚单位为特征 是绒毛膜上皮癌和恶性葡萄胎的肿瘤标志物 在性腺器官如卵巢 睾丸等发生胚胎性癌时也可检出 可作为这些疾病的疗效监测和预后判断 少数肺癌 子宫内膜癌 子宫颈癌和白血病等恶性肿瘤亦能发现 HCG升高 但阳性率不高 7 神经特异性烯醇化酶 NSE 是烯醇化酶的一种同工酶 分子量约为87000 是神经元 神经内分泌细胞中参与糖酵解的酶 肿瘤组织中糖酵解作用加强 细胞增殖周期加快 细胞内的NSE释放进入血液 导致在血清中含量增加 是小细胞肺癌首选的TM 敏感性70 80 在神经母细胞瘤时升高 脑脊液中NSE可作为脑损伤 脑梗死的诊断指标 8 细胞角蛋白相关TM细胞角蛋白 CK 参与构成上皮细胞骨架 依其氨基酸序列不同分为CK1 CK20共20种 Cyfra21 1为角蛋白19的片断 适用于非小细胞肺癌 总的敏感性52 9 的诊断 尤其是鳞癌 9 鳞状上皮癌相关抗原 SCCA 为组织抗原 可由妇女生殖道上皮以及不同器官的鳞状上皮癌分泌 为宫颈鳞癌的首选TM 也用于肺 食管 口腔 颌 面鳞癌敏感性比Cyfra21 1低 10 胃蛋白酶原 PGI II PG 见于胃底粘膜的主细胞 颈粘液细胞及主颈粘液移行细胞 PG 见于胃底腺主细胞 幽门腺 十二指肠腺 胃几乎是PG的唯一来源 PG变化能够反映出胃粘膜功能变化 胃癌患者血清PG G 比值明显下降 日本学者以血清PG 70ng ml PG PG 比值 3为临界值 对胃癌的敏感性和特异性分别为84 6 和73 5 在对一万余人进行健康体检筛查时发现 有20 左右的人PGI水平降低 进一步作胃镜检查 确认胃癌21例 其中早期胃癌19例 11 糖类抗原 CA CA19 9属糖脂 其中粘蛋白分子量为106 抗原为3 6 104 由各种癌细胞 胎儿胃肠道 上皮和一些粘液细胞产生 在由内胚层细胞分化来的多种上皮类恶性肿瘤血清中均可见升高 主要用于诊断消化道肿瘤 以胰腺癌的特异性最高 其次为结 直肠癌 12 生长激素 HGH HGH是一种蛋白质类激素 由脑垂体分泌 通过血液传输到全身 恶性肿瘤所分泌的异位激素 如垂体腺瘤 肾 肺等器官肿瘤均会引起HGH含量的升高 因此HGH的检测有利于肾癌 肺癌及垂体瘤的联合诊断 n2 13 其他组织多肽抗原 TPA 作为组织相关抗原 主要用于消化道肿瘤 肺癌和乳腺癌等的诊断 组织多肽特异性抗原 TPS 更能提供肿瘤复发 转移和进展的信号 膀胱癌抗原 UBC 主要用于膀胱癌的诊断 肿瘤标志物及其检测方法 同一个标志物可用不同方法进行检测 如可以从血清学水平 免疫组化检测CEA或P gp等 也可以用FCM或RT PCR来检测 血清学水平除传统的放射免疫分析 RIA 和酶联免疫分析 ELISA 外 目前在国内主要有三类全自动免疫化学分析系统 化学发光免疫分析系统 荧光免疫分析系统和电化学发光免疫分析系统 广泛的应用于临床 对血清肿瘤标记物检测具有快速 准确 半定量 可检测AFP CEA CA19 9 CA72 4 CA125 CA15 3 NSE Cyfra21 1 PSA f PSA等 组织学水平免疫组化和原位分子杂交组化技术是近年发展起来的一门新兴边缘学科 它将免疫学技术和分子生物学技术同组织病理学制片方法巧妙结合在一起 在组织细胞原位显示某些化学成分和特定基因片段 常规标本中约5 15 疑难病例或恶性肿瘤需采用免疫组化进行鉴别诊断和预后分析 PorterD利用mRNA原位杂交检测细胞水平基因表达 在组织芯片上免疫组织化学检测乳房导管原位癌和浸润癌病理学特征和临床意义 图像分析技术可以定量测定组织切片上肿瘤细胞DNA含量和形态学分析 对判断肿瘤恶性度及预后具有重要临床价值 细胞学水平流式细胞术 FlowCytometry FCM 是利用FCM对细胞和细胞器的结构和某些功能进行定量检测 并利用细胞表面特异性标志对特定细胞亚群进行分析和分选的先进技术方法 检测白血病和淋巴瘤标记物 CD系列 利于诊断和鉴别诊断 用FCM检测恶性肿瘤细胞的P gp可为临床选择化疗药物提供依据 我们用FCM检测消化道肿瘤外周血CD44水平 电镜 电镜酶细胞化学技术 免疫电镜技术 原位杂交电镜技术 分子学水平 聚合酶链反应法 PCR 是一种极为简单 敏感 高效 特异和快速的能在体外进行扩增DNA的技术 目前 国内外用 方法检测外周血中的肿瘤细胞的主要标记基因有细胞角蛋白19 CK19mRNA 和20 CK20mRNA 用于上皮性恶性肿瘤 癌胚抗原 CEAmRNA 用于结直肠癌 胃癌 胰腺癌 乳腺癌等CEA分泌性肿瘤 甲胎蛋白 AFPmRNA 用于肝细胞癌微转移的检测 生物芯片分析系统 基因芯片用显微切割和芯片技术结合分析乳房癌不同部位肿瘤细胞之间基因表达差异 组织芯片组织芯片可以帮助节省试剂 人力和费用 过去分析一个肿瘤的试剂量现在可以分析高达数百个甚至1000个肿瘤 而且是在同一张切片上同时进行 蛋白芯片为多标志联合检测提供了理想的工具 英国RANDOX公司已经在全球同时推出的包含8种肿瘤标志的蛋白芯片 肿瘤标志物检测原理根据WHO资料 全球范围内恶性肿瘤是人类仅次于心脑血管病的第二大死亡原因 占总死亡人数的22 并逐年增加 10种常见肿瘤 胃癌 肝癌 食管癌 结直肠肛门癌 白血病 子宫颈癌 鼻咽癌 乳腺癌和膀胱癌 肿瘤的早期发现 早期诊断 早期治疗是患者获得长期生存的最主要途径 以肝癌为例 肿瘤直径 2cm 5年生存率几乎100 直径每增加1cm 5年生存率下降20 肿瘤诊断三大支柱是图像诊断 包括B超 CT 核磁共振 化学诊断 血清学和免疫学 及细胞学和组织学诊断 而后两者均以肿瘤标志为主要或辅助观察指标