肿瘤标志物的临床应用基础原则

1、肿瘤标志物的临床应用基础原则 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万，占死亡人数的17.94%，居死亡原因的第二位。 2000年发病率新发病数/年死亡数/年全球中国1030万 200万710万145万中国肿瘤死亡率70年代90年代 死亡率84.58/10万 94.36/10万 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%常见的恶性肿瘤死亡原因 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

2、难，因为目前大多数的诊断技术都不适合肿瘤的早期诊断。 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12cm时才能发现，而此时肿瘤细胞数已达109以上。 The development of tumor and their diagnostic by immunological and biophysical methods 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）。 肿瘤标志物

3、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。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。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。肿瘤标志物的分类

4、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：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定 位TM基本上不能对肿瘤定位 极少数T

5、M如PSA, 甲状腺球白等具器官特异性，但不是肿瘤特异性。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。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。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。TM评价治疗有效性方案（Beastall, 1991)无效：TM浓

6、度与治疗前相比下降50%有效：TM浓度与治疗前相比下降90%跟 踪 复 发68101214 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。预 测敏感性阳性结果在肿瘤患者中的比例敏感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实验结果的期望值期望值: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

7、望值(PV)：在阴性结果病人中, 非癌症存在的可能性 PV=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阳性结果总数真阴性结果数阴性结果总数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。 s s -2SD -1SD 均数 +1SD +2SD 34% 34% 13.5% 13.5%参考范围的设定 (x2SD) 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。百分位数：95%参考范围的设定97.5%参考范围的设定均数+2SD参考值与临界值对TM而言，应以临界

8、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。特异性 100%真阴性 100%敏感性 100%真阳性 100%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。ROC曲线 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

9、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。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 待测物质浓度与检测手段 临床化学分析10 -1210 -910 -610 -310 - 0pg/mLng/mLmg/mLmg/mLg/L免疫分析Therapeutic DrugsThyroid

10、HormoneFertility HormoneAllergyCancer MarkersInfectious DiseaseVitaminsPlasma Proteins标记免疫学的基本原理示踪物的标记技术+免疫学技术根据示踪剂的不同可分为化学发光免疫分析酶免疫分析荧光免疫分析放射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3H5x10-15 mole 125I5x10-17 mole 酶 -16 mole Horseradish pe

11、roxidase3x10-16 mole Alkaline phosphatase5x10-17 mole 生物发光Firefly luciferin/luciferase5.6 x10-16photons/min/mg Enzyme enhanced10-19mole Firefly luciferin/luciferase10-19mole 荧光Europium(III) ion2x10-17 mole Fluorescein10-13 mole 酶/化学发光Peroxidase/luminol/enhancer 10-15 mole Glucose-6-phosphate dehydro

12、genase peoxidase/10-18 mole isoluminol * AMPPD10-21 mole 各种方法学/发光底物与灵敏度诊断灵敏度可发射信号大小 检测器的灵敏度例如：AFP（1000ng/ml）方法一：可发射信号为1000，检测器灵敏度为1，则其诊 断灵敏度为1ng/ml，它可区分1与2之间的差别。方法二：可发射信号为100,000，检测器灵敏度为1，则 其诊断灵敏度为，它可区分与 之间的区别。诊断灵敏度对cutoff值附近的数据特别重要。常见的肿瘤标志物及其应用评价常用的肿瘤标志物一、肿瘤胚胎性抗原标志物 许多只应在胚胎期才具有的蛋白质随胎儿出生而逐渐停止合成和分泌，但

13、在肿瘤状态时，机体中一些基因被激活，使机体重新生成和分泌这些胚胎期和胎儿期的蛋白。这些蛋白尽管与肿瘤组织不一定具相关性，但与肿瘤的发生有着内在联系，是一类较常见的肿瘤标志物。（一）癌胚抗原（CEA） CEA于1965年被发现，用人直肠癌组织抽提物免疫动物所获抗血清经正常人直肠组织抽提液吸收。此抗血清能与肿瘤组织反应而不与正常组织反应。由于这种抗原也能在胚胎组织中发现，故称“癌胚抗原”。 CEA在正常情况下由胎儿胃肠道上皮、胰和肝细胞合成，经胃肠道代谢。肿瘤状态时CEA进入血和淋巴循环，使血清CEA上升。 正常群体CEA值：3g/L；吸烟者60 g/L：结肠癌、直肠癌、胃、肺癌 癌肿浸润、转移时

14、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 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 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%） 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% 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：

15、辅助区分小细胞肺癌 （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。 正常成人：血清10g/L 母体妊娠：14周起上升至 23 g/L，逐渐 下降，足孕时70mg/L。婴儿出生后AFP 迅速下降。 良性肝病：可见AFP升高，但多500g/L：多见于原发性肝癌，与肿 瘤组织大小相关。 AFP在临床中的应用 可用于筛查 判断预后 调整治疗二、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

16、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。（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 半衰期仅天，在血中很快代谢，所测结 果能反映肿瘤近期的变化状态 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。62CA125的临床应用63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）

17、-CA12535U/ml的病人中有95%在第二次手 术时仍有肿瘤存在早期复发的监测 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%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CA125的临床应用9.812/122子宫肌瘤8.32/24

18、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良性疾病第二次手术探查结果和复发癌CA125的变化(U/ml) 项目 例数 20 2035 35二探阴性 27 23 4 0 二探阳性 41 6 13 22 镜下癌 17 5 12 0 大体癌 24 1 1 22 2cm 5 1 1 3 2cm 19 0 0 19 复发癌 26 4 2 20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

19、预后（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。 CA19-9的临床应用辅助诊断（胰腺、胆管）疗效监测复发跟踪三、酶类标志物 根据来源可分为两类： 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） 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）（一）前列腺特异性抗原（PSA） 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 PSA属于酶类肿瘤标记物，

20、具有糜蛋白酶 样和胰蛋白酶的活性 PSA在正常男性含量小于4g/L游离PSA在正常男性含量小于1g/L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74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PSA的两种主要形式游离PSA结合PSA (PSA-ACT)-1-antichymotrypsin

21、抗原结合部位PSAPSAACT35%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（二）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NSE的临床意义 NSE在小细胞肺癌中的阳性率明显

22、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。NSE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。NSE升高的癌症患者5年存活率仅为5%12%。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 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

23、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。人绒毛膜促性腺激素（HCG） 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两个亚基组成: &: 与 - LH, TSH 和 FSH相同:与-LH有交叉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)hCG EpitopesIntact hCGFree Free Free -hCG AssayCatching AntibodyDetecting Antibodyb-HCG的临床应用HCG上升：几乎所有绒毛膜上皮细胞癌、

24、 70%的非精原细胞性睾丸癌，胃肠道、肺、 乳腺肿瘤时亦可见HCG水平与肿瘤大小、疾病预后有关脑脊液中HCG上升提示肿瘤有脑转移可用于监测治疗五、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单一指标的判定对卵巢恶性肿瘤的诊断价值检测指标 临界值 敏感性 特异性 诊断准确性 (%) (%) (%) 联合检测对卵巢恶性肿瘤的诊断价值(%) 阳性项数 敏感性 特异性 诊断准确性 1项及1项以上

25、2项及2项以上 3项及3项以上 4项及4项以上 5项 不同脏器肿瘤标志物肿瘤标志物的应用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更好的作用，中华检验学会肿瘤标志物专家委员会制定了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。 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前尚无足够的灵敏度和特

26、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），但可用于高危人群的筛查。 肿瘤标记物检测的临床意义一般人群筛选 有限在有症状的人群中作辅助诊断 可以肿瘤分期 有限预测预后 可以监测治疗效果 可以追踪疾病的复发 可以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循下列原则：1、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。3、对该肿瘤有较好的早期治疗的方法。4、筛查费用经济、合理。 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