DNA甲基化在膀胱癌诊断与预后监测中的研究进展总结2026

DNA甲基化在膀胱癌诊断与预后监测中的研究进展总结2026膀胱癌是常见的尿路上皮肿瘤，全球及我国均具有较高的发病率与死亡率

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1,2,3］

。根据肿瘤浸润深度，膀胱癌可分为非肌层浸润性膀胱癌（non-muscle-invasivebladdercancer，NMIBC）和肌层浸润性膀胱癌（muscle-invasivebladdercancer，MIBC）

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。NMIBC患者术后复发率高，5年复发风险可达31%~78%，并有部分病例向MIBC进展

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5,6,7］

；而MIBC患者在接受手术及辅助治疗后，5年生存率仍仅约50%，复发风险亦较高

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8］

。因此，膀胱癌具有“高复发、高进展”的典型特点，亟需在临床实践中实现更高效的早期诊断与长期随访，以改善患者预后。膀胱镜检查是目前诊断及复发监测的金标准，但其侵入性强、费用高，难以作为高频监测手段

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。尿液细胞学是指南推荐的辅助手段

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，虽特异性高，但对低级别肿瘤的检出率有限，整体敏感度偏低

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。随着体外诊断技术的发展，多个尿液标志物被应用于膀胱癌检测，包括核基质蛋白22（nuclearmatrixprotein，NMP22）、膀胱肿瘤抗原（bladdertumorantigen，BTA）及脱落细胞染色体异常等

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12,13］

。NMP22在部分研究中显示出较尿液细胞学更高的诊断敏感度和阴性预测值（negativepredictivevalue，NPV），并可提高低级别病变的检出率

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14,15,16,17,18］

。BTA检测亦可辅助诊断与监测，定量法通常优于定性法

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19,20,21,22,23,24］

。荧光原位杂交（fluorescenceinsituhybridization，FISH）通过识别染色体非整倍体用于辅助诊断，对浅表肿瘤较尿液细胞学具有更高的灵敏度

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25,26］

。然而，这些基于蛋白、抗原或染色体异常的分子检测仍存在假阳性率高、受炎症或感染影响大、检测流程缺乏标准化、跨研究结果一致性不足等局限

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27,28,29,30,31,32］

，使得膀胱癌的无创、可重复及高敏监测需求尚未被完全满足。随着精准医学的发展，液体活检因其无创、可重复、可动态反映肿瘤分子特征等优势，在多癌种早筛和预后监测中展现出重要潜力

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33,34］

。尿液与膀胱上皮直接接触，富含脱落细胞与循环DNA（cell-freeDNA，cfDNA），来源稳定、采集简便，是泌尿系统肿瘤液体活检的理想介质

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。其中，DNA甲基化作为表观遗传调控的重要形式，发生早、稳定性高，整合多位点或基因组甲基化模式可显著提升肿瘤早期检出能力，并在一定程度上指示肿瘤来源

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。基于此，尿液脱落细胞DNA甲基化检测逐渐成为膀胱癌领域最具代表性的无创分子诊断方向之一，有望在早期诊断、预后监测及风险分层中发挥更大作用。本文综述目前报道的尿液DNA甲基化标志物特征及其在膀胱癌诊断与预后监测中的性能表现，为其临床转化应用提供参考与依据。一、膀胱癌细胞DNA甲基化特征与分子机制1.膀胱癌的异常甲基化特征：膀胱癌普遍存在以抑癌基因及关键调控元件启动子高甲基化为主的表观遗传重编程，并伴随特定CpG岛/岸带区域的改变，形成具有诊断和分层意义的甲基化图谱

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。围绕微小RNA（microRNA，miRNA）及内含子源miRNA的CpG区域亦可发生选择性高甲基化，与肿瘤发生及表型相关，并具备无创检测潜力

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。多基因位点甲基化水平可随化疗或去甲基化药物动态变化，具有药效学监测价值

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。这些异常甲基化模式亦与“无限复制潜能”等肿瘤特征相关

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。端粒酶逆转录酶（telomerasereversetranscriptase，TERT）是膀胱癌中典型的异常甲基化基因，其近端启动子多呈低甲基化，而远端端粒酶高甲基化肿瘤区域（telomerasehypermethylatedoncologicalregion，THOR）则普遍高甲基化，二者共同促进TERT表达上调，并与复发及进展风险密切相关

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40,41,42］

。TERT启动子突变检出率较高，且常与THOR高甲基化并存，构成“遗传+表观”协同驱动端粒酶激活的特征组合

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42］

。此外，细胞周期与DNA损伤应答（DNAdamageresponse，DDR）通路基因如CHFR可因启动子高甲基化而沉默，与乳腔型（luminal）亚型相关，提示肿瘤异质性部分由可重复出现的甲基化事件塑造

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。侵袭、迁移及凋亡相关基因如KISS-1、DAPK1、RASSF1A、IGFBP3、FHIT等常呈启动子高甲基化，导致表达下调，与侵袭性升高、分期进展及不良预后相关；部分基因可通过去甲基化干预得到逆转，具有生物学和临床意义

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44,45,46,47,48］

。此外，miRNA相关CpG岛甲基化可重塑小RNA（smallRNA，sRNA）调控网络，改变靶基因表达谱

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37］

；如FHIT基因甲基化导致的表达缺失可扰动活性氧（reactiveoxygenspecies，ROS）稳态并影响凋亡敏感性

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。多组学研究表明，将突变、拷贝数变异、转录及甲基化整合分析，有助于更全面刻画中/高危NMIBC的异质性并预测复发风险

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49,50］

。2.膀胱癌的异常甲基化分子机制：异常甲基化可通过改变染色质可及性与转录调控网络，影响增殖、细胞周期及细胞存活等核心生物过程。在端粒酶轴中，TERT启动子突变可新建转录因子结合位点；其近端启动子的低甲基化与TERT表达上调相关，而远端THOR区域的高甲基化则可能通过重塑染色质构象、增强增强子-启动子互作来维持其持续激活，从而促进细胞永生化

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39,40,41,42］

。在细胞周期调控方面，CHFR启动子高甲基化导致表达沉默，削弱纺锤体组装检查点及DDR功能，使细胞在基因组不稳定条件下仍能进入分裂周期，促进克隆演化与亚群选择

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43］

。此外，miRNA与内含子源miRNA邻近CpG岛/岸带区域的甲基化可重塑sRNA调控网络，改变下游靶基因表达，形成“表观遗传—非编码RNA—转录”级联调控模式

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36,37］

。在侵袭与转移相关机制中，KISS-1启动子高甲基化导致其表达下降，削弱对迁移与转移级联的抑制，且在三维微环境中可增强非黏附斑依赖性迁移并促进细胞播散

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44,45，51］

。在凋亡通路中，DAPK1、RASSF1A、IGFBP3、FHIT等基因的启动子高甲基化可提高凋亡阈值并降低凋亡敏感性；其中FHIT可通过与铁氧还蛋白还原酶（ferredoxinreductase，FDXR）相互作用调控细胞内ROS稳态，其甲基化沉默与“ROS失衡-凋亡受阻”的表型相关

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48，52］

。药理学研究表明，部分甲基化沉默具有可逆性，去甲基化处理可恢复DAPK1与RASSF1A的表达并诱导凋亡；去甲基化药物联合细胞毒化疗亦显示出一定的生物学活性，为相关通路的表观调控提供潜在干预切入点

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38，47］

。二、DNA甲基化检测与膀胱癌早期诊断尿液脱落细胞DNA甲基化检测因其无创（患者依从性高）、采样便利（可获得充足样本并实现高频监测）以及与肿瘤组织长期直接接触（富含表观遗传学信息）等优势，已成为膀胱癌早期诊断的重要研究方向。当前研究主要聚焦于单基因甲基化标志物检测、多基因甲基化标记物模型构建以及基因甲基化标记物与其他分子标志物的联合应用，旨在持续提高诊断敏感度、特异度及临床适用性。1.单基因甲基化标志物检测：韩国一项研究利用实时荧光定量聚合酶链反应（quantitativereal-timePCR，qPCR）构建前脑啡肽原基因（proenkephalin，PENK）甲基化检测体系，并通过大规模多中心前瞻性研究进行了系统评估。研究共纳入1099例受试者，其中219例确诊膀胱癌，包括176例高级别或侵袭性亚型。结果显示：在高级别或侵袭性膀胱癌中，检测敏感度达89.2%［95%置信区间（confidenceinterval，

CI）84.6%~93.8%］，特异度87.8%（95%

CI

85.6%~89.9%），曲线下面积（areaunderthecurve，AUC）为0.95；NPV达到97.6%，表明其在排除膀胱癌方面具有极高的可靠性。在整体膀胱癌中，该检测的敏感度为78.1%，特异度为88.8%，表现稳定。值得注意的是，由于研究人群主要为高危个体，该检测在低级别或早期膀胱癌中的表现尚需进一步验证。总体来看，PENK甲基化检测为尿液脱落细胞DNA用于无创筛查提供了重要证据，并提示单基因甲基化标志物在未来与多基因面板或人工智能算法结合时具有进一步提升的潜力

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。肿瘤相关全局甲基化元件（tumor-associatedglobalmethylationelement，TAGMe；其命名源自“TAGofmethylation”）由研究人员在chr3q26.1差异甲基化区域（differentiallymethylatedregion，DMR）中鉴定，是一种跨癌种适用的通用癌症甲基化位点（universalcancer-onlymethylation，UCOM）。在前瞻性队列（567例）中，TAGMe用于区分膀胱癌与良性泌尿系统疾病的AUC达0.96，敏感度87.8%，特异度92.3%。随后在独立盲法队列验证中（108例膀胱癌、90例良性疾病），AUC为0.95，敏感度88.9%，特异度90.0%，显示其具备高度稳定与可重复性。这一结果不仅提示TAGMe可作为膀胱癌无创筛查的重要分子指标，也体现了基于DMR的检测策略在跨癌种早筛中的潜力。然而，该标志物在不同分级、分期膀胱癌患者中的表现仍需进一步研究，未来结合高通量测序技术或更大规模的前瞻性人群队列，有望推动其成为液体活检的核心组成部分

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54,55］

。2.多基因甲基化标记物联合模型构建：中山大学孙逸仙纪念医院林天歆、陈旭团队开发的一种基于飞行时间质谱的检测体系utMeMA，可同时评估OTX1与SOX1-OT的甲基化水平。研究纳入膀胱癌患者251例、良性疾病225例、健康对照12名，总体诊断准确性86.7%，敏感度90.0%，特异度83.1%。在Ta期非肌层浸润性膀胱癌（Tastagenon-muscle-invasivebladdercancer，NMIBC）及低级别或微小肿瘤中，其敏感度分别为64.5%和81.0%，优于尿液细胞学和FISH，显示其对早期病灶具有更强的检出效率。该技术依赖高分辨率质谱平台，具有较高的位点通量和定量准确性；但不同中心的质控流程、样本处理规范差异可能影响结果一致性，因此仍需通过多中心前瞻性队列完成外部验证。此外，未来还需探索其与临床指标、基因突变或多维甲基化面板的联合应用，以进一步提高诊断准确性

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。BladderEpiCheck是一种已通过欧盟认证的PCR甲基化检测技术，通过分析15个甲基化位点评估复发风险。在针对353例NMIBC患者的研究中，其敏感度为68.2%，特异度88.0%，NPV达95.1%，AUC为0.82。值得关注的是，当排除低级别Ta期复发时，其敏感度上升至91.7%，NPV达99.3%，AUC升至0.94，说明该技术在识别具有临床意义的复发方面尤为突出。尽管检测成本及设备要求可能限制其基础医疗机构的应用，但其在减少膀胱镜频率、提高随访依从性方面具有明显优势

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。3.基因甲基化标记物与其他分子标志物的联合应用：复旦大学附属肿瘤医院研究人员开发的UI-Seek整合FGFR3、TERT基因突变以及ONECUT2、VIM甲基化信息，成功构建了多维度的尿液肿瘤DNA检测模型。在回顾性队列（382例）构建后，该模型在前瞻性多中心双盲队列（947例）中得到验证，整体敏感度为91.37%，特异度为95.09%。其中低级别Ta期膀胱癌的敏感度为75.81%，而高级别Ta及T1~T4期肿瘤敏感度均超过93%，表现优于传统单标志物检测。该方法强调突变与甲基化的互补信息，对提升无创诊断的稳定性具有重要意义，但其检测流程相对复杂，对实验室条件与成本提出了更高要求

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58］

。北京大学第一医院研究人员开发的UCseek方法整合了拷贝数变异与DNA甲基化，并应用支持向量机算法建立分类模型。在发现队列（167例）建立模型后，于3家机构的独立验证队列（206例）中获得稳定表现：敏感度92.7%，特异度90.7%，总体准确性91.7%。其在低级别与早期膀胱癌中的准确率分别达到91.8%和94.3%，优于尿液细胞学。UCseek展示了多组学整合在复杂信号识别中的优势，但仍需进一步优化算法泛化能力及检测成本，以促进更广泛的临床应用

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59］

。三、DNA甲基化检测与膀胱癌预后监测分子残留病灶（molecularresidualdisease，MRD）检测可用于早期识别高复发风险患者，为后续治疗决策提供重要依据，从而有助于改善预后

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。DNA甲基化作为早期表观遗传改变，通常在组织形态学异常之前发生，且具有较高的灵敏度和前瞻性

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。CpG岛区域的异常甲基化与膀胱癌的发生、发展及复发密切相关

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。基于此，针对DNA甲基化特征的分子检测技术已成为膀胱癌术后MRD监测及预后评估的重要研究方向，有望提高MRD检出率，降低术后复发风险。目前实体瘤MRD检测主要分为以下策略。1.基于肿瘤组织的先验分析策略：该策略首先对肿瘤组织进行全外显子测序或多基因检测面板测序，通过识别患者特异性突变构建个体化追踪检测面板，并在术后通过检测循环肿瘤DNA（circulatingtumorDNA，ctDNA）监测MRD状态。该方法可在单例层面最大化可追踪突变数量、提高灵敏度，并减少由背景突变带来的假阳性，因此被多项权威指南推荐为优先MRD路径

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。但其缺点也较为明显，包括检测流程复杂、定制化周期长、成本较高等，限制了其在真实世界中的广泛应用。在这一背景下，以DNA甲基化为信号的、基于肿瘤组织先验的MRD尚处研发早期。目前研究主要聚焦于个体化甲基化追踪模型：通过对肿瘤组织进行高覆盖度甲基化组测序，从全基因组筛选患者特异的甲基化单倍型模式（methylationhaplotypepattern/block，MHP/MHB），并在随访血液或尿液样本中进行动态监测

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64,65,66］

。初步研究提示，甲基化特征在低肿瘤负荷或影像学阴性阶段可能较突变信号更早转阳，且与基于突变信号的肿瘤组织先验MRD检测具有互补性

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。但目前仍缺乏大规模多中心验证、跨平台一致性证据与成本效益评价，整体仍处于探索阶段。2.不依赖肿瘤组织的分析策略：该策略通过预先设计的特定癌种固定检测面板直接检测ctDNA，不依赖组织测序先验。其检测流程更标准化、可重复性更强，适合临床推广，但面板追踪位点有限，可能遗漏亚克隆突变，从而影响灵敏度

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。在此框架下，部分尿液甲基化检测技术在MRD监测中显示出优于传统细胞学的表现。在MRD及复发监测方面，utMeMA在重复经尿道膀胱肿瘤切除术（repeattransurethralresectionofbladdertumor，Re-TURBT）队列中显示出