【摘要】 作为一种肿瘤标志物，前列腺特异性抗原（prostate-specific antigen ，PSA ）已被广泛应用于前列腺癌的诊断。但PSA 的特异性较低，由PSA 升高导致了大量非必要的前列腺穿刺检查。考虑到PSA 的局限性和前列腺穿刺活检的侵入性，目前已有多种血清和尿液生物标志物被应用于前列腺癌的诊断。本文对可用于诊断前列腺癌的生物标志物进行了全面综述，包括4-激肽释放酶评分、前列腺健康指数、前列腺癌抗原3、SelectMDx 及Exosome Dx 。这些生物标志物可以提高前列腺癌的诊断率，减少前列腺癌的过度治疗。然而，生物标志物能否被列为前列腺癌筛查诊断的常规检查项目，仍需要更多的临床试验提供依据。
【关键词】 生物标志物；前列腺癌；非侵入性检查
Administration of non-invasive detection biomarkers for prostate cancer diagnosis
Wang Ke 1, Zhang Xuebao 2, Wang Zhenlin 1, Zhao Kai 1, Zhang Zongliang 1, Li Chen 1, Zhu Guanqun 1 (1. Department of Urology, Affiliated Hospital of Qingdao University, Shandong, Qingdao 266000, China; 2. Department of Urology, Yantai Yuhuangding Hospital, Shandong, Yantai 264000, China)
Correspondingauthor:ZhuGuanqun,E-mail:********************
【Abstract 】 Prostate-specific antigen (PSA), as a tumor marker, has been widely ud for diagnosis of prostate cancer. Due to little specificity of PSA, unesntial prostate biopsy was incread. Becau of limitation of PSA detection and invasion of prostate biopsy, some innovative biomarkers were ud for diagnosis of prostate cancer. In this study, we reviewed various prostate cancer biomarkers, such as four kallikrein protein biomarkers score, prostate health index, prostate cancer antigen 3, SelectMDx and Exosome Dx, which can improve diagnosis of prostate cancer and decrea overtreatment. However, more data and further clinical trial are needed for asssing the biomarkers to be routine examinations.
【Key words 】 Biomarker; Prostate cancer; Non-invasive detection
非侵入性检测生物标志物在前列腺癌诊断中的应用
王科1，张学宝2，王振林1，赵凯1，张宗亮1，李晨1，朱冠群1（1．青岛大学附属医院 泌尿外科，山东青岛 266000；2．烟台毓璜顶医院 泌尿外科，山东 烟台 264000）
基金项目：国家自然科学基金项目（31971191）
通信作者：朱冠群 E-mail ：********************
20世纪80年代以前，前列腺癌难以得到早期的诊断和及时的治疗，这一情况在前列腺特异性抗原（prostate-specific antigen ，PSA ）应用于临床后得到了明显改善。然而，PSA 在前列腺癌诊断中的广泛应用也增加了不必要的前列腺穿刺活检数量，最终导致低危前列腺癌的过度治疗，在一定程度上降低了患者的生活质量[1]。由于PSA 的结果可受多种因素影响，其筛查前列腺癌时的临床意义具有一定局限性[2]。鉴于此，本文将对有助于前列腺癌诊断的非侵入性检测生物标志物进行综述，为临床上前列腺癌的诊断提供更多选择。
1 血液生物标志物
PSA 的检测结果可受多种因素影响，可提高其特异度的几种PSA 衍生物的临床实用性已经得到了广泛证实，如总PSA （total PSA ，tPSA ）和游离PSA （free PSA ，fPSA ）[3]。fPSA 的多种亚型也被应用于临床，包括良性亚型（bPSA ）、proPSA （其最稳定的形式为，p2PSA ）和完整PSA （intact PSA ，iPSA ）。这些亚型的整合加速了前列腺健康指数（prostate health index ，PHI ）和4-激肽释放酶评分（four kallikrein protein biomarkers score ，4Kscore ）在前列腺癌诊断中的临床应用。
DOI ：10.12151/JMCM.2021.01-14
1.1 4Kscore 4Kscore是基于4种激肽释放酶（tPSA、fPSA、iPSA和人激肽释放酶-2）的血清测量值并结合临床参数（年龄、直肠指检结果和既往活检史）来预测PSA轻度升高的人群是否需要进行前列腺
穿刺活检的一种评估手段[4]。一项研究系统回顾了4Kscore在PSA轻度升高人群中的应用，结果显示，曲线下面积（area under the cure，AUC）＞0.80时可用于前列腺癌的鉴别，该结果与涉及10 000多例受试者的11项研究结果保持高度一致[5]。
虽然尚无前瞻性研究评估4Kscore能否对前列腺癌患者的长期结局进行准确预测，但回顾性研究的长期随访结果表明，4Kscore≤7.5%的男性出现前列腺癌转移或死亡的风险非常低[6,7]。
1.2 PHI Beckman Coulter PHI是根据3种PSA亚型的浓度计算而来：tPSA、fPSA和p2PSA。美国食品和药品监督管理局（Food and Drug Administration，FDA）在2012年时便批准PHI用于前列腺癌的早期筛查，PHI的临床价值也在一项多中心前瞻性研究中得到了证实。该研究涉及892例接受前列腺穿刺活检的患者，这些患者的PSA在2～10 ng/ml且直肠指检均未发现明显异常[8]。研究发现，PHI分数的高低与前列腺癌风险高低呈正相关，PHI的灵敏度为80%～95%，且其特异度较tPSA和fPSA更高。
4Kscore和PHI可预测有临床意义前列腺癌（clini-cally significant prostatic cancer，csPCa）的发生，并减少不必要的前列腺穿刺活检。这两种方法的有效性已经在多个研究中得到了证实，同样适用于接受前列腺癌主动监测的患者。一项回顾性研究对4Kscore和PHI在筛查csPCa中的作用做了对比，该研究纳入了513例接受前列腺穿刺活检的患者，发现两者的AUC并无显著差异（0.72∶0.71）[9]。在另一项纳入了531例患者的研究中，4Kscore和PHI 在预测csPCa上差异不大（AUC：0.72∶0.71），但
4Kscore的价格却明显高于PHI[9]。前列腺癌抗原3（prostate cancer antigen 3，PCA3）作为筛检前列腺癌的可靠方法之一，主要应用于首次活检阴性的患者，但近期研究表明，其在区分惰性和侵袭性癌症方面作用有限[10,11]。Exosome Dx和SelectMDx 的临床应用前景似乎更加广阔，但仍需要更多的临床试验证据来支持。尽管上述许多生物标志物的检测都是非侵入式检查，但检测PCA3和SelectMDx前需要进行直肠指检，这也是选择这两项检查时需要权衡的因素。
2 尿液生物标志物
尿液在疾病诊断中的价值有时因为其是一种排泄物而被低估，事实上，尿液生物标志物在前列腺癌的早期筛查和诊断中同样发挥了重要作用。需要注意的是，尿液生物标志物检测前通常需要行直肠指检（肛诊），临床上通常需要医生根据检验结果结合肛诊进行初步诊断。在尿液中与前列腺癌相关且具有较高诊断价值的生物标志物主要有如下几个。
2.1 前列腺癌抗原3 PCA3是一条长链非编码RNA 分子，位于PRUNE2基因内含子6内的9q21-22号染色体上，与前列腺良性组织相比，其在前列腺癌组织中过表达。直肠指检后检测尿沉渣中PCA3 mRNA 的含量，将PCA3 mRNA与PSA mRNA的比值乘以1000即可得出PCA3评分[12]。
PCA3诊断价值的初步验证是在一项纳入了233例患者的研究中[13]，这些患者首次穿刺活检均为阴性。结果表明，在筛查前列腺癌时，PCA3的AUC 为0.68，而PSA的AUC为0.52。当临界值设为35时，炒紫菜做法
PCA3的灵敏度为58%，特异度为72%。惰性前列腺癌与侵袭性前列腺癌的4Ksocre得分在统计学上没有显著差异。PCA3的有效性在一项纳入了46项临床试验、包括12 000多例接受前列腺穿刺活检患者的荟萃分析中得到了进一步验证。该研究报告，在接受前列腺首次穿刺活检的患者中，PCA3用于前列腺癌检测的灵敏度和特异度分别为65%和82%，AUC为0.80。在接受前列腺重复穿刺活检的患者中，PCA3的灵敏度和特异度分别为58%和69%，AUC为0.68。但是，如果仅将前瞻性研究纳入荟萃分析时，PCA3的灵敏度和特异度分别为65%和73%，AUC为0.75。尽管PCA3的应用有助于前列腺癌的诊断，但它无法评估肿瘤的侵袭性或临床分期[14]。
在目前的临床应用中，泌尿外科医师更倾向于采取将PCA3与其他前列腺癌标志物如：跨膜丝氨酸蛋白酶2（transmembrane rine protea 2，TMPRSS2）、红细胞病毒E26致癌物（erythroblastosis virus E26 oncogene，ERG）和PSA相结合的检测方式，以提高前列腺癌检测的特异度和灵敏度。有报
道指出，血清PSA联合TMPRSS2：ERG和PCA3检测能提高90%的特异度和80%的灵敏度[15]。最近密西根大学发布了一个新的前列腺癌评估系统——Mi 前列腺评分，其方法也是联合检测PSA、TMPRSS2：ERG和PCA3。Mi前列腺评分系统明确指出在TMPRSS2：ERG＞8，PCA3＞20，或PSA＞10 ng/ml的人群中有更高的可能性出现侵袭性前列腺癌患者（Gleason 评分≥7），其特异度和灵敏度分别为33.4%和92.6%[16]。
2.2 外泌体DX外泌体是由多种类型细胞（包括肿瘤细胞）分泌的囊泡。外泌体液体活检主要是针对PSA灰区范围内的患者进行筛查，对未行直肠指检患者的尿液中外泌体的三个RNA（PCA3、ERG、SPDEF）进行PCR检测，以排除不必要的穿刺活检。ExoDx Prostate IntelliScore（EPI）是第一个被美国FDA认定的外泌体液体活检产品。一项研究纳入了519例PSA均在2～20 ng/ml的患者，研究表明EPI 改进了由PSA、年龄及家族史组成的临床预测模型，其AUC从0.63升至0.73，可检测GG2级别或更高等级的前列腺癌。当EPI的阈值＞15.6时，可避免27%不必要的前列腺穿刺活检，灵敏度及阴性预测值分别为92%和91%，≥GG2级别的前列腺癌漏诊率为8%[17]。在另一项纳入了503例男性（PSA为2～10 ng/ml）的临床研究中，当EPI的阈值设定为15.6时，可避免26%的不必要前列腺穿刺活检，总活检率为20%，灵敏度及阴性预测值分别为93%和89%，≥GG2级别的前列腺癌漏诊率为7%[18]。2.3 SelectMDx SelectMDx可测量直肠指检后患者尿液中DLX1和HOX6 mRNA的水平。SelectMDx 最初由Leyten等[19]进行研究，并由Van等[17]进行了验证。他们在两项前瞻性试验中收集了905例患者的尿液标本。研究表明，SelectMDx与患者的临床指标（PSA、家族史及前列腺活检史）联合应用，当可鉴别出高级别的前列腺癌（Gleason≥7）时其AUC为0.90（95%CI：0.85～0.95）[17]。对于Gleason ＞7的患者，它也将不必要的活检率降低了53%，阴性预测值为98%[20]。此外，最近的文献表明，将SelectMDx作为首次前列腺活检的分层工具具有较好的成本效益[21]。
3 结论
在前列腺穿刺活检之前，有许多筛查前列腺癌的生物标志物可供选择。然而在其选择上，最大的局限性是缺乏各种生物标志物之间的对比数据。有研究表明，即使在现有的临床试验中，不同人群的临界值可能也不尽相同[22,23]。可见，生物标志物在不同人群中临界值的确定及其应用时的选择标准需要更多的临床试验来确定。临床医生对不同患者个体化地应用生物标志物检测指标来评估患者是否需要进行前列腺活检可以有效的避免因穿刺而导致的过度诊疗，并减少医疗支出。临床研究表明，使用4Kscore、PHI、EPI及SelectMDx中的任何一种来评估患者是否需要进行前列腺穿刺活检，平均可使活检数量减少24%～34%，而高级别前列腺癌的漏诊率约为1/1000。这表明生物标志物的检测可能是降低前列腺癌相关诊治成本的一种办法[24]。将生物标志物检测与影像学检查或临床风险分层工具联合使用是目前诊断csPCa的新趋势，特别是生物标志物检测与磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）的联合应用。例如，Gnanapragasam等[25]在一项纳入了279例患者的研究中表明，相对于单独应用MRI，MRI与PHI的联合应用可更好地对csPCa 进行筛查（AUC：0.75∶0.69）。当PHI阈值≥35时，会漏诊13%的低风险前列腺癌和5%的csPCa，而42%的患者可避免重复活检。Druskin等[26]表明在首次活检阴性的男性中，PHI密度和PI-RADS得分在筛查csPCa时是互补的，当PI-RADS得分≥3或PHI密度≥0.44时其灵敏度可达100%。使用这种方法可减少35%的活检，但漏诊率约为8%。Punnen 等[27]发现在接受穿刺活检的患者中，相对于单独应用4Kscore（AUC为0.70）或PI-RADS（AUC为0.74），4Kscore和MRI的联合应用（AUC为0.82）可以更好地筛查csPCa。MRI检查无明显异常（或PIRADS≤3分），且4Kscore ＜7.5%的患者如果放弃穿刺活检，则可降低约15%的
活检率，而漏诊率仅为2%。虽然大多数试验表明，生物标志物的检测与MRI的联合使用比任意一种方法的单独应用更好，但仍需要进一步研究来明确适用于不同人群的最佳临床方案。
目前，血清PSA检测仍然是前列腺癌筛查的主要手段，但近来生物标志物的出现及应用为判断患者是否需要进行穿刺活检增加了新的评估手段。尽
管已有多项研究表明生物标志物的使用可减少不必要的穿刺活检，有助于csPCa的筛检，但仍需要更多的临床研究来支持这一结论，并且需要进一步的研究以明确针对不同人群、不同生物标志物灵敏度和特异度的差别。
惭愧拼音
综上所述，血液和尿液生物标志物的出现为前列腺癌的检测提供了新的手段，减少了过度治疗，有着更好的社会效益。但为了全面评估将生物标志物纳入前列腺癌常规筛查项目的可行性，对各种生物标志物进行大规模的前瞻性对比研究是必要的。
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收稿日期：2020-09-12
本文编辑：王晨
引用本文：王科，张学宝，王振林，等．非侵入性检测生物标志物在前列腺癌诊断中的应用[J]．肿瘤综合治疗电子杂志，2021，7（1）：70-74．
