腫瘤分子診斷的現(xiàn)在與未來
時間：2014-09-04 09:29:57 來源：轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)網(wǎng) 點擊：
導(dǎo)讀：
二十一世紀(jì)的今天，惡性腫瘤仍然是嚴(yán)重危害人類生命健康的重大疾病。從世界范圍內(nèi)看，腫瘤的發(fā)生、發(fā)展不容樂觀。隨著人口逐漸老齡化、吸煙、感染、環(huán)境污染、膳食結(jié)構(gòu)等問題的存在，腫瘤診斷所面臨的形勢極為嚴(yán)峻。
隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，特別是人類基因組計劃的順利實施、人類基因組序列的剖析以及相關(guān)基因功能的識別，已經(jīng)賦予了傳統(tǒng)意義上的腫瘤實驗診斷以全新的內(nèi)涵，腫瘤分子診斷也逐漸成為分子醫(yī)學(xué)的重要組成和研究熱點。
隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，特別是人類基因組計劃的順利實施、人類基因組序列的剖析以及相關(guān)基因功能的識別，已經(jīng)賦予了傳統(tǒng)意義上的腫瘤實驗診斷以全新的內(nèi)涵，腫瘤分子診斷也逐漸成為分子醫(yī)學(xué)的重要組成和研究熱點。
就定義而言，腫瘤分子診斷尚存有爭議。有人認(rèn)為，在分子生物學(xué)理論和技術(shù)基礎(chǔ)上建立起來的診斷技術(shù)在腫瘤領(lǐng)域的應(yīng)用就是分子診斷。也有人認(rèn)為，從分子水平上完成對與腫瘤相關(guān)的核酸(DNA和RNA)和蛋白質(zhì)這些生物大分子的檢測即屬腫瘤分子診斷。前者強調(diào)所采用的技術(shù)和方法，后者則更關(guān)注所檢測的對象。筆者更傾向于不必清晰界定，腫瘤分子診斷可以理解為是一類將分子生物學(xué)原理和技術(shù)應(yīng)用于腫瘤診斷的方法，其核心為基于核酸和蛋白的診斷技術(shù)，通過檢測與腫瘤發(fā)生相關(guān)的大分子以及大分子體系的存在、結(jié)構(gòu)或表達調(diào)控等改變，為腫瘤的預(yù)測、診斷、治療、預(yù)后及轉(zhuǎn)歸提供分子水平上的診斷信息。在這個意義上，目前臨床上得以普遍應(yīng)用的腫瘤標(biāo)志物檢測，均可歸入腫瘤分子診斷的范疇。
一、腫瘤生物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)
腫瘤發(fā)生、發(fā)展的有跡可循，促使人們投放了更多的精力于發(fā)現(xiàn)新標(biāo)志物。自從1846年Henrey Bence-Jones在多發(fā)性骨髓瘤患者中發(fā)現(xiàn)了最早的腫瘤標(biāo)志物——本-周蛋白以來，160多年的研究中，人們已經(jīng)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了100多種腫瘤標(biāo)志物。這些標(biāo)志物各具有不同的生化性質(zhì)或生理功能，分屬于胚胎蛋白和糖蛋白類、酶類、激素類、癌基因蛋白類等。目前將它們歸類為：（1）原位性腫瘤相關(guān)物質(zhì)，如細(xì)胞內(nèi)酶；（2）異位性腫瘤相關(guān)物質(zhì)，如肺癌中升高的促腎上腺皮質(zhì)激素(ACTH)；（3）胎盤和胎兒性腫瘤相關(guān)物質(zhì)，如AFP、CEA、hCG等；（4）病毒性腫瘤相關(guān)物質(zhì)，如與腫瘤相關(guān)的HTL-1病毒(成人T細(xì)胞白血病)、EB病毒(Burkitt淋巴肉瘤)、HS病毒(宮頸癌與皮膚癌)、HB病毒(肝癌)和人巨細(xì)胞病毒等。
近年來，隨著分子生物學(xué)技術(shù)的不斷進展，腫瘤生物標(biāo)志物所囊括的種類也越來越多，除了癌基因、抑癌基因及其產(chǎn)物這一重要類別外，單核苷酸多態(tài)性（SNP）、基因組、轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組等都被列入腫瘤生物標(biāo)志物的范疇。
二、腫瘤分子診斷技術(shù)的進步
隨著人類基因組計劃的完成，越來越多的基因組和蛋白組信息被人們用來服務(wù)于與臨床診斷相關(guān)的實驗工作中，承擔(dān)這些信息分析的各種分子生物技術(shù)也不斷涌現(xiàn)。盡管分子雜交、PCR和DNA序列測定仍然是檢測DAN和RNA的基本和主流技術(shù)；Western blot、免疫法、質(zhì)譜法仍然是分析測定蛋白質(zhì)的主要手段，但新的分子診斷技術(shù)正層出不窮。另一方面，在原有技術(shù)基礎(chǔ)上的衍生、組合或聯(lián)合而形成新的分析方法也大大提高了分子診斷的特異性、敏感性和準(zhǔn)確性。
近年在腫瘤診斷技術(shù)方面，有幾個方面的進展值得關(guān)注：
（1）基因擴增在芯片上進行已經(jīng)實現(xiàn)。單核苷酸多態(tài)性（SNP）、突變分析芯片、差異表達芯片、比較基因組雜交芯片等多種高密度微陣列芯片，正在被用于發(fā)現(xiàn)與腫瘤相關(guān)的生物標(biāo)志物，并被用于臨床對腫瘤的診斷和治療指導(dǎo)。個體化用藥將借助芯片技術(shù)實現(xiàn)由候選基因向全基因組研究的飛躍。集成各項功能的芯片實驗室也即將步入產(chǎn)業(yè)化階段。
（2）測序技術(shù)在腫瘤基因診斷，尤其是在腫瘤分子分型、個體化治療方案選擇中發(fā)揮著日益重要的作用。隨著測序技術(shù)的進步，在未來2-3年內(nèi)，僅百萬美元即可測定全基因組的目標(biāo)將有可能實現(xiàn)，測序技術(shù)將可能成為臨床實驗室分析腫瘤基因組變化的常規(guī)武器。
（3）分子顯像技術(shù)的應(yīng)用為腫瘤診斷提供了新的方法。該技術(shù)在細(xì)胞、基因和分子水平上實現(xiàn)了生物體內(nèi)部生理或病理過程的無創(chuàng)、實時、動態(tài)的在體成像，從而對機體內(nèi)的腫瘤進行早期發(fā)現(xiàn)和精確定位。
（4）分子病理學(xué)在腫瘤研究領(lǐng)域的重要作用日益突出和彰顯。分子病理診斷突破了單純的診斷范疇，擔(dān)負(fù)起為臨床個體化治療提供信息和證據(jù)的責(zé)任。近年在臨床得以普遍應(yīng)用的有：乳腺癌HER-2基因的擴增檢測，肺癌、結(jié)直腸癌EGFR和K-RAS基因突變檢測，腹腔胃腸道間質(zhì)瘤C-kit基因檢測等。隨著腫瘤研究的拓展和深入，以基因診斷為主導(dǎo)的分子病理分型將成為指導(dǎo)臨床個體化治療的重要手段。
三、腫瘤分子診斷的臨床應(yīng)用
縱觀腫瘤分子診斷的發(fā)展，其將主要應(yīng)用于：腫瘤的早期診斷及鑒別診斷；腫瘤的分級、分期及預(yù)后判斷；微小病灶、轉(zhuǎn)移病灶及血中殘留癌細(xì)胞的識別檢測；判斷手術(shù)中腫瘤切除是否徹底、有無周圍淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移等。
近年在下列幾個方面的發(fā)展可能代表了未來的趨勢：
（1）腫瘤的易感基因檢測：從腫瘤診斷過渡到腫瘤遺傳相關(guān)易感基因檢測。目前已明確的腫瘤易感基因有Rb1(視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤)、WT1(腎母細(xì)胞瘤)、p53(Li-Fraumeni 綜合征)、APC(家族性腺瘤性息肉病)、HNPCC(遺傳性非息肉病性結(jié)腸癌)、NF1(神經(jīng)纖維瘤病)、VHL(VonHippel-Lindau綜合征)、PTEN(Bannayan-Riley-Ruvalcaba綜合征)、BRCA(家庭性乳腺癌、卵巢癌)、Ret基因突變（Ⅱ型多發(fā)性內(nèi)分泌腫瘤）和GST基因型（判斷個體暴露于致癌物時的致癌危險性）等。
（2）腫瘤的鑒別診斷：在擁有可靠的分子診斷標(biāo)志物和診斷技術(shù)后，我們可對一些臨床上的良、惡性增生性疾病進行鑒別診斷。例如，對Bcr區(qū)基因重排的檢測，可幫助對急、慢性粒細(xì)胞性白血病進行鑒別。N-myc和C-myc的擴增和表達檢測，對鑒別神經(jīng)母細(xì)胞瘤和神經(jīng)上皮瘤具有應(yīng)用價值。
（3）腫瘤的預(yù)后評估和監(jiān)測：腫瘤預(yù)后常常與腫瘤基因突變、擴增及過度表達密切相關(guān)，研究發(fā)現(xiàn)從分子水平上判斷腫瘤的生物學(xué)行為及預(yù)后具有較高的準(zhǔn)確性。例如，p53基因突變與乳腺癌、肝癌、結(jié)腸癌等多種腫瘤預(yù)后有關(guān)；nm23的狀態(tài)與腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)。研究者們根據(jù)胃癌、肝癌、肺癌、結(jié)腸癌等相關(guān)基因的變化，提出了它們癌變和演進的分子模型，闡述了癌基因激活、抑癌基因失活與主質(zhì)細(xì)胞增生、癌前狀態(tài)、癌變和轉(zhuǎn)移各階段基因變化的特征，這些為臨床上判斷腫瘤預(yù)后和預(yù)后監(jiān)測開辟了新的途徑。
（4）腫瘤的個體化治療：近年來，隨著腫瘤分子生物學(xué)的發(fā)展和人類基因組序列的破解，以及腫瘤靶向藥物的問世，人們開始嘗試通過患者基因及其表達狀態(tài)來預(yù)測其治療效果。在靶向藥物、生物制品和激素等新型抗腫瘤藥物治療方面，乳腺癌采用Her2表達水平的分子病理或FISH分析，指導(dǎo)臨床Herceptin的正確應(yīng)用，已經(jīng)成為個體化治療的經(jīng)典范例；Lynch發(fā)現(xiàn)表皮生長因子受體（EGFR）特定部位的突變可以預(yù)測非小細(xì)胞肺癌患者對靶向藥物易瑞沙治療的反應(yīng)。然而，目前有關(guān)腫瘤個體化治療的分子診斷尚屬于起步性階段。鑒于腫瘤的發(fā)生是一個多階段、多步驟和多基因參與的過程，腫瘤敏感性和耐藥性也可能由復(fù)雜的基因網(wǎng)絡(luò)調(diào)控?；诙鄠€基因或標(biāo)志物的表達狀態(tài)，以及相關(guān)節(jié)點蛋白質(zhì)、代謝物的變化規(guī)律的個體化分子治療方案和技術(shù)尚有待探索。
綜上，腫瘤分子診斷在腫瘤學(xué)的基礎(chǔ)和臨床研究中已經(jīng)顯示出強大的生命力。憑借分子診斷的技術(shù)優(yōu)勢和巨大潛能，將極大地推動在更深層次揭示腫瘤的本質(zhì)、指導(dǎo)臨床診斷和治療。
一、腫瘤生物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)
腫瘤發(fā)生、發(fā)展的有跡可循，促使人們投放了更多的精力于發(fā)現(xiàn)新標(biāo)志物。自從1846年Henrey Bence-Jones在多發(fā)性骨髓瘤患者中發(fā)現(xiàn)了最早的腫瘤標(biāo)志物——本-周蛋白以來，160多年的研究中，人們已經(jīng)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了100多種腫瘤標(biāo)志物。這些標(biāo)志物各具有不同的生化性質(zhì)或生理功能，分屬于胚胎蛋白和糖蛋白類、酶類、激素類、癌基因蛋白類等。目前將它們歸類為：（1）原位性腫瘤相關(guān)物質(zhì)，如細(xì)胞內(nèi)酶；（2）異位性腫瘤相關(guān)物質(zhì)，如肺癌中升高的促腎上腺皮質(zhì)激素(ACTH)；（3）胎盤和胎兒性腫瘤相關(guān)物質(zhì)，如AFP、CEA、hCG等；（4）病毒性腫瘤相關(guān)物質(zhì)，如與腫瘤相關(guān)的HTL-1病毒(成人T細(xì)胞白血病)、EB病毒(Burkitt淋巴肉瘤)、HS病毒(宮頸癌與皮膚癌)、HB病毒(肝癌)和人巨細(xì)胞病毒等。
近年來，隨著分子生物學(xué)技術(shù)的不斷進展，腫瘤生物標(biāo)志物所囊括的種類也越來越多，除了癌基因、抑癌基因及其產(chǎn)物這一重要類別外，單核苷酸多態(tài)性（SNP）、基因組、轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組等都被列入腫瘤生物標(biāo)志物的范疇。
二、腫瘤分子診斷技術(shù)的進步
隨著人類基因組計劃的完成，越來越多的基因組和蛋白組信息被人們用來服務(wù)于與臨床診斷相關(guān)的實驗工作中，承擔(dān)這些信息分析的各種分子生物技術(shù)也不斷涌現(xiàn)。盡管分子雜交、PCR和DNA序列測定仍然是檢測DAN和RNA的基本和主流技術(shù)；Western blot、免疫法、質(zhì)譜法仍然是分析測定蛋白質(zhì)的主要手段，但新的分子診斷技術(shù)正層出不窮。另一方面，在原有技術(shù)基礎(chǔ)上的衍生、組合或聯(lián)合而形成新的分析方法也大大提高了分子診斷的特異性、敏感性和準(zhǔn)確性。
近年在腫瘤診斷技術(shù)方面，有幾個方面的進展值得關(guān)注：
（1）基因擴增在芯片上進行已經(jīng)實現(xiàn)。單核苷酸多態(tài)性（SNP）、突變分析芯片、差異表達芯片、比較基因組雜交芯片等多種高密度微陣列芯片，正在被用于發(fā)現(xiàn)與腫瘤相關(guān)的生物標(biāo)志物，并被用于臨床對腫瘤的診斷和治療指導(dǎo)。個體化用藥將借助芯片技術(shù)實現(xiàn)由候選基因向全基因組研究的飛躍。集成各項功能的芯片實驗室也即將步入產(chǎn)業(yè)化階段。
（2）測序技術(shù)在腫瘤基因診斷，尤其是在腫瘤分子分型、個體化治療方案選擇中發(fā)揮著日益重要的作用。隨著測序技術(shù)的進步，在未來2-3年內(nèi)，僅百萬美元即可測定全基因組的目標(biāo)將有可能實現(xiàn)，測序技術(shù)將可能成為臨床實驗室分析腫瘤基因組變化的常規(guī)武器。
（3）分子顯像技術(shù)的應(yīng)用為腫瘤診斷提供了新的方法。該技術(shù)在細(xì)胞、基因和分子水平上實現(xiàn)了生物體內(nèi)部生理或病理過程的無創(chuàng)、實時、動態(tài)的在體成像，從而對機體內(nèi)的腫瘤進行早期發(fā)現(xiàn)和精確定位。
（4）分子病理學(xué)在腫瘤研究領(lǐng)域的重要作用日益突出和彰顯。分子病理診斷突破了單純的診斷范疇，擔(dān)負(fù)起為臨床個體化治療提供信息和證據(jù)的責(zé)任。近年在臨床得以普遍應(yīng)用的有：乳腺癌HER-2基因的擴增檢測，肺癌、結(jié)直腸癌EGFR和K-RAS基因突變檢測，腹腔胃腸道間質(zhì)瘤C-kit基因檢測等。隨著腫瘤研究的拓展和深入，以基因診斷為主導(dǎo)的分子病理分型將成為指導(dǎo)臨床個體化治療的重要手段。
三、腫瘤分子診斷的臨床應(yīng)用
縱觀腫瘤分子診斷的發(fā)展，其將主要應(yīng)用于：腫瘤的早期診斷及鑒別診斷；腫瘤的分級、分期及預(yù)后判斷；微小病灶、轉(zhuǎn)移病灶及血中殘留癌細(xì)胞的識別檢測；判斷手術(shù)中腫瘤切除是否徹底、有無周圍淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移等。
近年在下列幾個方面的發(fā)展可能代表了未來的趨勢：
（1）腫瘤的易感基因檢測：從腫瘤診斷過渡到腫瘤遺傳相關(guān)易感基因檢測。目前已明確的腫瘤易感基因有Rb1(視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤)、WT1(腎母細(xì)胞瘤)、p53(Li-Fraumeni 綜合征)、APC(家族性腺瘤性息肉病)、HNPCC(遺傳性非息肉病性結(jié)腸癌)、NF1(神經(jīng)纖維瘤病)、VHL(VonHippel-Lindau綜合征)、PTEN(Bannayan-Riley-Ruvalcaba綜合征)、BRCA(家庭性乳腺癌、卵巢癌)、Ret基因突變（Ⅱ型多發(fā)性內(nèi)分泌腫瘤）和GST基因型（判斷個體暴露于致癌物時的致癌危險性）等。
（2）腫瘤的鑒別診斷：在擁有可靠的分子診斷標(biāo)志物和診斷技術(shù)后，我們可對一些臨床上的良、惡性增生性疾病進行鑒別診斷。例如，對Bcr區(qū)基因重排的檢測，可幫助對急、慢性粒細(xì)胞性白血病進行鑒別。N-myc和C-myc的擴增和表達檢測，對鑒別神經(jīng)母細(xì)胞瘤和神經(jīng)上皮瘤具有應(yīng)用價值。
（3）腫瘤的預(yù)后評估和監(jiān)測：腫瘤預(yù)后常常與腫瘤基因突變、擴增及過度表達密切相關(guān)，研究發(fā)現(xiàn)從分子水平上判斷腫瘤的生物學(xué)行為及預(yù)后具有較高的準(zhǔn)確性。例如，p53基因突變與乳腺癌、肝癌、結(jié)腸癌等多種腫瘤預(yù)后有關(guān)；nm23的狀態(tài)與腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)。研究者們根據(jù)胃癌、肝癌、肺癌、結(jié)腸癌等相關(guān)基因的變化，提出了它們癌變和演進的分子模型，闡述了癌基因激活、抑癌基因失活與主質(zhì)細(xì)胞增生、癌前狀態(tài)、癌變和轉(zhuǎn)移各階段基因變化的特征，這些為臨床上判斷腫瘤預(yù)后和預(yù)后監(jiān)測開辟了新的途徑。
（4）腫瘤的個體化治療：近年來，隨著腫瘤分子生物學(xué)的發(fā)展和人類基因組序列的破解，以及腫瘤靶向藥物的問世，人們開始嘗試通過患者基因及其表達狀態(tài)來預(yù)測其治療效果。在靶向藥物、生物制品和激素等新型抗腫瘤藥物治療方面，乳腺癌采用Her2表達水平的分子病理或FISH分析，指導(dǎo)臨床Herceptin的正確應(yīng)用，已經(jīng)成為個體化治療的經(jīng)典范例；Lynch發(fā)現(xiàn)表皮生長因子受體（EGFR）特定部位的突變可以預(yù)測非小細(xì)胞肺癌患者對靶向藥物易瑞沙治療的反應(yīng)。然而，目前有關(guān)腫瘤個體化治療的分子診斷尚屬于起步性階段。鑒于腫瘤的發(fā)生是一個多階段、多步驟和多基因參與的過程，腫瘤敏感性和耐藥性也可能由復(fù)雜的基因網(wǎng)絡(luò)調(diào)控?；诙鄠€基因或標(biāo)志物的表達狀態(tài)，以及相關(guān)節(jié)點蛋白質(zhì)、代謝物的變化規(guī)律的個體化分子治療方案和技術(shù)尚有待探索。
綜上，腫瘤分子診斷在腫瘤學(xué)的基礎(chǔ)和臨床研究中已經(jīng)顯示出強大的生命力。憑借分子診斷的技術(shù)優(yōu)勢和巨大潛能，將極大地推動在更深層次揭示腫瘤的本質(zhì)、指導(dǎo)臨床診斷和治療。
