分子诊断技术在肿瘤诊断中的应用

分子诊断技术在肿瘤诊断中的应用1、肿瘤易感基因检测单独遗传因素造成肿瘤的概率低于5％。肿瘤的发生主要是遗传基因和环境因素共同作用的结果，其中遗传基因是内因，与人体是否具有肿瘤易感基因有关。肿瘤易感基因检测就是针对人体内与肿瘤发生发展密切相关的易感基因而进行的，它可以检测出人体内是否存在肿瘤易感基因或家族聚集性的致癌因素，根据个人情况给出个性化的指导方案。肿瘤易感基因检测特别适合家族中有癌症病例的人群，可以帮助这类人群提前了解自身是否存在肿瘤易感基因。已知的肿瘤易感性基因有Rb1、WT1、p53、APC、hMSH2、hMLH1和BRCA1等，与其相对应的癌症综合征（附表）。遗传性癌症综合征与易感基因癌症综合征易感基因视网膜母细胞瘤Rb1Wilms瘤WT1LI-Fraumeni综合征p53家族性腺瘤性息肉瘤（FAP）APC遗传性非息肉性结肠癌（HNPCC）hMSH2，hMSH1乳腺癌BRCA1卵巢癌BRCA12、肿瘤相关病毒检测业已证明一部分肿瘤的发生和病毒感染有关，因而检测这些相关病毒不仅可探计肿瘤和病毒的关系，而且可以找出肿瘤的易患人群。由于病毒太小，且难以培养，一般方法检测病毒效果极差。而核酸杂交技术与PCR技术用于病毒检测具有特异性强、敏感性高等特点。人类某些肿瘤可能与病毒有关病毒相关肿瘤HPV6、11亚型宫颈尖锐湿疣（乳头状瘤）HPV16、18亚型宫颈上皮内新生物和癌HSV及CMV宫颈恶性病变HBV原发性肝癌EB病毒伯基特淋巴瘤、鼻咽癌HSV6型霍奇金病和鼻咽癌微小病毒葡萄胎ATL病毒成人T细胞白血病/淋巴瘤3、肿瘤的早期分子诊断研究发现，肿瘤相关基因的突变出现在肿瘤发生的最早期，远早于肿瘤临床症状的出现，是肿瘤早期诊断的重要依据。通过基因突变检测进行早期诊断能够从最根本的基因上寻找肿瘤发生的微小趋势，第一时间作出肿瘤预警，通过针对性的环境或生活方式调整，能有效预防肿瘤的形成；在肿瘤发生初期实施针对性治疗，能极大程度增加治愈的概率。K-ras基因突变是一种胰腺癌、结肠癌和肺癌等肿瘤中发生率较高的分子事件，突变集中在第12、13和61编码子。应用细针穿刺活检材料检测胰腺癌的第12编码子变突，检出率可达100%，应用PCR-RFLP方法检测结肠癌患者粪便中的Ras基因突变，其检出率与瘤组织中相似，可用于高危人群的筛选。目前临床诊断技术包括影像学检查及生化指标的检测，近年来这些技术手段已经有了很大的发展，但仍存在准确度低、灵敏度不足的缺陷，对疾病的早期诊断易出现假阴性。基因检测灵敏度高特异性强，多靶标可排除假阳性，早期发现病变，并可用于疾病的早期筛查，提高疾病治愈率。4、肿瘤的诊断与鉴别诊断肿瘤标记物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；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。由于肿瘤细胞具有侵袭能力、转移、无限增殖、逃逸凋亡及血管生成等独特的生物学特征，且均由复杂的分子通路介导，因此这些分子通路中任何组成成分均可能作为肿瘤分子标记物。通过肿瘤分子标记物的存在或量的改变可了解肿瘤的组织发生来源、细胞分化及功能，以进行肿瘤筛查（仅AFP与PSA用于高危人群）、肿瘤分子诊断、分类、判断预后及指导治疗。（1）肿瘤标记物的分类：肿瘤标志分为基因型标志和基因表型标志：基因型标志是指基因本身突变和表达异常，能反映癌前启动阶段的变化；基因表型标志是指基因表达产物异常，表现为其所编码的表达产物合成紊乱，产生胚胎性抗原、异位蛋白等，一般出现较晚。因此，寻找特异性肿瘤基因型标志进行肿瘤基因诊断，对于肿瘤的早期发现和诊断，以及肿瘤的预防和治疗具有至关重要的意义。（2）常见肿瘤与其相关的血清学标志物部分常见肿瘤与其相关的血清学标志物肿瘤名称血清中的肿瘤标志物肝癌AFP、CEA、TPS、TPA、γ-GT等肠道肿瘤CEA、CA199、CA242、CA72-4、TPS等胃癌MG7-Ag、CEA、CA199、TPS等卵巢癌CA125、CA153、CEA、AFP、TPS等乳腺癌CA153、CA125、CEA、TPS等鼻咽癌EBV-IgA、EBV-IgM、TPA、TPS、SCCA、CEA等胰腺癌CA199、CA242、CEA、TPS等肺癌SCCA、NSE、CA125、CA153、CEA、TPS等恶黑S100、TPS、TPA、CEA等淋巴瘤LDH、TPS、CEA、β2-MG等甲状腺癌TSH、T3、T4、CEA、TPS、β2-MG等垂体瘤性激素6项(泌乳素等)、HCH、TPS等绒癌HCG、CEA、CA125、TPS等防癌普查C12蛋白芯片、TPS等（3）常见肿瘤与相关的免疫组化标志物鳞癌CK10&13、CK5&6、CK34bE12、CK(AE3)腺癌CK8、CK18、CK35bH11乳腺癌GCDFP-15、Mammaglobin、ER、PR、HER2、EGFR、VEGR、E-cadherin、34bE12、P63卵巢癌ER、PR、PCNA、Ki-67、c-erbB-2、HCG、AFP、CK7+、CK20-、CA125卵巢粘液癌CK7+、CK20-甲状腺癌ER、PR、PCNA、c-erbB-2、P53、nm23、TG、Calcitonin、PH（甲状腺素）消化系统CDX-2、CEA、CA199、CK7、CK20胰腺癌PCNA、P53、nm23、CA199、CK7+、CK20-前列腺癌PSA、PSAP、PSMA、P504S、ER、PR、AR、P53、P21、CK7+、CK20-、CK34bE12子宫内膜癌ER、PR、C-erbB-2、P53、CK7+、CK20-肝细胞癌HepPar-1、Glypican-3、AFP、CK8、CK18、CEA、CK7+、CK20-胆管癌CD10、CEA、CK7、CK18、CK19肾细胞癌RCC、PAX2、ER、PR、P53、CK7+、CK20-移行细胞癌P53、P21、CK7+、CK20+肺癌P53、nm23、TTF-1间皮瘤Keratin、Vimentin、HBME-1、Calretinin睾丸肿瘤Oct-4、D2-40、CD117、HCG、AFP、ALAP、AE1/AE3、CK8GISTCD117、CD34（4）肿瘤染色体与基因重排：下表列举了部分近年来诊断发现的具有特征性染色体易位及相应融合基因的肿瘤，这些分子表达谱（expressionprofiling）已经被用作重要的诊断和鉴别诊断的依据。（5）人类肿瘤的代表性癌基因及其分类原癌基因作用癌基因活化机制亚细胞定位人类的肿瘤生长因子：PDGF-β链FGFsishst-1int-2过度表达过度表达细胞外细胞外星形细胞，骨肉瘤，乳腺癌等胃癌，胶质母细胞癌膀胱癌，乳腺癌，黑色素瘤生长因子受体：EGFR家族csf-1受体erb-B1erb-B2erbB-3fms过度表达扩增过度表达点突变透膜透膜透膜透膜肺鳞癌，脑膜瘤，卵巢癌等乳腺癌，卵巢癌，肺癌，胃癌等乳腺癌白血病GTP结合蛋白H-rasK-rasN-ras点突变点突变点突变胞膜内胞膜内胞膜内甲状腺癌，膀胱癌等结肠癌、肺癌、胰腺癌等白血病，甲状腺癌非受体酪氨酸激酶abl易位胞膜内慢性髓性及急性淋巴细胞性白血病转录因子c-mycN-nycL-myc易位扩增扩增核内核内核内Burkitt淋巴瘤神经母细胞瘤，肺小细胞癌肺小细胞癌（6）抑癌基因与人类肿瘤基因染色体定位相关肿瘤基因产物及功能Rb13q14RB、成骨肉瘤、软组织肉瘤、胃癌、SCLC、乳癌、结肠癌、卵巢癌等p105，控制生长p5317p13星状细胞瘤、胶质母细胞瘤、结肠癌、乳癌、成骨肉瘤、SCLC、胃癌、磷状细胞肺癌P53控制生长，对细胞周期和凋亡起关键性作用BRCA17q21乳腺癌、卵巢癌、胃癌、肺癌、淋巴瘤DNA损伤修复及转录调控PTEN10q23.3脑肿瘤、乳腺癌、子宫内膜癌、非小细胞肺癌通过去磷酸化参与细胞调控FHIT3p14.2多种癌如胃癌、肺癌、宫颈癌、肝癌、乳腺癌、结肠癌具有二腺苷三磷酸水解酶活性，与MSI有关。ATM11q22-q23乳腺癌、卵巢癌、宫颈癌、肺癌、淋巴造血系多功能蛋白激酶，修复DNA损伤APC5q21家族性腺瘤性息肉病，大肠癌，在细胞周期进程和细胞生长调控中起作用WT11p13WT、横纹肌肉瘤、肺癌、膀胱癌、乳癌、肝母细胞瘤WT-ZFP，负调控转录因子NF-117p12神经纤维瘤、嗜铬细胞瘤、雪旺氏细胞瘤、神经纤维肉瘤GAP，拮抗p21rasBP169p21多种肿瘤：胶质瘤、肺癌、乳腺癌、骨肿瘤、膀胱癌、肾癌、卵巢癌、淋巴瘤等细胞周期依赖性激酶4抑制因子(CKD4I)（7）细胞凋亡与肿瘤与细胞凋亡过多或不足相关的肿瘤细胞凋亡过多细胞凋亡不足肿瘤（肿瘤抗原相关的淋巴细胞）、黑色素瘤、肺癌、结肠癌滤泡性淋巴瘤、P53突变相关的癌、激素依赖性癌（乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌）（8）其它标记物：①在肿瘤患者外周血循环DNA中可检测到与原发肿瘤细胞相一致的分子细胞遗传学改变。如Ras基因突变、p53基因突变，P14ARF、P16INK4、APC基因的异常甲基化，等位基因失衡，微卫星改变以及DNA免疫球蛋白重链重排等等。某些肿瘤血清/血浆DNA已检测到的基因变化肿瘤基因突变/扩增微卫星改变（LOH）启动子异常甲基化乳腺癌P53＋+p16INK4A+肺癌K-ras、P53++P16、APC、MGMT、GSTP1＋头颈部癌P53++P16＋结直肠癌K-ras、N-ras、APC、P53＋P16、hMLH1+食道癌erB-2+APC+前列腺癌erB-2+GSTP1＋胰腺癌K-ras+骨骼增生异常综合征N-ras+膀胱癌+P14ARF+肾癌+黑色素瘤+肝癌P53+P15、P16＋②增殖标记物：细胞周期相关抗原、增殖细胞核抗原、生长因子及其受体，周期素，周期素依赖性蛋白激酶(cyclindependentKinase，CDK)及CDK的抑制蛋白等；③转移潜在性标记物：蛋白酶一尿激酶一血纤维蛋白溶酶原激活剂组织蛋白D，NM23基因产物（一种核苷二磷酸激酶），以及细胞黏附因子等；原激活剂组织蛋白D，NM23基因产物（一种核苷二磷酸激酶），以及细胞黏附因子等。④mRNA作为肿瘤分子标记物：PCR检测特异性mRNA对对肿瘤早期诊断和预测微小转移有一定价值。5、肿瘤的预后监测分子诊断在肿瘤的监测方面也具有重要的作用，如临床治疗缓解期内白血病的白血病细胞仍达1011，用细胞遗传学方法检出率约为1%～5%，应用核酸杂交技术灵敏度可达0.15%～0.05%，而PCR技术则可使检出率达到10-6左右。提高了对肿瘤转移、复发监测的准确性，有助于及时采取适当的治疗措施。另外在肿瘤治疗过程中，肿瘤细胞接触抗肿瘤药物后会产生多药耐药性（multidrugresistance,MDR）,MDR细胞中有种特异mRNA，转录这种mRNA的基因为mdr基因，细胞中这种mdr基因转录的mRNA越多，细胞的耐药性就越强。mdr的mRNA含量低的白血病患者容达到缓解，并且可以较长时间维持完全缓解，若化疗过程中mdrmRNA逐渐升高，化疗反应会逐渐不敏感，因此用RP-PCR法检测mdr基因对疗效判断有帮助。分子生物学技术在肿瘤基因治疗也起重要作用，如用PCR技术监测导入的外源基因在体内的分布、存活及表达状况。6、肿瘤的个体化和预见性治疗分子靶向治疗的实施首先需通过免疫组化（IHC）和荧光原位杂交（FISH）等肿瘤发生、发展的不同时期，可能涉及不同基因的不同变化形式，而基因的变化及基因间的信号传递与肿瘤临床治疗的敏感性密切相关，如能在分子水平对肿瘤基因变化提供指标，对肿瘤的个体化和预见性治疗具有指导意义。肿瘤个性化用药的基因检测就好比是一把钥匙开一把锁，基因检测等于是在患者身上找到疾病这把“锁”，然后再配药物这把“钥匙”，而不是用一片一片钥匙去套开这把锁。做到有的放矢，为肿瘤病人用药“量体裁衣”，少走弯路。提高治疗水平，减轻治疗过程中的副作用，避免和削减不适当的治疗方案产生的浪费。7、肿瘤的预后判断：肿瘤基因的突