下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
尿液是临床生物标志物的常见来源，可以在前列腺癌的诊断、预后和患者管理中发挥关键作用。尿液样本中有直接来源于前列腺的物质，包括DNA/RNA、lncRNA、微小RNA（microRNA， miRNA）、CTCs和细胞外囊泡（extracellular vesicles，EVs）。与血液相比，尿液有更好的无创性和可重复性。目前，一些新型的尿液生物标志物在前列腺癌早期的检测和诊断中显示出良好的效果，例如PCA3，融合基因 TMPRSS2 ： ERG ，Select MDx，外泌体等。
PCA3是目前筛查前列腺癌使用最广泛的生物标志物之一。PCA3最早于1999年被发现，位于人9号染色体q21-22，是一种前列腺特异性lncRNA，在95%的前列腺癌中高表达。相对于良性前列腺组织，PCA3在前列腺癌中表达上调达66倍，即使在肿瘤细胞低于10%的标本中，PCA3的表达水平也达到对照组的11倍。与PSA不同的是，PCA3的表达并不受前列腺体积、炎症的影响，仅与肿瘤的体积相关。
前列腺癌组织可产生PCA3并释放到尿液，因此可通过直肠指诊或前列腺按摩后定量检测尿液中PCA3的mRNA含量，然后计算PSA和PCA3的比值得到PCA3分数进行标准化，以此来评估前列腺癌的风险。一项Meta分析显示，在病例对照研究中，PCA3的灵敏度、特异度和AUC值分别为0.63、0.88和0.82，在前瞻性研究中为0.65、0.73和0.75。这项Meta共纳入46项研究，其中26项使用了35分为截断值。然而，PCA3评分的最佳截断值仍然存在争议，选择较低的截断值可以提高前列腺癌诊断的灵敏度，却降低了诊断的特异度，且并未提高总的诊断准确性。相反，较高截断值具有高特异性，可避免较多不必要的穿刺，但csPCa的漏诊率却相应增加。一项包括1 913例患者的研究得出PCA3=10分作为最佳截断值，其灵敏度、特异度、PPV、NPV分别是86.5%、36.6%、49.6%、79%；另一项研究得出PCA3评分35分为最佳截断值，其灵敏度、特异度、PPV、NPV分别是68%、55.7%、48.5%、81.4%。
研究发现在接受前列腺重复活检的人群中（ n =226）选取35分作为最佳截断值，PCA3的灵敏度为58%，特异度为72%， OR 为3.6；在PCA3截断值小于20分时，NPV为88%；并且使用PCA3评分预测前列腺癌要优于PSA（AUC，0.68 vs 0.52； P =0.008）。因此，PCA3评分在重复活检人群中的作用显著。2012年FDA批准PCA3评分用于年龄大于50岁且首次前列腺穿刺活检阴性患者是否进行二次穿刺的辅助判断工具。
此外，也有研究将PCA3评分和mpMRI结合起来进一步提高预测的准确性和特异性。Kauffman等人的回顾性研究发现，在15名PI-RADS 3分患者中有5名重复活检后诊断为前列腺癌，所有这些患者的PCA3评分均＞35，由此可将PI-RADS 3分病变的诊断效能提升到91.8%。另一项研究也证实PCA3评分与mpMRI上PI-RADS评分相关（PI-RADS3、4和5分的PCA3评分中位数分别为58、104和146； P =0.006）。因此，PCA3评分可能有助于决策mpMRI中度可疑病变的前列腺活检。
目前关于PCA3评分与前列腺癌分期和侵袭性的关系尚不统一，有研究认为PCA3评分与前列腺癌的分期无关，也有研究认为在前列腺活检和根治术的标本中，PCA3评分在Gleason评分≥7的肿瘤中要高于Gleason＜7（ P ＜0.001）。因此，PCA3评分对于预测前列腺癌预后的作用有限，目前许多指南建议，PCA3评分仅用于需要重复活检的PSA中度升高人群。
TMPRSS2 是一种雄激素调节基因，属于丝氨酸蛋白酶家族；而ERG则是一种转录因子，参与了细胞增殖、分化、血管生成、凋亡等多种过程， TMPRSS2 和 ERG 基因发生染色体重排从而形成融合基因。在尿液中可以检测到 TMPRSS2 ： ERG 融合基因，它存在于大约50%的前列腺癌中，在正常细胞和其他肿瘤细胞中均不表达。但是可能受到人种的影响，有研究报道欧美人群中 TMPRSS2 ： ERG 基因融合的发生率要显著高于亚洲人群；另一项中国人群的队列研究发现在前列腺癌穿刺和手术切除标本中也存在融合基因 TMPRSS2 ： ERG ，阳性率分别为14.3%和11.1%。
研究报道， TMPRSS2 ： ERG 融合基因对前列腺癌诊断的准确性比t-PSA更高，预测前列腺癌的特异度高达93%，PPV为94%。与PCA3评分不同的是，TMPRSS2：ERG评分与csPCa相关。据报道，在一项大规模的多中心研究中，TMPRSS2：ERG评分与前列腺活检和前列腺切除术时肿瘤的临床特征相关，包括肿瘤体积、病理分期和Gleason评分。另一项队列研究发现， TMPRSS2 ： ERG 融合基因与前列腺癌转移和特异性死亡率增加相关，这提示我们 TMPRSS2 ： ERG 融合基因可以预测前列腺癌的预后。
然而， TMPRSS2 ： ERG 融合基因的低灵敏度降低了其作为独立生物标志物的应用。目前的研究主要集中在联合 TMPRSS2 ： ERG 融合基因和PCA3评分，从而提高诊断效能。有研究表明，联合 TMPRSS2 ： ERG 融合基因和PCA3评分比单独使用 TMPRSS2 ： ERG 融合基因预测前列腺癌的灵敏度更高（93.6% vs 45.8%），同时在前列腺组织中保持其相对高的特异度（98.8% vs 97.5%）。在另外的研究中也证实， TMPRSS2 ： ERG 融合基因联合PCA3评分可以提高其预测前列腺活检结果的能力（AUC=0.88）。在一项多中心、前瞻性研究中（ n =443）发现，PCA3评分和TMPRSS2：ERG评分在预测前列腺癌方面比欧洲前列腺癌筛查随机研究（ERSPC-RC）独立预测价值更高（ OR 3.64， P ＜0.001 vs OR 3.28， P= 0.002）。当ERSPC-RC模型中加入PCA3评分和TMPRSS2：ERG评分时，ERSPC-RC的AUC从0.799增加到0.842。此外，在多变量逻辑回归分析中，只有 TMPRSS2 ： ERG 融合基因是前列腺活检中Gleason评分（ OR 7.16； P＜ 0.001）和临床分期（ OR 2.60； P= 0.023）的独立危险因素。
在此基础上又开发出密歇根前列腺评分（MiProstate score，MiPS），这项检测结合了尿液TMPRSS2：ERG评分、PCA3评分和血清PSA水平来预测穿刺活检阳性的风险。MiPS多变量算法比任何单个变量都更加准确，AUC为0.88，特异度为90%，灵敏度为80%。一项样本量为1 225的研究也证实了该算法的可行性，预测活检阳性风险时AUC为0.751，预测csPCa的AUC为0.772；而PSA单变量预测csPCa的AUC为0.651，体现出MiPS算法预测csPCa的优势。MiPS是继PSA之后的一个很有前途的检测方法。然而，它尚未在前瞻性研究中进行验证。
Select MDx是一种联合了临床因素和尿液中 HOXC6 和 DLX1 基因的评估方法，检测方法为在直肠指诊后定量测定尿液中的 HOXC6 和 DLX1 mRNA表达， KLK3 为内参基因，该检测目前还没有获得FDA批准。
研究发现Select MDx预测活检后前列腺癌风险的AUC值为0.77（95% CI 0.71～0.83），预测效能要优于PCA3评分（AUC 0.68）和PSA（AUC 0.72）。另一项包括905名患者的研究评估了 HOXC6 和 DLX1 基因在前列腺活检标本中的诊断价值，并进行了临床验证。单独使用 DLX1 和 HOXC6 预测高级别前列腺癌的AUC为0.76，灵敏度为91%，特异度为36%，NPV为94%，PPV为27%。当 HOXC6 和 DLX1 基因与PSA、PSAD、DRE、年龄和家族史结合在一个多因素模型中时，训练集的总AUC为0.90，验证集为0.86。在这个模型中观察到活检总数减少了42%，不必要的活检减少了53%。该项检测通过结合尿液中 HOXC6 和 DLX1 基因的表达量和患者的临床特征，可以得到更准确的结果。在临床实践中，它既可以应用于首次活检人群，也可以用于重复活检人群的术前评估。
此外，在一项包括172名患者的回顾性研究探讨了Select MDx、mpMRI和前列腺活检结果之间的关联，共有100名患者（58%）经前列腺穿刺活检被诊断为前列腺癌，其中52%为csPCa（Gleason≥7），这些患者的Select MDx评分明显较高（ P＜ 0.01）；另一方面，在mpMRI上有可疑病变的患者中，Select MDx评分也明显升高（ P＜ 0.001）。这项研究表明，对于mpMRI上PI-RADS≥3分的患者，联合Select MDx可能有助于决定是否需要进行活检。另一项研究评估了mpMRI联合Select MDx是否有益于选择合适的主动监测人群，纳入的45名参与者都接受了经会阴前列腺穿刺活检，其中9例（20%）患者诊断为csPCa。在这9例确诊病例当中，mpMRI漏诊了3例csPCa（33.3%），Select MDx检测漏诊了4例csPCa（44.5%），但联合mpMRI和SelectMDx则确诊了9例csPCa中的7例（77.8%）。在目前的NCCN指南中，SelectMDx也被认为是一种潜在的前列腺癌生物标志物，一旦有更多的研究证据，将会对其进行审查。
外泌体是细胞通过胞体内陷形成多泡体，再与细胞膜融合释放的囊泡状小体，直径30～100nm，含有多种生物活性物质，如蛋白质、脂类、RNA和病毒颗粒，在细胞间物质和信息传递中发挥着重要的作用。外泌体广泛存在于人体体液，包括血液、尿液、唾液、淋巴液、乳汁等，也可从体外培养的细胞中分离出来。多项研究已经认识到前列腺癌人群和非前列腺癌人群之间外泌体含量的显著差异，这说明外泌体在前列腺癌诊断和预后方面具有特殊潜能。
外泌体所包含的RNA中，miRNA的含量最丰富，并且外泌体中miRNA的种类是经过选择性富集而来，其含量直接反映了供体细胞中miRNA的表达量，具有所含序列少、易于检测且更加稳定的特点。因此与循环miRNA相比，尿液外泌体miRNA可能在肿瘤诊断中具有更为重要的意义。
通过外泌体分离技术发现，之前被认为是前列腺癌生物标志物的几种miRNA（miR-21，miR-141和miR-221）都可以在外泌体中检测到，以miR-21最为常见。有研究比较了miR-21、miR-574和miR-375在接受治疗和未接受治疗的前列腺癌患者以及健康男性外泌体中的表达，结果显示，未经治疗组miRNA水平高于健康对照组，而治疗组患者miRNA低于未治疗组。后续的研究也证实，与健康人群或前列腺增生患者相比，前列腺癌患者的血清和尿液miR-21水平显著升高。在另一项研究中，通过对健康对照组、前列腺增生组和前列腺癌组尿液外泌体中miRNA的表达分析，构建了5对miRNA（①miR-30a：miR-125b；②miR-425：miR331；③miR-29b：miR-21；④miR-191：miR-200a；⑤miR-331：miR-106b）预测前列腺癌的模型，其特异度为100%，准确性97.5%。此外，也有研究发现了用于前列腺癌诊断的新型尿液外泌体miRNA，如miR-196a和miR-501，miR-451a和miR-486以及miR-30b和miR-126，与健康人群相比，前列腺癌患者尿液外泌体的miRNA表达发生了显著变化。
此外，不仅成熟miRNA可以诊断前列腺癌，miRNA的异构体也可以预测前列腺癌。研究发现，miR-21、miR-204和miR-375三种miRNA异构体在健康对照组和前列腺癌患者中差异表达，其诊断效能优于PSA（AUC：0.866 vs 0.707）。尿液外泌体miRNA除了有预测前列腺癌的功能，miR-2909还可以用于鉴别膀胱癌和前列腺癌，也可以作为预测前列腺癌恶性程度的标志物。此外，有研究构建了一个“前列腺癌转移风险评分（PCA-MRS）”模型，由三个miRNA（miR-21、miR-451和miR-636）和血清PSA组成。该模型预测前列腺癌的AUC为0.925，并能根据模型的得分有效预测前列腺癌患者的无生化复发生存期。事实证明，尿液外泌体miRNA可以成为预测前列腺癌患者转移和预后的重要标志物。
由于磷脂双分子层的保护，尿液外泌体的mRNA可以稳定储存而不被尿液中大量的RNA水解酶所水解，这使得检测尿液外泌体中的mRNA成为可能。2009年，Nilsson团队发现PCA3和TMPRSS2：ERG同样存在于列腺癌患者尿液的外泌体中，然而后续研究发现尿液外泌体中的中PCA3表达并不能很好地预测前列腺癌，但其他研究发现PCA3、ERG、BIRC5、TMPRRS2和TMPRSS2：ERG可以用于区分健康人群和前列腺癌人群。Royo等人的研究发现，在与前列腺增生患者比较时，前列腺癌患者尿液外泌体中的钙黏蛋白-3（cadherin-3，CDH3）表达显著高于前列腺增生患者，这与CDH3在前列腺组织和前列腺癌组织的表达趋势一致。同样，对于前列腺根治术后的患者，尿液外泌体中的GATA2和TMPRSS2：ERG表达水平也明显下降，甚至消失，这与前列腺组织中GATA2和TMPRSS2：ERG的表达水平有关。此外，当这两种mRNA与PCA3联合使用时，可以提高识别csPCa的能力，避免91.2%不必要的活检，有助于减少前列腺癌患者的过度诊断。
在此基础上开发了ExoDx Prostate IntelliScore（EPI）检测，它从尿液外泌体中分离RNA，不需要经过直肠指诊和前列腺按摩就可以更准确地预测高分级前列腺癌。EPI会检测3种在高级别前列腺癌患者中表达的外泌体RNA生物标志物（PCA3，TMPRSS2：ERG，SPDEF），再结合这三种标记物的基因特征，通过特定算法，为患者打出0到100的个体风险评分。若EPI评分＞15.6，在随后进行的组织活检中检测出高级别前列腺癌的可能性升高。医师可以综合临床信息，以决定是否进行活检。EPI没有特定适宜人群，但目前的研究主要集中在首次穿刺活检人群。据报道，EPI排除csPCa的NPV为89%～98%。在一项纳入195例PSA为2～10ng/ml的首次活检患者的回顾性分析中显示，在PSA和DRE的基础上联合EPI可提高预测的准确性（AUC 0.803，95% CI 0.729～0.877 vs 0.672，95% CI 0.577～0.768）。在另一项包括503名患者的前瞻性研究中发现，在预测csPCa方面，EPI（AUC 0.700）要优于前列腺癌预防试验（Prostate Cancer Prevention Trial，PCPT）（AUC 0.63， P =0.02）和ERSPC（AUC 0.69， P =0.001），15.6的截断值可以避免26%不必要的前列腺活检，但会漏诊7%csPCa，决策分析曲线（Decision curve analysis，DCA）同样显示EPI检测会使患者获益。
质谱法（mass spectrography MS）是蛋白质分析的常用方法之一。有研究通过MS技术来分析尿液外泌体中的蛋白质组，证明了其作为生物标志物的优势。研究显示，当尿液外泌体中TM256蛋白单独作为标志物时，AUC为0.87，而TM256与LAMTOR1结合，AUC上升到0.94。还有研究分析了前列腺癌治疗前后尿液外泌体中的蛋白质的变化，发现3 686个尿液外泌体蛋白质中有13个在治疗后明显减少。此外，这项研究还表明，尿液外泌体中的蛋白质可以真实反映前列腺组织的蛋白质表达，这说明将尿液外泌体中的蛋白作为前列腺癌的生物标志是合理的。另一项研究通过使用蛋白质印迹法（Western blot，WB）和酶联免疫吸附试验（enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）评估了尿液外泌体蛋白标记物诊断前列腺癌的能力。当使用WB进行蛋白分析时，Flotillin 2显示出很好的预测价值，AUC为0.914，而ELISA结果则显示Flotillin 2的预测能力下降（AUC=0.65），但当它与PARK7联合用于前列腺癌诊断时显示出良好的灵敏度（68%）和特异度（93%）。这项研究表明，基于尿液外泌体蛋白的标志物具有良好的前列腺癌诊断价值。还有研究发现，基于尿液外泌体的蛋白组合（PPAP+PSA+CD63+SPHM+GLPK5）也可用于区分高、低级别前列腺癌（AUC=0.70）。Welton团队分析了转移性前列腺癌患者尿液外泌体中的蛋白质组学，发现成纤维细胞生长因子19（fibroblast growth factor，FGF19）、胰岛素样生长因子结合蛋白2（insulin-like growth factor binding protein 2，IGFBP2）、IGFBP5、C-C 基序趋化因子配体 16（C-C motif chemokine ligand 16，CCL16）、CD226蛋白等在疾病进展期明显升高，这有可能提示治疗效果并不显著。
目前，尿液外泌体中的mRNA、miRNA和蛋白质是前列腺癌生物标志物研究的常见分子，也有其他研究报道了外泌体中其他类型的潜在分子标志物。Clos-Garcia等人在尿液外泌体中发现了在前列腺癌和前列腺增生之间有差异表达的脂质代谢物包括磷脂酰胆碱、酰基肉碱和柠檬酸盐。Sentinel Test（Sentinel测试）则通过尿液外泌体中的非编码小RNA表达来预测前列腺癌，其灵敏度为94%，特异度为92%。然而这都需要进一步的前瞻性临床研究去验证。