滴血验50种癌?是新技术还是新“骗术”?

近日美国GRAIL公司宣布CCGA研究证实公司开发的多癌种早筛技术可有效筛查出多种癌症,研究结果发表在《肿瘤学年鉴》上。


研究数据显示GRAIL公司cfDNA甲基化检测技术检测50种癌症的特异性高达99.3%,假阳性率低于1%。那么血液筛查肺癌靠谱吗?目前有实际应用的血液筛查肺癌技术吗?


名词解释:敏感性和特异性


任何一个诊断指标或方式,都有两个最基本的特征,即敏感性和特异性。


所谓敏感性,就是指其在诊断疾病的时候不漏诊的机会有多大小,所谓特异性就是指该指标在诊断某疾病时,不误诊的机会有多大小。


单独一个指标,如果提高其诊断的敏感性,必然降低其诊断的特异性,换句话说,减少漏诊必然增加误诊,反之亦然。


低剂量螺旋CT虽好,但假阳性太高


肺癌是中国发病率和死亡率都很高的恶性肿瘤之一,肺癌的5年总生存率仅为16%-18%。究其原因是缺乏有效的早期诊断方法,肺癌确诊时70%-80%均为中晚期。


I期肺癌5年生存率达60%-70%,而IV期肺癌生存率不到5% 。因此肺癌的早期筛查诊断是降低其死亡率及提高生存率的关键因素。


低剂量螺旋CT(LDCT)是肺癌筛查的常规手段,与胸片相比,使用LDCT进行肺部筛查可以使高危人群的肺癌致死率降低20%,但临床应用LDCT也存在高假阳性和辐射暴露风险问题。


LDCT检查出来的肺部结节很多都不是肺癌,为此很多患者可能挨了不必要的手术刀或接受了不必要的辐射,

LDCT这个筛查方式单独使用的话不容易漏诊肺癌,但容易误诊


新型血液标记物助力肺癌筛查


那能不能结合其他指标减少LDCT的误诊呢?这也是医学界很感兴趣的问题,很多人可能会想到能不能通过常规血液肿瘤标记物如:CEA(癌胚抗原)、SCC(鳞状细胞癌抗原)等辅助诊断LDCT发现的结节性质?


然而这些常规肿瘤标记物通常只能有效检测肺癌晚期患者,而对Ⅰ期肺癌诊断的阳性率低于10%,因此这些常规肿瘤标记物对于早期肺癌筛查的意义不大。


以液体活检技术为基础的新型血液标记物可以在无法获得病理活检样本时在细胞水平及分子水平诊断早期肺癌

,且具备简便、易行、易掌握、无损伤以及预测性、个体化和患者参与性高等优点,更适合肺癌筛查和指导预防,尤其是适用于筛查未有临床症状的患者


目前有较大规模临床研究的新型血液标记物包括肿瘤相关抗原自身抗体、小分子RNA(mircoRNA, miRNA)和DNA甲基化检测。其中肿瘤相关抗原自身抗体已被我国批准用于肺小结节血液辅助检测


滴血验50种癌?是新技术还是新“骗术”?

新型血液标记物可在微观分子层面病变出现时即提供预警,因此这类新型血液标记物检测阳性时可能并不会检出肿


肿瘤相关抗原自身抗体


肿瘤相关抗原是肿瘤发生、进展过程中细胞坏死释放、脱落或者外分泌的特异蛋白产物,其与人体免疫系统相互作用可产生特异性自身抗体。


自身抗体不仅具有免疫监视、免疫预防和免疫反应的作用,同时由于其在循环系统中稳定的丰度,所以也可作为肿瘤标志物。


简单来说肿瘤相关抗原自身抗体就是自身免疫系统攻击过肿瘤的痕迹。


临床研究显示在肿瘤临床症状出现前5年即可检测到肿瘤相关自身抗体,但单一自身抗体的敏感性和特异性不足以满足肺癌筛查,多个自身抗体组合是获取高敏感性和高特异性诊断的手段。


目前一般是集成7种自身抗体作为肺癌筛查的抗体谱,不同肺癌筛查试剂盒的抗体谱略有差异。


英国国家医疗服务体系(National Health Service, NHS)在苏格兰从2012年已开始全球第一个基于血清标志物的大型肺癌筛查项目,是一项血液肺癌筛查的里程碑式研究。


该研究是全球最大的用血液标志物进行筛查的研究,以7种肺癌自身抗体在肺癌高危人群中进行筛查,跟踪随访超过6年,结果显示7种肺癌自身抗体肺癌筛查特异性91%,敏感性81%。


基于此NHS进一步在苏格兰肺癌高危人群

中开展随机对照研究,将7种肺癌自身抗体初筛结合CT检测,抗体初筛阳性且CT检测无病灶者接受每6个月一次CT检测持续2年。


结果抗体初筛阳性者在2年内有3%确诊肺癌,而抗体初筛阴性者在2年内有1%确诊肺癌。而抗体初筛结合CT检测组检出晚期肺癌(III期和IV期)的比例相较对照组降低36%,肺癌致死率也有下降趋势。


2015年美国胸科协会(American Thoracic Society, ATS)公布的一组数据显示,7种自身抗体技术单个自身抗体阳性的特异性在96%以上,而两个自身抗体同时为阳性,特异性达99%


在另一项2015年ATS公布的临床研究中,对美国296例肺小结节患者从2009年-2012年进行跟踪随访,发现7种自身抗体谱针对4 mm-20 mm的LDCT筛查后肺小结节检测阳性准确率达97%,目前肺癌自身抗体谱在北美已经临床应用


七种肺癌自身抗体检测可以检测到有病灶的癌症与癌前病变,可以在症状出现之前对肺癌进行早期诊断,在筛查过程中定义谁需要进行肺癌筛查。


我国在周彩存教授等专家的牵头下,开展了肺癌患者中7种肺癌自身抗体的检测(ELISA法)。其中纳入肺癌患者818例,并以肺部良性疾病和健康人群为对照。


结果显示肺癌组抗体浓度高于肺部良性疾病组(P<0.01),总体敏感性达61%,特异性达90%。而且与传统的肿瘤标志物相比较,自身抗体的检测在Ⅰ期和Ⅱ期肺癌患者中具有很高的敏感性(62%和59%),就是说不容易漏诊早期的患者


在该研究583例肺癌自身抗体阳性的人群中,CT影像学阳性523例,病理确认为肺癌497例,肺癌自身抗体联合CT检测肺癌阳性准确率95%

,大大超过了单纯CT检查69%的阳性预测值,就是说CT检测出肺部可疑结节,同时肺癌自身抗体阳性,那95%是肺癌


该项研究证实肺癌自身抗体谱的检测对中国人群肺癌不同分期尤其是Ⅰ期和Ⅱ期有很好的敏感性,有效弥补了临床上传统血清类标志物Ⅰ期与Ⅱ期敏感性不足的缺陷;同时具有良好的特异性,能较好地区分肺癌与良性疾病;而且与CT结合有很好的准确性,能辅助LDCT提高阳性预测值


基于此项研究结果,CFDA已于2015年11月批准上市7种肺癌自身抗体检测试剂盒。

小分子RNA(mircoRNA, miRNA)


miRNAs是生物体内的一种非编码RNA,在肿瘤患者体内某些microRNAs会有显著变化。因此通过外周血定量检测microRNAs成为肺癌早期诊断的新焦点。


Sozzi等采用基于意大利多中心肺癌检测(Multicenter Italian Lung Detection, MILD)的血清miRNAs检测,对参与MILD研究者留取的血浆标本进行检测24种miRNA组成信号分类(miRNA signature classifier, MSC),根据其表达分为高危(阳性)、中危(阳性)和低危(阴性)三组,对肺癌诊断的敏感性和特异性分别为87%和81%,对诊断的阴性预测值为99%,对死亡的预测值达到99.86%;MILD 研究LDCT组的假阳性率为19.4%,加入MSC后,其敏感度下降到69%,但假阳性率下降至3.7%。


因此在LDCT肺癌筛查的同时参考MSC的结果可以降低假阳性率


基于MLD研究的积极结果,在意大利进一步开展了大型多中心前瞻性研究BioMILD,纳入4119名志愿者,中位年龄为60岁,中位年吸烟42包,其中79%是现吸烟者,39%是女性。


入组的志愿者接受了LDCT和血液miRNA检测,根据检测结果将志愿者分为三类:双阴性,即miRNA检测结果为低危和LDCT阴性(58%);单阳性,即LDCT检测有阳性病灶,或者miRNA检测结果是中危或高危(37%);双阳性,表示LDCT检测和miRNA检测均为阳性(5%)。


LDCT上至少113 mm^ 3的病灶定义才为阳性结果,这是相当高的标准。对于双阴性的志愿者,LDCT检测的间隔延长为3年


滴血验50种癌?是新技术还是新“骗术”?

(图二BioMILD研究中双阴、单阳以及双阳的定义和比例)


经过中位4.2年的随访,双阴性组肺癌确诊比例为0.6%,3年内确诊比例为0.1%,肺癌致死率0.1%;单阳性组肺癌确诊比例为3.8%,3年内确诊比例为2.5%,肺癌致死率0.6%;双阳性肺癌确诊比例为20.1%,3年内确诊比例为19.1%,肺癌致死率3.8%。


各组确诊I期肺癌比例为50%左右,没有统计学差异。


滴血验50种癌?是新技术还是新“骗术”?

(图三 BioMILD研究各组肺癌确诊率,肺癌致死率,确诊I期肺癌比例)


单阳性和双阳性组的肺癌风险分别是双阴性组的6倍和36.6倍,肺癌致死风险则分别是4.7倍和32.2倍


滴血验50种癌?是新技术还是新“骗术”?

(图四BioMILD研究各组肺癌致死率曲线和相对风险,绿色为双阴性组,蓝色为单阳性组,红色为双阳性组)


BioMILD研究结果显示血液miRNA检测检测结合LDCT检测可有效对重度吸烟的肺癌高危人群进行风险分层,双阴性人群肺癌发生率和肺癌致死率相当低,LDCT检测间隔延长至3年不会明显增加肺癌死亡风险,可降低筛查费用,减少接受不必要的辐射。


DNA甲基化


DNA甲基化是一种非常有潜在价值的标记物。研究发现,在肺癌组织及痰液标本中多种基因甲基化水平均明显高于肺良性及健康对照组,在肺癌组织及痰液标本中多种基因甲基化水平均明显高于肺良性及健康对照组。


GRAIL公司开发的检测技术可以检测cfDNA(无细胞DNA)的甲基化水平,CCGA研究验证了这种技术用于癌症筛查以及定位组织来源的可靠性。


CCGA研究纳入6689例参与者,其中2482例癌症患者(> 50种癌症类型),4207例非癌症患者,参与者分为训练集和验证集。


研究结果显示,在验证集中(1,969例),GRAIL的cfDNA甲基化检测技术检测50多种癌症的特异性高达99.3%,I-III期癌症的敏感性为43.9%。


而在12种预先选定的高致命性癌症中(乳腺癌,结肠直肠癌,食道癌,胆囊癌,膀胱癌,胃癌,卵巢癌,头颈癌,肺癌,淋巴白血病,多发性骨髓瘤和胰腺癌),I-III期的敏感性为67.3%, GRAIL的cfDNA甲基化检测技术分期越晚敏感性越高,意味着较容易漏诊早期癌症。


GRAIL的甲基化检测技术对96%疑似癌症样本进行组织来源定位,结果定位准确率达93%。


滴血验50种癌?是新技术还是新“骗术”?

(图五 GRAIL的cfDNA甲基化检测技术检测不同分期癌症的敏感性)


总的来说GRAIL的cfDNA甲基化检测技术特异性很高,但对于I期癌症的敏感性较低,容易漏诊早期癌症,可能需要结合其他筛查手段提高敏感性。


但GRAIL的cfDNA甲基化检测技术也有突出的优点,就是

可以同时检测50种以上的癌症,这使其有潜力成为一种广谱的筛查方式,而且其对组织来源定位准确度极高,有助确诊一些原发不明的肿瘤。


结语

新型血液标记物与年龄、性别、吸烟状态等相关性不大,这对于我国肺癌筛查有重大意义,因为我国存在大量非吸烟,女性肺癌患者,而且年轻肺癌患者也时有确诊,以新型血液标记物为代表的血液肺癌筛查有助筛查出这些非传统意义的肺癌高危人群。


目前肿瘤相关自身抗体用于肺癌筛查敏感性、特异性较高,与CT联合检查可以提高肺癌诊断的阳性预测值,未来高危人群的确定、LDCT肺癌筛查、血液筛查将有可能是肺癌早期筛查模式的三个重要组成部分。


如何利用血液筛查量化高危人群、如何将LDCT筛查和血液相关标志物检测有效结合,制定经济合理的筛查策略,提高肺癌早期检出率,降低假阳性率,避免过度诊治,建立肺癌筛查综合模式,尚需进行大规模的临床前瞻性研究。


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