
恶性肿瘤是人类健康的严重威胁的重大疾病,其具有高发病率、高复发率和高死亡率的特征,大量防治资料和研究文献证实[1],早期诊断和治疗是目前预防治疗恶性肿瘤与降低其死亡率的最为有效办法。因此,肿瘤标记物的出现使人们对肿瘤的早期诊断和治疗有了极大的信心。肿瘤标记物(TumorMarker,TM)的检测对肿瘤辅助诊断和评估肿瘤预后、转归、评价疗效,都具有重要的意义。随着对肿瘤基础研究的深入和临床治疗实践经验的不断积累,TM检测已成为临床检测的重要项目之一。
1978年Herberman首次提出TM这一概念,次年,在英国举行的第7届肿瘤发生生物学和医学会议上得以确认并为全世界公开引用[2]。TM是由癌细胞分泌、脱落到体液以及组织中的指一类物质,或是机体内新产生并进入到体液与组织中的一类物质。该类物质有些不存在于正常机体内,唯见于胚胎组织发育过程中,当细胞恶性变时,此类物质可重新合成;有的在肿瘤病人体内含量超过正常人体内含量或不存在正常细胞的新物质。通过进行定性或定量检测可辅助诊断恶性肿瘤、指导临床治疗、监测其转移、判断预后及复发[3]。
TM常存在于细胞、血浆、体液、尿液、脑脊液亦或组织中,常见的有肿瘤抗原、癌胚蛋白、酶类、激素、多糖抗原等。一般认为,理想的TM应该有下列特点:(1)具有较高的灵敏度,能够做到早期发现、早期监测和早期预防;(2)具有普遍的标本获取,能够通过少创甚至无创的方式在血液、组织液或尿液等体液中易于获取和检测;(3)具有良好的特异性,足够区分恶性肿瘤和良性疾病、炎症;(4)具有动态的实时监测疾病的条件,可以反映肿瘤治疗的有效性和复发的监测;(5)具有很好的可重复性,不同检验实验室间可重复实验结果而且高效益低成本。尽管用于肿瘤筛查和检测的血清学TM已有20多种,但由于器官和恶性肿瘤的不同,至今尚未有一种TM能完全满足上述特点要求。因而一项有利于恶性肿瘤早期筛查、诊断、监测的TM依然是临床检验研究的焦点。以下是对常见的TM检测方法进展进行的概述。
一、血清学水平
1.放射免疫分析
放射免疫分析(radioimmuoassay,RIA)是一类传统的检测肿瘤标志物的超微量分析技术,是现代免疫分析技术发展的基础。1959年Yalow和Berson创立该技术,1962年我国RIA 与美国一样开始将其应用于临床检测胰岛素,至上世纪80年代我国绝大多数医院都已建立RIA实验室。
2.酶联免疫分析(ELISA)
酶联免疫吸附试验(,ELISA)是现代临床免疫检验最基本、最常用的一项检测技术。能够测定传染病标志物、肿瘤标志物、骨代谢标志物和内分泌激素等许多项目,在疾病的诊断和疗效的观察中起着重要的作用[4]。但ELISA步骤多而复杂,反应时间长,工作人员反复手工操作,劳动强度大,不利于市场化。
3.化学发光免疫分析
化学发光免疫分析 (chemiluminescence immunoassay, CLIA)是一类利用化学发光物质作为TM,依据发光信号的强度对血清肿瘤标志物的量进行测定的非放射性免疫分析技术。该技术具有操作简便、灵敏度及特异度高、检测范围广、TM稳定性好、无放射性危害以及经济适用等优点,是一类较好的化学方法。
4.荧光免疫分析
荧光免疫技术(fluorescence immunoassay, FIA)是一种发展最早的把抗原抗体反应特异性与荧光技术的敏感性相结合的方法。利用抗原抗体反应将组织或细胞内的抗原物质进行定位,经特殊仪器检测荧光强度进而对待测物浓度进行推算。直至目前,诸多实验室仍然在沿用该方法。
5.电化学发光免疫分析
电化学发光免疫分析(electroche miluminescence immunoassay, ECLI)广泛的应用于临床,其高灵敏度、线性范围宽、定量检测精确、操作方便、结果稳定现已成为免疫诊断的主流技术之一。可广泛应用于检测AFP、CEA、CA199、CA125、CA153、HPV、f-PSA等[5]。由于其稳定性不佳,易受环境影响,故已经逐步退出。
二、组织学水平
1.免疫组织化学技术
免疫组织化学技术(Immunohistochemistry,IHC)是通过抗原抗体反应和组织化学的呈色反应在组织细胞原位利用特异性标记抗体,对相应抗原进行定位、定性、定量检测的一项免疫检测方法。在医学领域发挥着重要作用,可以用于自身免疫性疾病、肿瘤等疾病的诊断、鉴别诊断及发病机制的研究提供强有力的手段。
2.原位分子杂交组化技术
原位分子杂交组化技术(In Situ Hybridization Histochemistry,ISHH)是近些年兴起的一门边缘学科。是把分子生物学技术和免疫学技术同组织病理学制片方法[6]有机结合,在组织细胞原位显示其特定基因片段和化学成分。Porter D等利用mRNA原位杂交检测组织水平基因表达,在ISHH检测乳房导管原位癌与浸润癌组织病理学特征和临床意义。一般情况下,疑难病例或恶性肿瘤标本中约5%~15%需采用ISHH进行鉴别诊断和预后评估[7]。ISHH能对图像进行定量测定肿瘤细胞DNA在组织切片上的含量,对鉴定肿瘤恶性程度及预后临床价值十分显著。
三、细胞学水平
流式细胞术(Flow Cytometry, FCM)是利用流式细胞仪对细胞和细胞器的结构和功能进行快速、精确的定量检测,并依据细胞表面特异性标记物对特定细胞亚群进行分选分析的新技术。由于FCM具有快速、准确和定量的特性,目前已广泛地被应用于免疫学基础研究和逐步进入临床应用各方面,用流式细胞仪对细胞表面的抗原成分进行分析,可区分多种细胞的特性,为细胞免疫的研究增加了有效的手段和帮助。
四、电镜微形态水平
1.电镜酶细胞化学技术
电镜酶细胞化学技术(Electron Microscopic Enzyme Cytomemistry,EMEC)是一种利用光镜细胞化学发展而来的新兴技术。目前,能在电镜下定位的三大类酶包括氧化酶、水解酶和转移酶,已间接证明的通过电镜定位酶的活性作用结果的酶有100多种存在。在酶的活性不受破坏的条件下,使固定在细胞内的原位酶与特定的底物起反应,经过捕捉反应使沉着物变为在电镜下能看到的物质。
2.免疫电镜技术
免疫电镜技术(Immunoelectron Microscopy,IEM)是在IHC的基础上发展建立的,属于免疫化学和电镜技术结合的产物,为超微结构水平研究抗原抗体结合定位的一种方法学。该技术为抗原亚细胞水平定位提供了强有力工具,也为病毒的快速检测诊断提供了一个新方法。
五、分子学水平
聚合酶链反应法(Polymerase Chain Reaction,PCR)是一种能在体外进行扩增DNA的高效、敏感、特异和快速的技术。国内外目前普遍采用RT-PCR方法测定外周血中的肿瘤细胞[8],其主要标记物有检测细胞角蛋白19(CK19)和20(CK20)诊断上皮性恶性肿瘤[9];检测癌胚抗原(CEA)诊断胃癌、乳腺癌、结直肠癌、胰腺癌等;检测甲胎蛋白(AFP)诊断肝细胞癌微转移。
六、生物芯片分析水平
1.组织芯片
组织芯片(Tissue Chip,TC)也称作组织微阵列,在1998年Kononen等人率先建立并报道[11],该技术是将数10-1000的小组织整齐有序的排列与一张载玻片上而制成的缩微组织芯片。该技术能帮助节省人力、费用和试剂。试剂的利用率提高了数百甚至数千倍,且能在同一切片上同时进行。
2.基因芯片
基因芯片(Gene Chips,GC)也称DNA微阵列,属于一种基因芯片,是将DNA分子固定在支持物上,然后同标志物结合杂交,经自动化仪器检测该杂交信号强度评估样品中靶分子含量。在做食管癌和卵巢癌基因表达谱的研究过程中,Zhu G等[10]发现用显微切割与芯片技术结合能够分析癌组织不同部位肿瘤细胞之间基因表达的差异。
七、小结
随着科技的进步,对恶性肿瘤诊治方法有了显著进展,但其早期诊断手段还不如人意,主因是现有的TM灵敏度及特异性不理想。恶性肿瘤形成过程中其参与的原癌基因、抑癌基因众多,对相关机制及分子之间相互关系的深入理解,将为恶性肿瘤的早期诊断和治疗提供理论依据及靶点。因此,TM的研究已经扩展到代谢组学、基因组学、转录组学、蛋白质组学、表观基因组学和微生物生态组学等研究技术,从而实现对于肿瘤的早期预防、早期诊断和早期治疗,最终提高其治愈率、生存率以及提高患者生活质量。
参考文献
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[3] 齐亚军, 姜良勇, 王洪香,等. 近红外荧光探针检测碱性磷酸酶的研究进展[J].山东化工, 2019, 48(20):90-97.
[4] MURATA T,TSUZAKI K,NIRENGI S,et al. Diagnostic accuracy of the anti-glutamic acid decarboxylase antibody in type 1 diabetes mellitus:comparison between radioimmunoassay and enzymelinked immunosorbent assay[J]. J Diabetes Investig,2017,8(4):475-479.
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[10] Sah V R,Baier R E.Bacteria inside semiconductors as potential sensor elements: biochip progress.Sensors ( Basel) ,2014,14(6) : 11225-11244.
[11] DUAN L, WANG Y,LI S S, et al. Rapid and simultaneous detection of human hepatitis B virus and hepatitis C virus antibodies based on a protein chip assay using nano-gold immunological amplification and silver staining method[J]. BMC Infect Dis,2005,5:50-53.
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