文章刊载于《临床实验室》杂志2023年6月刊“恶性肿瘤实验室检测”专题-「专家论坛」版块 页码p59-p64
【摘要】结直肠癌是目前全球第三大常见恶性肿瘤和第二大癌症相关死亡原因。结直肠癌的早期筛查和诊断能够大幅提高患者的生存率，而传统的结肠镜检查存在侵入性、操作复杂、成本高等问题，难以满足大规模筛查的需求。因此，寻找有效的结直肠癌早期诊断手段非常必要。近年来，外泌体因携带肿瘤相关信息、稳定存在于体液等优势成为新兴液体活检标志物，有望通过无创检测助力恶性肿瘤的精准诊疗，已成为国内外肿瘤标志物研究领域的前沿和热点。越来越多的研究发现外泌体中的核酸、蛋白质等可为结直肠癌的早期诊断和预后等提供重要参考。文章就外泌体作为结直肠癌诊断和预后标志物的潜在作用作一综述，以期为结直肠癌的诊断和预后提供新的思路。
结直肠癌居全球恶性肿瘤发病率第三位，死亡率第二位，也是我国高发、危害重大的恶性肿瘤。随着临床治疗手段的进步，I期结直肠癌患者五年生存率可达90%。但由于结直肠癌早期症状隐匿，大多数患者就诊时已处于中晚期，导致患者预后较差，Ⅳ期结直肠癌患者的平均五年生存率仅略大于10%。因此，如何早期发现是结直肠癌临床诊疗面临的重大难题，也是提高患者预后的关键。液体活检作为一种非侵入式的检测，具有无创、快速、简便和可动态监测等优势，被认为是极具潜力的肿瘤早诊的突破性技术，主要包括循环肿瘤细胞、循环肿瘤 DNA 以及外泌体的检测。其中，外泌体作为细胞间的通讯工具，可携带多种蛋白质、脂类、DNA和RNA等重要信息，在肿瘤发生发展过程中发挥重要作用。随着对外泌体在肿瘤中的深入研究，发现外泌体蛋白及各种核酸分子有望成为结直肠癌早期诊断和监测预后中较理想的新型生物标志物，能够更好地助力肿瘤的精准诊疗。因此，本文旨在对近年来外泌体中的核酸及蛋白标志物在结直肠癌诊断和预后方面的研究进展作一论述。
外泌体基本概述
外泌体是近年来新兴的一类液体活检标志物，是由细胞内多泡体于细胞膜融合后，释放到细胞外的一种直径约30~150nm，密度为1.13~1.19g/mL的膜性囊泡，具有磷脂双分子层结构，内含脂质、蛋白质和核酸等物质。多项研究发现外泌体中包含有各种各样的核酸，如miRNAs、lncRNAs、circRNAs、tRNAs和snRNAs，可作为基因表达调节剂和潜在的生物标志物。此外，外泌体含有丰富的蛋白质，包括膜运输蛋白（Rab蛋白、GTP酶、膜联蛋白等）、融合蛋白（fotilins、annexin）、肿瘤易感基因101蛋白、四跨膜蛋白（CD9、CD63、CD81、CD82等）、热休克蛋白（HSP60、HSP70、HSP90等）和EpCAM。外泌体作为细胞间通讯的一种手段，通过转运蛋白质和核酸等物质，介导细胞间通讯、细胞增殖、免疫调节、血管生成等过程，参与肿瘤的发生发展。据报道，人类几乎所有的细胞在正常及病理状态下均可分泌外泌体，如免疫细胞、上皮细胞、成纤维细胞和肿瘤细胞等。外泌体在几乎所有的体液中都高度丰富，如脑脊液、血浆、尿液、腹水、母乳和唾液等，具有丰度高、信息载量丰富、内容物稳定和易于获得等独特检测优势，成为研发循环生物标志物的理想对象之一。因此，通过无创检测循环中的外泌体，有望为恶性肿瘤的诊断、预后评估以及病情动态监测等提供重要信息，助力精准医学的应用进程。
外泌体蛋白在结直肠癌诊断及预后中的应用
近年来，随着蛋白质组学的发展，外泌体蛋白已成为国内外研究热点。许多研究表明，循环外泌体蛋白在结直肠癌患者血液中异常表达，在预测肿瘤发生、诊断和治疗中发挥重要作用。有研究表明，36个外泌体蛋白在结直肠癌患者血清中特异性上调，主要参与调节致瘤前微环境的过程，有22个下调的外泌体蛋白，主要参与调节肿瘤细胞的生长与存活。Nicole Gang等人在结直肠癌患者的血浆外泌体中检测到3种可用于早期诊断的候选蛋白（QSOX1、THBS1和EDIL3），特别是外泌体QSOX1对结直肠癌的诊断效能AUC为0.904。Bo Sun等研究表明，外泌体CPNE3在结直肠癌患者血浆中升高，特别是在TNM晚期或有远处转移的患者，作为结直肠癌诊断标志物的敏感度为67.5%，特异性为84.4%，进一步联合血清癌胚抗原CEA，检测效果优于单独的外泌体，灵敏度为84.8%，特异性为81.2%。此外，外泌体CPNE3水平较低的结直肠癌患者无病生存期和总体生存期明显优于较高的患者。这表明外泌体CPNE3在结直肠癌诊断和预后方面具有潜在意义。Tian Y 等人发现，结直肠癌患者血浆中CD147阳性外泌体的浓度显著升高，在I期患者中也明显升高，对结直肠癌诊断的AUC高达0.932。此外，还发现结直肠癌患者在手术切除后CD147阳性外泌体的浓度显著下降，这表明CD147外泌体亚群的浓度在诊断和预后方面具有巨大的潜力。
另一项研究发现，结直肠癌患者手术治疗前，其肿瘤组织和血浆中的外泌体GPC1阳性比例和GPC1蛋白表达水平均明显高于正常对照组和瘤周组织，而术后两个月均恢复正常，表明血浆GPC1阳性外泌体可能是结直肠癌诊断和治疗监测的潜在标志物。Campanella C等人也发现结直肠癌患者血浆外泌体中的热休克蛋白HSP60水平显著增加，在肿瘤切除后不久恢复正常。此外，在不同的肿瘤中，癌细胞可以分泌更高浓度的外泌体PD-L1，循环外泌体中的PD-L1可协助肿瘤细胞进行免疫逃逸，与几种类型的肿瘤预后较差相关，对于预测结直肠癌等肿瘤对免疫治疗反应具有重要意义。以上研究结果表明外泌体蛋白在结直肠癌早期诊断和预后中具有良好的临床应用价值。
外泌体核酸在结直肠癌诊断及预后中的意义
1.外泌体miRNAs：MicroRNAs（miRNAs）是一种小的单链核苷酸（约20-22个核苷酸），在癌症中作为致癌基因或肿瘤抑制因子通过各种机制参与调控肿瘤生长进展。循环外泌体miRNAs被认为是多种癌症的潜在新生物标志物，在结直肠癌诊断及预后中的临床价值也有多项研究报道。Ogata Kawata 等人在原发性结直肠癌患者以及早期患者血清外泌体中发现7种miRNAs (let-7a、miR-1229、miR-1246、miR-150、miR-21、miR-223和miR-23a)的表达水平都显著增加，并且在术后显著下调。其中诊断效能较好的为外泌体miR-23a（AUC为0.953）和miR-1246（AUC为 0.948），显著高于传统血清标志物CA19-9和CEA。Karimi 等人研究发现结直肠癌患者血清中外泌体miR-23a和miR-301a异常高表达，能够区分结直肠癌患者和正常对照者，AUC分别为0.900和0.840。Wang 等人分析了早期结肠癌患者（50例）和健康对照者（50例）的血浆来源的外泌体miRNA，发现外泌体miR-125a-3p、miR-320c在早期结肠癌患者的血浆中显著上调，ROC曲线显示，外泌体miR-125a-3p用于早期结肠癌诊断的AUC为0.685，与CEA联合使用可使AUC提高至0.855。在Rui We等人进行的一项研究中，外泌体miR-193a-5p作为一种肿瘤抑制因子，在结直肠癌患者中显著降低。Zou 等人发现结直肠癌患者血清中外泌体 miR-150-5p显著低表达，诊断效能AUC 可达0.870。
