七种自身抗体对肺癌早期筛查敏感性和特异性的价值研究

Study on the Sensitivity and Specificity of Seven Autoantibodies for Early Screening of Lung Cancer

摘要: 全球癌症相关致死的一个最主要原因就是肺癌。主要原因是肺癌患者早期临床表现不明显，等到发现时已经是中晚期，所以我们急需要找到一种在肺癌发展早期就能及时发现的检测手段，这种检测手段就是肺癌七种自身抗体[性别决定相关基因簇2 (Sox2)、蛋白基因产物9.5 (PGP9.5)、黑色素瘤抗原A1 (MAGE-A1)、癌相关基因(CAGE)、G抗原7 (GAGE7)、肿瘤抗原4-5 (GBU4-5)、P53]检测，其不仅操作简便，而且患者配合度高，相比较于低剂量螺旋CT，PET-CT等检查手段价格低廉易接受，且对患者损伤较小。目前临床上常用的肿瘤标志物如CEA、CYFRA21-1、SCCA等在肺癌早期筛查中有一定作用，但灵敏度较低，特异性不强，应用受限。本文对七抗体自身特点以及其联合其他手段对肺癌进行早期筛查的临床价值进行综述。

Abstract: One of the leading causes of cancer-related deaths worldwide is lung cancer. The main reason is that the early clinical manifestations of lung cancer patients are not obvious, and when it is discovered, it is already in the middle and late stages, so we urgently need to find a detection method that can detect lung cancer in the early stage of development. This test means seven autoantibodies to lung cancer [sex determination related gene cluster 2 (Sox2), protein gene product 9.5 (PGP9.5), melanoma antigen A1 (MAGE-A1), cancer related gene (CAGE), G antigen 7 (GAGE7), and tumor antigen The detection of 4-5 (GBU4-5) and P53] is not only simple to operate, but also has high patient cooperation. Compared with low-dose spiral CT, PET-CT and other examination methods, it is cheap and acceptable, and has less damage to patients. Currently, commonly used tumor markers such as CEA, CYFRA21-1 and SCCA play a certain role in the early screening of lung cancer, but the sensitivity is low, the specificity is not strong, and the application is limited. This article reviewed the clinical value of seven antibody combined with other methods in early screening of lung cancer.

1. 引言

全球癌症相关致死的一个主要原因是肺癌。我国国家统计资料显示，在我国恶性肿瘤相关死亡中，肺癌死亡人数2020年为71.5万，其中男性47.2万，女性24.3万，居于首位[1] [2]。肺癌患者在所有癌症中5年的存活率都是偏低的。且因为在肺癌早期，其临床症状并没有明显征象，加之肺癌在临床上缺乏有效、安全的检测技术，致使绝大部分肺癌患者在明确诊断时就已进展到病程的中晚期，仅19.7%的患者能够在确诊后存活5年或更长时间[3]，从而导致肺癌患者呈现出生存率低、病死率高等特点，目前临床常用的肺癌相关检查手段包括：X线胸片和低剂量螺旋CT (低剂量计算机断层扫描)、正电子发射计算机断层扫描(PET-CT)、肿瘤标志物检测以及病理学检查等。直径 < 5~6 mm的病变X线胸片诊断识别难度较大[4]。低剂量螺旋CT相对于X光胸片有较高的灵敏度和较高的分辨率，但是低剂量螺旋CT假阳性率较高，不易分辨肺内病变的良恶性，容易误诊[5]。另外，传统肿瘤标志物和PET-CT检查对早期肺癌诊断的敏感度较低[6] [7]。而组织活检为侵入性检查，可能由于取材不理想而需要反复操作[6]。因此，组织活检的敏感性较低。因此要想提高肺癌的早期筛查的敏感性和特异性，目前十分需要一种新的检测方法，为肺癌的诊断和治疗提供更加可靠的检验依据。

根据治疗方式，肺癌分为两种类型：非小细胞肺癌(Non-small cell lung carcinoma, NSCLC)和小细胞肺癌(Small cell lung carcinoma, SCLC)。当机体产生肿瘤时，在肿瘤细胞发展及坏死过程中，会释放肿瘤相关抗原，于是机体免疫系统就能通过特异性识别肿瘤相关抗原从而产生特异性抗体，即肿瘤相关自身抗体(tumor-associated autoantibodies, TAABs) [8]，并通过机体免疫系统的生物放大效应，从而在癌症发生早期，这些自身抗体就可以在人体血清内被检测到，并且能在人体血清中相对稳定的存在。在美国的一项队列研究中[9]我们发现，在影像学表现前5年，在人体血清中就可以检测到肺癌相关的自身抗体。2019年中国专家共识的《肺癌筛查与管理中国专家共识》中指出：在临床症状出现之前5年内，通过目前通用免疫学技术可以检测到自身抗体，同样指出：“免疫系统的持续生物信号放大功能，使自身抗体在肿瘤早期诊断方面具有得天独厚的优势。我国第一个肺小结节血液辅助检测指标是肺癌自身抗体检查；肿瘤免疫应答信号反映的肿瘤生物活性侵袭或惰性趋势，对肺癌的早期临床联合影像学发现有重要的信息提示价值”[4]。我国从肺癌相关自身抗体中筛选出7种即抗肿瘤蛋白53 (tumor protein 53, p53)、蛋白基因产物9.5 (protein geneproduct 9.5, PGP9.5)、性别决定基因家族2 (SRY-box containing gene 2, SOX2)、G抗原7 (G antigen 7 ATP-dependent RNA helicase, GAGE7)、ATP结合RNA解螺旋酶(ATP-dependent RNA helicase, GBU4-5)、人黑色素瘤抗原A1 (melanoma antigen A1, MAGE A1)、肿瘤/睾丸抗原(cancer/testis antigen, CAGE)抗体。针对2484个临床样本，有学者进行了前瞻性的临床研究[10]，首次证实在肺癌早期诊断中，这7种自身抗体具有重要的临床应用价值。随后，由中国食品药品检定研究院于2015年11月发布上述7个指标试剂盒，2015年经国家药品监督管理局(China Food and Drug Administra-tion, CFDA)备案，在中国人群中进行试验。CFDA批准7种肺癌自身抗体测试试剂盒上市[11]。7-TAABs显示出较高的灵敏度和特异性，因此，在肺癌患者的诊断中，这7种肿瘤相关自身抗体的作用是举足轻重的。许多研究表明，对于肺癌的早期诊断，传统的肿瘤标志物敏感性较低，但自身抗体联合检测具有较高的敏感性[12]。故而这7种肿瘤相关自身抗体在肺癌患者的诊断中发挥重要作用。现将肿瘤自身抗体的产生机理、应用自身抗体检测的优势、自身抗体的检测在国内外的研究进展、七种肿瘤相关抗原自身抗体的概述、七抗体联合检测的敏感性及特异性高于单一抗体检测、七抗体的检测联合低剂量螺旋CT、结局和展望的综述如下。

2. 肿瘤自身抗体的产生机理

当肿瘤细胞侵入人体后，在肿瘤细胞发生和发展的早期，经肿瘤相关抗原(tumor associated antigens, TAAs)坏死释放、脱落或外分泌产生特异性蛋白产物，细胞通过基因突变、异位或重组，激发机体免疫系统产生体液免疫反应，从而产生TAAs的自身抗体。Dunn [13]等提出的癌症免疫编辑理论，这一理论阐明了肿瘤细胞侵入人体后的三种结果，分别是清除、平衡和逃逸。强大的免疫系统可以清除肿瘤细胞，但也有无法清除的肿瘤细胞会在此阶段与免疫细胞不断相互竞争，不断强化免疫系统的攻击能力，从而进入免疫编辑理论的平衡阶段。Mittal [8]等对癌症免疫编辑理论提出了更加深刻的认识，我们通过了解这种免疫原理，为那些基于免疫的肿瘤性疾病提出更加科学有效的免疫疗法，也为癌症的早期诊断提出强有力的科学依据。

3. 应用自身抗体检测的优势

据研究，在影像学诊断肺癌前5年，肺癌自身抗体可在血液中检测到，因为其在机体免疫系统的敏感性和稳定性很高[9]。有研究发现，于非小细胞肺癌(NSCLC) I期和II期患者，7-AABs检测的敏感性分别为62%和59%，对于局限期小细胞肺癌(SCLC)患者，其敏感性为59%；7-AABs检测灵敏度值高于传统生物标志物(包括CEA、NSE和CYFRA21-1) [10]。其次，与纤维支气管镜、胸腔镜、经皮肺穿刺等病理活检相比，自身抗体检测不受肺癌分期和肺结节大小的影响，操作简单易行且高效，自身抗体检测对患者损伤小，可多次检测。最后，由机体免疫细胞B淋巴细胞或浆细胞产生的大量抗体可以在人体的血清内持续且稳定存在，故相较于病理学活检，因在肺癌发生发展早期肿瘤的病变很小而无法取到病理组织，自身抗体的检测突出了其强大的优势。并且，这一特性，使得自身抗体可以在血清标本中稳定存在，增加了检测的准确性。所以对肺癌早期筛查有重要意义的是TAAS本身的抗体检测。

4. 自身抗体的检测在国内外的研究进展

国家卫健委颁发的2022年最新《国家检验医学中心设置标准》里。肿瘤标志物检测中，明确将“肺癌自身抗体检测”纳入到“必备检验项目清单”。孙苏彭[14]等人提出目前已有14种TAAS自身抗体在肺癌早期筛查中被采用，但操作复杂，检测成本较高，诊断效率不高。近些年来，已有7种与肺癌密切相关的TAA的自身抗体被发现，分别有：P53、PGP9.5、SOX2、GAGE7、GBU4-5、MAGE A1和CAGE。严[15]等用ELISA法和电化学发光法分别检测了患者血清中七种肿瘤相关抗原(TAAs)自身抗体及十三种常规肿瘤标志物。结果显示，7-TAA自身抗体检测的ROC曲线下面积(AUC)为0.777，优于传统肿瘤标志物的0.726。此外，7-TAA自身抗体在检测肺癌时具备最高的特异性和阳性预测值，分别为85.19%和90.00%。张[16]的研究结论是，通过检测7-TAA自身抗体，其阳性诊断率受肺癌种类、肺癌TNM分期等因素影响较小，阳性诊出率较高，对肺癌的鉴别诊断具有较高的临床价值。根据美国胸科协会发布的有关血清分子生物标记物共识，血清分子生物标志物检测有助于早期筛查出肺癌患者，并有助于鉴别病因不明的肺结节[17]。世界肺癌大会(World Conference on Lung Cancer, WCLC)于2019年公布了全球最大血液肺癌筛查ECLS随机对照临床试验结果，同时证明了七种肺癌自身抗体谱(p53, NYESO1, CAGE, GBU4-5, SOX2, HUD和MAGEA4)检测能显著提高肺癌早期诊断率，此项研究中我们可以看到，七种肺癌自身抗体检测结果阳性患者，其肺癌的阳性率要远高于阴性患者5.4倍；对于肺癌诊断明确的患者，其中Ⅰ-Ⅱ期肺癌患者占41.1%与26.8%，高于对照组[18]。

5. 七种肿瘤相关抗原自身抗体的概述

P53：它是癌症中突变率最高的癌症抑制基因之一，是目前发现最早的肿瘤抑制基因之一。P53蛋白能调节细胞循环，避免癌变。在许多肿瘤病例中，P53蛋白失活是由P53基因突变引起，是肿瘤发生的一个重要步骤[19]。

PGP9.5：神经元细胞质自身基因产物9.5，它的表达不依赖于神经的分化而独立存在，其与肿瘤的病理分期有很大的关系，不会表达在正常的肺组织中，在原发性肺癌中有大量表达[20]。

SOX2：可诱导促进肺癌细胞的增殖、生存，促进肿瘤信号EGFR和BCI-21 [21]。

GAGE7：属于肿瘤、睾丸抗原，肿瘤和睾丸组织仅在恶性肿瘤中表达。该蛋白具有抗凋亡活性，自身抗体存在于鳞状细胞中，可以在早期就被发现[22]。

GBU4-5：属于ATP结合RNA解旋酶，具有肿瘤特异性和免疫原性，在肿瘤发生过程中起重要作用[22]。

MAGE A1：只表达在恶性肿瘤和睾丸组织中，所以它被称为肿瘤、睾丸抗原。在非小细胞肺癌中，MAGEA1的表达与预后不良相关[23]。

CAGE：只表现在恶性肿瘤及睾丸组织，所以叫肿瘤、睾丸抗原。表达关系到细胞周期，激活癌细胞中的ERK和P38蛋白，从而增加肿瘤细胞的增殖[24]。

6. 七抗体联合检测的敏感性及特异性高于单一抗体检测

根据目前的研究发现，7种自主抗体联合检测能在很大程度上提高诊断肺癌的敏感性和特异性，其临床诊断效率明显高于单独检测。TANG等[25]的研究首次进行了系统评估和荟萃分析。研究结果显示，单一或不同组合的多种自身抗体可能在诊断中具有不同的价值，从而帮助区分健康对照、良性疾病、各个阶段的肺癌患者或早期患者。单独抗体显示灵敏度低，几乎一半的个体自身抗体诊断灵敏性在50%以下，因此单独抗体的诊断敏感性较低。而多种自身抗体组合提供的相对灵敏度高达47% (范围37%~66%，95%的CI 0.34~0.60)，特异性达90.9% (范围84%~91%，95% CI 0.89~0.92)，诊断准确性78.4% (范围67.5%~88.8%)，P = 0.000表明研究间异质性显著。总体AUC为0.90 (0.87~0.93)。这说明单个抗体对肺癌的诊断价值并不高，但是通过7种抗体的共同检测能明显提高肺癌的诊断效率。Du [26]、Luo B [27]等的研究中同样得出上述结论。国内一项研究[28]基于酶联免疫吸附试验方法对患者肺癌的7种自身抗体进行检测，其中7种自身抗体联合检测对肺癌患者诊断的灵敏度为57.89%、特异度为82.13%、AUC和ROC分别为0.69、0.69，均高于每一种自身抗体的单项检测。周潇[29]基于ELASA方法对7种TAAS自身抗体进行检测，对纳入的175例NSCLC患者研究得出，7种自身抗体联合检测诊断NSCLC的AUC比单独检测NSCLC的0.500 (P < 0.05)要大0.872 (P < 0.05)，敏感性和特异性也更高，分别为80%和91.2 (P < 0.01)。中晚期NSCLC灵敏度高达97.9%，联合检测特异度高达92.6%；对于早期的NSCLC，联合检测的灵敏度也达到了76.0%，特异度也达到了90.3%。所以单一自身抗体很少能对所有肺癌进行足以高特异性和灵敏度的检测，而多种标志物组合的检测能使诊断性能有较大幅度的提高[30]-[32]。

7. 七抗体的检测联合低剂量螺旋CT

一直以来，在早期肺结节的诊断和肺癌的筛查中，低剂量螺旋CT作为金标准被广泛采用，美国国家肺癌筛查小组一项国家肺癌筛检结果显示：85%的早期肺癌患者可以由低剂量螺旋CT发现，肺癌患者的死亡率可以降低至20%。但与此同时，96.4%的假阳性结果是通过低剂量螺旋CT得到的[33]，CT检查具有一定的辐射性，若反复化验，也会增加病人罹癌的机会。目前已有研究提出，利用低剂量螺旋CT对7种肺癌进行自身抗体检测，能更大程度地提高肺癌的诊断效率。何敏[34]等在研究中提出：7种TAAS自身抗体检测联合低剂量CT可提高肺癌早期诊断的特异性，降低低剂量螺旋CT诊断肺癌的假阳性率，使肺癌早期诊断效率在一定程度上得到提高。针对自身抗体检测联合低剂量螺旋CT开展临床试验研究，詹纳[35]等人发现，联合CT检查可使7种TAA自身抗体检测敏感性和特异性分别由74.6%、81.6%提高到88.4%、89.1%，从而早期诊断肺癌。

8. 结局和展望

根据目前已有的关于肺癌自身抗体检测的研究证实，自身抗体检测相较于各种影像学检查手段、纤维支气管镜等有创检查和血清肿瘤标志物具有较高的敏感性和特异性。当其联合低剂量螺旋CT检查时能大大提高肺癌诊断的阳性率。张玄[36]等将7种肿瘤相关自身抗体检测联合低剂量螺旋CT进行早期肺癌筛查，研究发现，低剂量螺旋CT与7种肿瘤相关自身抗体检测联合后，肺癌诊断阳性率由89.4%提高到92.9%，且肺癌的假阳性率由35.6%降低到18.6%。并且由于免疫系统具有信号放大作用，使肺癌自身抗体可以在肺癌早期就稳定存在于患者血清中，加上其操作简单易行，对患者伤害小且可以进行多次检测的优点，肺癌自身抗体检测并且联合现有诊断方法有希望成为肺癌早期筛查的必不可少的重要手段。

但是有些自身抗体并不是肺癌所特有的标记物，在其他癌症和一些自身免疫性疾病，P53、CAGE、SOX2都可以被找到，因此在将来的研究中，我们需要努力发现针对肺癌特异性更高的自身抗体标记物并且要深入研究针对肺癌不同病理类型，临床分期等方面的独特的抗体组合上下功夫。甚至为节约成本、提高诊断效率而制定更有针对性的针对不同年龄、不同人群的自身抗体检测组合，并可联合多种手段，如低剂量CT、病理活检、提高肺癌自身抗体组的敏感性和特异性等，更有效、更合理地指导临床疑似肺癌人群，从而提高其自身抗体组的筛查率。可靠的管理指导肺癌临床患者。

基金项目

内蒙古医科大学面上项目“苦参碱对低氧下大鼠肺动脉平滑肌细胞钾离子通路的影响”(项目编号：YKD2021MS003)；内蒙古自治区科技计划项目“自身免疫抗体联合影像为基础的肺癌早期筛查研究”(项目编号：2022YFSH0092)；内蒙古自治区高等学校科学研究项目“小腿肌间静脉血栓与肺栓塞相关性分析及风险预测模型的构建”(项目编号：NJZY23150)。

NOTES

^*通讯作者。