结直肠癌早期筛查技术研究与临床应用

作者:崔雪萍 韩丽 高斯然 段建雄 2022-07-22
作者单位:山西国信凯尔生物技术有限公司(崔雪萍,韩丽,高斯然)

崔雪萍,副主任技师。现任职于山西国信凯尔生物技术有限公司;曾任中华医学会第八届检验分会青年委员会委员,中国临床微生物学会青年委员会委员,山西医学会检验专业委员会青年委员会副主任委员。主持省级科研项目10余项,参与国家“十一五”科技重大专项传染病防治项目一项,获得科技进步奖一项。


段建雄,日本京都大学博士,美国斯坦福大学博士后。现任山西国信凯尔生物信息室主任,具有海外留学20多年和研究工作经历。曾任美国著名软件公司Adobe和I2 Technologies工程师以及世界10强生物制药公司诺华的高级医疗安全科学家。具有丰富的科研和计算机领域软件开发经验,研究领域涉及园艺学、生物技术、表观遗传学、细胞生物学、分子生物学、肿瘤学和药物安全评价及药物毒理学等领域。


结直肠癌(colorectal cancer CRC)是威胁我国居民生命健康的主要癌症之一,造成了严重的社会负担[1]。世界卫生组织国际癌症研究机构发布的最新报告显示,全球结直肠癌总体发病率、死亡率分别上升至第三位和第二位,2020年全球新发病例约193万例,死亡约93万例;2020年我国新发结直肠癌约56万例,导致近29万人死亡,我国结直肠癌总体发病率已升至第二位,死亡率居第五位[2-3]。CRC从良性腺瘤到恶性腺癌是一个漫长的逐步发展过程,如果及早发现,90%的死亡是可以预防的,但CRC早期无症状,不易发现,因此,CRC筛查是一项国家重大公共卫生服务项目中优先推进的事项[4]。本文对结直肠癌的早期筛查技术进行综述。


一、 结直肠癌早期筛查技术概览


《中国结直肠癌筛查与早诊早治指南(2020)》[1]中推荐结肠镜是结直肠癌筛查的金标准(强推荐,GRADE证据分级:高);粪便免疫化学检测(Fecal immunochemical testing,FIT)适用于结直肠癌筛查,其对结直肠癌诊断的敏感度较高,但对癌前病变的敏感度有限(强推荐,GRADE证据分级:中);乙状结肠镜可用于结直肠癌筛查,其对远端结直肠癌的敏感度和特异度均较高(弱推荐,GRADE证据分级:中);结肠CT成像技术在特定条件下可用于结直肠癌的筛查,对结直肠癌和癌前病变具有一定的筛检能力(弱推荐,GRADE证据分级:低);多靶点粪便FIT-DNA检测在特定条件下可用于结直肠癌筛查,其对结直肠癌和癌前病变具有一定的筛检能力(弱推荐,GRADE证据分级:低)。


近年来,关于DNA甲基化标志物在结直肠癌早期检测中的研究越来越多。2022年3月,人类SDC2和TFPI2基因甲基化联合检测试剂盒(荧光PCR法)获批上市,用于体外定性检测人粪便样本中肠道脱落细胞的SDC2和TFPI2基因的甲基化,适用于临床医生建议做肠镜检测患者的辅助诊断;2020年11月,KRAS基因突变及BMP3/NDRG4基因甲基化和便隐血联合检测试剂盒(PCR荧光探针法-胶体金法)获批上市,该产品预期用于对肠镜依从性差的结直肠癌高风险人群(年龄40~74岁的结直肠癌高风险人群)的筛查;2018年11月,人类SDC2基因甲基化检测试剂盒(荧光PCR法)获批上市,用于体外定性检测人粪便样本中SDC2基因的甲基化情况,该产品适用于临床医生建议做肠镜检查患者的辅助诊断;2014年11月,Septin9基因甲基化检测试剂盒(PCR荧光探针法)获批上市,用于体外定性检测人外周血血浆中Septin9基因甲基化,为患者提供了一种非创性结直肠癌辅助诊断方法的选择。


miRNA是人类的一组小单链RNA,可与靶向mRNA相互结合,并诱导mRNA降解或抑制蛋白质翻译,并以此调整下游基因的表达。miRNA在肿瘤细胞内存在高或低表达情况,并生成抑癌或促癌效应参与肿瘤的发生和发展[5]。2018年3月,miR-92a含量检测试剂盒(荧光RT-PCR)获批国内上市,用于人类粪便样本中的miR-92a含量的测定,对临床医生建议做肠镜检测,但因患者依从性差或其他医学原因无法做肠镜检测的患者进行大肠癌的辅助诊断。


二、结直肠癌早筛技术的应用研究


1. 结肠镜技术:在当前的研究和临床实践中,结肠镜是结直肠癌筛查普遍应用的金标准。内镜医生在可视镜头下可完整地检视整个结直肠的情况,发现的可疑病变可取组织活检进一步明确病理诊断[1]。系统评价结果表明,相较于不进行筛查,进行结肠镜检查可降低56%的发病风险与57%的死亡风险[1]。“中国结直肠肿瘤综合预防共识意见(2021)”中描述,结肠镜可使结直肠癌的发病率降低76%~90%,死亡率降低53%[9]。但结肠镜检查作为一项有创检查,成本高,所需准备较为烦琐,且具有穿孔(3.1/10000)与大出血(14.6/10000)的风险[6],患者的依从性较差。


2. 粪便免疫化学检测(FIT)技术:粪便隐血试验(FOBT)筛查肿瘤及进展期腺瘤的敏感度较低,易受饮食成分的影响,假阳性率与假阴性率较高,而且在人群筛查中的参与率低于FIT,近年来已逐步被FIT替代。FIT检测基于抗原-抗体反应,与愈创木酯法粪便潜血试验(gFOBT)相比,FIT能检测粪便中较低浓度的血红蛋白,最低相当于gFOBT检测阈值的百分之一,因此FIT能检测到更出血量少的腺瘤及结直肠癌[7]。FIT是目前被多个指南推荐的结直肠癌筛查方法,研究发现其可降低52%的结直肠癌死亡率[8]。近期一项纳入31项研究的meta分析结果显示,FIT的粪便血红蛋白阈值设定为10μg/g时,诊断结直肠癌的敏感度为91%,特异度为90%;诊断进展期腺瘤(具有以下1项或多项特征:长径≥10mm,组织学绒毛状成分≥25%,高级别上皮内瘤变)的敏感度和特异度分别为40%和90%[9]。在无症状风险升高的人群中,FIT诊断结直肠癌的敏感度和特异度分别为93%和91%。FIT的主要不足是检出进展期腺瘤的敏感度偏低,一般仅为20%~30%,在高危人群中低于50%[10]。


3. 乙状结肠镜:乙状结肠镜可检查左半结肠,对肠道准备要求较低,在欧美国家应用较多,在我国应用较少。一项纳入4项随机对照试验的meta分析结果表明,乙状结肠镜检查可降低31%的远端结直肠癌的发病率和46%的远端结直肠癌的死亡率。但乙状结肠镜检查有阳性发现者仍需进一步行结肠镜检查,且有文献报道乙状结肠镜检查不能降低女性结直肠癌的发病率和死亡率。由于乙状结肠镜检查有一定的侵入性且不能完整检查全结肠,其在筛查中的应用受到限制[11]。

4. 结肠CT成像技术:结肠CT又称作CT仿真结肠镜,是指受检者在经过肠道准备后,用气体充盈扩张清洁的结肠,然后进行全结肠的仰卧位及俯卧位薄层CT扫描,对获得的二维图像进行三维重建。观察整个结肠的情况。经meta分析后,CT结肠镜筛检结直肠癌的敏感度为95%,特异度为0.98%,CT结肠镜筛检癌前病变的敏感度为88%,特异度为95%;本证据检索与评价小组对其安全性进行系统评价后发现,结肠CT成像技术筛查导致的出血发生率为8.29/万,穿孔发生率为2.92/万,筛查并发症导致的死亡发生率为0.12/万。尽管该技术有着无创的优点且对结直肠癌和癌前病变的筛检敏感度较高,但在人群筛查中仍有一定的局限性,包括需要严格的肠道准备、检查设备和专业技术人员培训、射线辐射风险等,因此,暂不推荐用于大规模的人群筛查,仅推荐用于无法完成结肠镜检查的病例,或作为临床辅助诊断的手段[1]。


5. 胶囊内镜:胶囊内镜是近年来推出的一种消化道疾病的诊断方式,其形似胶囊,是由多个部件组成的电路系统。患者吞服胶囊内镜后,医生可借助胶囊内镜的内置摄像头和信号传导等装置查看患者的消化道情况。结肠胶囊内镜(CCE)应用的关键在于肠道准备,不充分的肠道准备会掩盖黏膜病变,而CCE不能对肠黏膜行抽吸或冲洗处理,这会对检查结果造成影响;在CCE前一天或当天使用灌肠剂能促进胶囊的排除,较强的灌肠剂可将胶囊的排泄率提高至95%以上,但这可能会引起患者的不适,对于肠道准备与患者耐受性间的平衡点还有待进一步研究。Parodi等对早期结直肠癌患者使用CCE的情况进行了研究,统计发现,CCE对直径10mm腺瘤患者的敏感度和特异度分别为90.9%和92.3%,而且40%的受检者更愿意选择CCE。在有关CCE的meta分析中,恶心、腹痛等并发症的发生率也仅有4.1%[12],但CCE检查完成率较低(57%~92%),该项检查需要更高质量的肠道准备,有一定的胶囊滞留率且无法进行活检,能否用于结直肠癌筛查有待进一步验证[9]。


6. 多靶点粪便FIT-DNA联合检测技术:多靶点粪便FIT-DNA联合检测技术通过检测人粪便样本中的KRAS基因突变、BMP3和NDRG4基因甲基化及血红蛋白,利用专业分析软件进行计算综合评分,判断结直肠进展期新生物[结直肠进展期新生物包含结直肠癌和进展期腺瘤(腺瘤具备直径≥10mm、含有25%以上的绒毛成分、有高级别瘤变或重度异型增生中的任一条即可归为进展期腺瘤)]的患病风险。若结果为阳性,提示受检者患结直肠癌或癌前病变的风险较高,需做进一步的临床诊断;若结果为阴性,提示受检者患结直肠癌的风险较低,可定期筛查,注意临床随访[13]。一项在美国和加拿大开展的纳入9989例受试者的研究结果显示,该方法诊断结直肠癌和进展期腺瘤的敏感度分别为92.3%和42.4%,显著高于FIT(分别为73.8%和23.8%)[14]。2016年3月至2017年10月在中国进行了一项大肠肿瘤患者粪便DNA检测的病例对照研究,结果显示诊断肠癌的敏感度达97.5%,特异度达88.1%,对进展期腺瘤的敏感度达53.1%[15]。


7. Septin9基因甲基化检测:Septin9基因属于抑癌基因,其甲基化会抑制该基因正常表达,导致细胞分裂异常和癌变。在CRC患者体内,由于肿瘤细胞凋亡及坏死,其DNA被释放入外周血,因此在外周血中可检测到异常甲基化的Septin9(mSEPT9)[16]。


针对中国人mSEPT9试验机会性筛查(有症状高危人群)的RESEPT研究结果显示,mSEPT9试验的敏感度为76.6%,特异度为95.9%,Ⅰ期和Ⅱ期CRC患者的敏感度为64.9%和72.7%[17]。

联合mSEPT9和粪便免疫化学试验(FIT)检测CRC有助于提高敏感度:尽管mSEPT9对结直肠腺瘤检出率的效力存有争议,但mSEPT9的优势在于检测CRC的敏感度和特异度较高,单独应用mSEPT9的敏感度优于FIT和癌胚抗原CEA[77%,(66.4%&41.3%)]。外周血mSEPT9试验和FIT均为无创试验,当前的研究多侧重于比较两者的诊断效力,但这两种试验的原理和机制不同,mSEPT9和FIT筛查CRC有一定的互补性,联合检测mSEPT9和FIT有助于进一步提高敏感度,其敏感度从单独应用mSEPT9的76%提高至94%。同时,联合检测对CRC的阴性预测值高达99.3%,阴性似然比仅为0.04,说明若两项试验均为阴性,则有助于排除CRC[18]。


8. SDC2基因甲基化检测相关技术:多配体蛋白聚糖2(Syndecan-2,SDC2)是一种位于细胞表面的跨膜蛋白聚糖,可通过MAPK途径和上皮-间质转化产生致癌作用。王倩[19]等的meta分析结果显示SDC2在CRC中也呈高度甲基化[20],敏感度合并为77%,特异度合并为95%,漏诊率和误诊率分别为23%和5%。Niu等2017年的一项于中国粪便样本的研究结果表明,SDC2对大肠癌的敏感度和特异度分别为81.1%和93.3%[20]。SDC2甲基化对右侧结肠肿瘤的敏感度更高,TFPI2基因甲基化对左侧结肠肿瘤的敏感度更高,两种靶标的联合检测,对所有CRC的总体敏感度为96.6%,特异度为96.4%,对腺瘤的敏感度高达80%[21]。


9. miR-92a含量的检测技术:几项研究结果显示,miR-92a为致癌基因,特别是在结直肠癌中,已成为早期检测血清或粪便中CRC的有用生物标志物[22]。崔贤浩等发现,miR-92a的敏感度和特异度分别为89.7和51.7%[23]。Wu等[24]的研究结果表明基于粪便的miRNA是稳定的,具有高度可重复的检测,miR-92a对CRC和息肉的敏感度分别为71.6%和56.1%,特异度为73.3%。此外,粪便中miR-92a的水平对远端CRC的敏感度高于近端CRC(P<0.05),对晚期腺瘤的敏感度高于对小息肉的敏感度(P<0.05)。


三、展望


本文综述了近几年结直肠癌早筛技术在结直肠早期筛查中的临床应用。一般来说,筛查技术必须具备特异度和敏感度高、适用人群大、成本较低等特征。为了避免假阳性或假阴性结果,特异性和敏感性是非常重要的特征。此外,早期筛查技术必须易于被普通人群接受,并在必要时重复进行,但是没有任何结直肠癌筛查技术是100%准确的[25]。

随着科学技术的发展,特别是疾病全程管理和预防理念的更新、检测平台的完善以及技术的进步,更多的结直肠癌可得到控制。结直肠癌的预防、诊断和治疗已经进入了一个新时代。我们相信,依靠国家、社会、各级医院、医生和人民群众的共同不懈努力,我国结直肠癌负担会逐渐减少,提高我国结直肠癌的整体防治水平,在“健康中国2030”战略中发出我们自己的好声音。


参考文献


国家癌症中心中国结直肠癌筛查与早诊早治指南制定专家组. 中国结直肠癌筛查与早诊早治指南(2020, 北京)[J]. 中华肿瘤杂志, 2021, 43(1):16-38.

龚慧, 黄燹, 陈晖娟, 常宏宇. 结直肠癌表观遗传标志物研究进展[J]. 结直肠肛门外科, 2022, 28(1): 14-18.

李延青. 结直肠癌莫要怕主动筛查可防治[J]. 中华医学信息导报, 2021, 36(8): 7-7.

Tepus M, Yau TO. Non-Invasive colorectal cancer Screening: an overview[J]. Gastrointest Tumors, 2020, 7(3): 62-73. DOI: 10.1159/000507701.

王林刚, 杜三威, 任家正. miR-92a在结直肠癌组织中表达与肿瘤恶性指标的关系及对预后的预测价值[J]. 实验与检验医学, 2020, 38(5): 1024-1026.

Lin JS, Perdue LA, Henrikson NB, et al. Screening for colorectal cancer: updated evidence report and systematic review for the US Preventive Services Task Force[J]. JAMA, 2021, 325(19): 1978-1998.DOI: 10.1001/jama.2021.4417.

孟凡一, 周如琛, 李延青. 粪便免疫化学试验在结直肠癌早期诊断中应用的研究进展[J]. 老年医学研究, 2021, 2(6): 40-45.

胡茜玥, 刘正, 王锡山. 结直肠癌筛查策略的研究现状与思考[J].中国全科医学, 2021, 24(33): 4165-4171.

中华医学会消化病学分会, 中华医学会消化病学分会消化系统肿瘤协作组. 中国结直肠肿瘤综合预防共识意见(2021年, 上海)[J]. 胃肠病学, 2021, 26(5): 279-311. DOI:10.3969/j.issn.1008-7125.2021.05.004.

中国早期结直肠癌筛查流程专家共识意见精简版(2019年, 上海)[J]. 中华消化杂志, 2019(10): 664-668.

renner H, Stock C, Hoffmeister M. Effect of screening sigmoidoscopy and screening colonoscopy on colorectal cancer incidence and mortality:systematic review and meta-analysis of randomised controlled trials and observational studies[J]. BMJ, 2014, 348: g2467.

付瀛寰, 杨艳华, 贺建华.结肠镜临床应用的研究进展[J].临床医学研究与实践, 2021, 6(30): 189-191. DOI:10.19347/j.cnki.2096-1413.202130062.

马志刚, 朱晓麟, 马丽红, 韩鹏, 陈一友, 王立国, 李强, 张晶泽, 张艳桥. 基于多靶点粪便FIT-DNA联合检测技术的结直肠癌早期筛查结果分析[J]. 中华结直肠疾病电子杂志, 2019, 8(6): 616-621.

Imperiale TF, Ransohoff DF, Itzkowitz SH, et al. Multitarget stool DNA testing for colorectalcancer screening[J]. N Engl J Med, 2014, 370 (14):1287-1297.

Mu J, Huang , Cai S, et al. Plausibility of an extensive use of stool DNA test for screening advanced colorectal neoplasia[J]. Clin Chim Acta, 2020, 501: 42-47. DOI: 10.1016/j.cca.2019.12.001.

穆剑强, 高海锋. 外周血Septin9基因甲基化和血清CA199联合检测在结直肠癌筛查中的诊断价值[J]. 检验医学与临床, 2022, 19(4): 526-529.

Wu D,Zhou GP, Jin P, et al. Detection of colorectal cancer using a simplified SEPT9 gene methylation assay is a reliable method for opportunistic screening[J]. J Mol Diagn, 2016, 18(4): 535-545.

宫媛, 王卫华, 杜海涛, 吕昆明, 常青, 万军. 外周血SEPTIN9基因甲基化检测在结直肠癌诊断中的研究进展[J]. 临床输血与检验, 2021, 23(2): 263-268.

叶敏玲, 黎智莹, 陈梓桦, 卢少芳. 人类SDC2基因甲基化检测试剂盒在结直肠癌筛查中的性能评价[J]. 医疗装备, 2021, 34(14): 36-37.

Niu F, Wen J, Fu X, et al. Stool DNA Test of methylated syndecan-2 for the early detection of colorectal neoplasia[J].Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev, 2017, 26, 1411-1419. DOI:10.1158/1055-9965.epi-17-0153.

Zhang, Lianglu D. Methylation of SDC2/TFPI2 and its diagnostic value in colorectal tumorous lesions[J].Fron Mol Bio,2021,8:706754.DOI:10.3389/fmolb.2021.706754.

Chen E, Li Q, Wang H, et al. MiR-92a promotes tumorigenesis of colorectal cancer, a transcriptomic and functional based study[J]. Biomed Pharmacother,2018,106:1370-1377. DOI: 10.1016/j.biopha.2018.07.098.

Choi HH, Cho YS, Choi JH, et al. Stool-based miR-92a and miR-144* as noninvasive biomarkers for colorectal cancer screening[J]. Oncology,2019,97(3):173-179. DOI: 10.1159/000500639.

Wu CW, Ng SS, Dong YJ, et al. Detection of miR-92a and miR-21 in stool samples as potential screening biomarkers for colorectal cancer and polyps[J]. Gut, 2012, 61(5): 739-745. DOI: 10.1136/gut.2011.239236.

Lin, Jennifer S. Screening for colorectal cancer: updated evidence report and systematic review for the US preventive services task force[J]. JAMA, 2021, 325(19): 1978-1998. DOI:10.1001/jama.2021.4417.



0评论