肺癌自身抗体课件

1山东省立医院检验医学部张炳昌肺癌自身抗体在肺癌早期诊断中的临床价值1肺癌自身抗体2全球肺癌发病分布(LC

Globalincidence)

全球肺癌死亡分布(LC

Globalmortality)肺癌是全球发病率和死亡率最高的癌症之一；2012年统计数据显示，全球每年约有180万新发肺癌，约有160万因肺癌死亡病例。TorreLA,et

al.Globalcancerstatistics,2012.

CACancerJClin.2015肺癌流行病学22全球肺癌发病分布(LCGlobalincidence)全球肺癌发病死亡情况癌症是发达国家小于85岁人口最主要的死亡原因，我国癌症发病率和死亡率也逐年升高。2002年，全球新报道2500万癌症病例，中国占20.3％，700万癌症相关死亡病例，中国占23.8％。众多癌症中肺癌是发病率及死亡最高的，美国报道肺癌5年生存率仅有16％。在晚期恶性肿瘤治疗进展缓慢的情况下，很多专家呼吁将更多的医疗资源投入癌症的早期诊断中，希望在癌症进展到晚期之前给予患者更有效的治疗。从而使患者获得更长的生存期，提高肺癌整体生存率。3全球肺癌发病死亡情况癌症是发达国家小于85岁人口最主要的死亡肺癌是我国发病率和死亡率最高的恶性肿瘤，5年生存率仅为16％发病率和死亡率仍在上升肺癌对患者、家庭、国家都是一种灾难1生存期短过度治疗无效治疗患者家庭国家失去家庭成员的巨大痛苦高昂治疗费用的压力治与不治的艰难选择不断增加的高昂医疗负担肺癌流行病学ChenWQ,et

al.

CACancerJClin.20163肺癌是我国发病率和死亡率最高的恶性肿瘤，5年生存率仅为16％肺癌诊疗困境2晚期肺癌患者（70%)2016美国癌症协会发布的数据；第一个大样本10年生存率,2006,NEJM25万元5万元4％92%晚期肺癌诊疗费用IV期肺癌5年生存率早期肺癌诊疗费用Ia期肺癌10年生存率早期肺癌患者（20%)4肺癌诊疗困境2晚期肺癌患者（70%)2016美国癌症协会发布2晚期肺癌患者（70%)2016美国癌症协会发布的数据；第一个大样本10年生存率,2006,NEJM25万元5万元4％92%晚期肺癌诊疗费用IV期肺癌5年生存率早期肺癌诊疗费用Ia期肺癌10年生存率早期肺癌患者（20%)早期发现，早期诊断是提高肺癌患者5年生存率的关键5肺癌诊疗困境2晚期肺癌患者（70%)2016美国癌症协会发布的数据；第一7肺癌早诊研究两个方向

影像学检测机理：通过检测人体器官组织

变化来发现癌症特性：

高假阳性

辐射致癌

肺癌早期诊断生物分子标记物检测机理：通过检测人机体肿瘤分子生物

层面的改变来发现癌症特性：

血液检测

简便、快捷

无创检测

67肺癌早诊研究两个方向

肺癌早期诊断68肺癌早诊—影像学美国国家肺癌筛查试验(NLST)与传统胸片比较，低剂量螺旋CT(LDCT)可以降低肺癌相关死亡率达20%不容忽视的是，LDCT假阳性率达94.5%NLST.NEnglJMed2011;365:395-409.720%8肺癌早诊—影像学美国国家肺癌筛查试验(NLST)NLST.9影像学—喜忧参半LungCancerIncidenceintotalUSandNLSTpopulationIncidenceMissedCases假阳性率高过度诊断放射线暴露花费成本高Based

on

currently

applied

rigid

inclusion

criteria

for

lung

cancer

screening

up

to

50%

of

all

cases

will

be

missed99影像学—喜忧参半LungCancerIncidence全球肺癌筛查两种主要技术途径方向影像学CT血清生物标记物检测机理

筛查特点通过人机体分子生物水平改变进行检测相对低的检测筛查成本简单方便肺癌异质性，研发难度大通过机体组织器官组织影像学变化检测机理高假阳性辐射致癌风险过度诊断多学科人员培训成本筛查特点全球进展优化风险预测模型加强肺小结节风险分层管理全球进展英国NHS在2012年开展了肺癌自身抗体谱血清标志物大型临床筛查项目美国血清标志物降低影像学筛查假阳性全球肺癌筛查两种主要技术途径方向影像学CT血清生物标记物检测11肺癌早期诊断，我们该何去何从？11肺癌早期诊断，我们该何去何从？肺癌的诊疗一般流程

1st

线患者:肿瘤标志物是活检和影像学检查的有力补充呼吸科/胸外科呼吸系统症状检查存在症状的患者肿瘤专科医院活检存在影像学疑似占位实验室检查：包括肿瘤标志物项目CEA(腺癌)NSE(神经内分泌肿瘤和SCLC)CYFRA21-1(大细胞癌和鳞癌)SCC(鳞癌)ProGRP(SCLC)确诊和分期NSCLCCTSCLC早期患者手术放疗和化疗肺癌的诊疗一般流程

1st线患者:肿瘤标志物是活检和影肿瘤标志物的合理应用

肿瘤标志物现状page

13

©2011Roche良性疾病人群合理的cut-off值的确定，需要来自健康人群，良性和恶性疾病人群的不同样本信息综合衡量健康人群肿瘤患者肿瘤标志物的水平Cut-off肿瘤标志物的合理应用

肿瘤标志物现状page13©1412Markersappliedinnon-respiratorybiofluidslikeblood,urineetc.DetectiontechniquesappliedinrespiratorytractExhaledbreathcondensateSputum,respiratoryepithelium,Salvia,miRNA,DNA-methylationProteomicsignatureAutoFlourescenceBronchoscopyLungnoduleMononuclearcellDNAmethylationAutoantibodiesmiRNACell-freeDNA

Proteins&ProteomicSignatureCirculatingtumorcellsHasanN.etal.Lung2014LungCancerScreeningBiomarkercurrentlyunderscientificevaluation1412Markersappliedinnon-res1513全球肺癌生物标记物研究不同阶段步骤1产品1步骤4产品4步骤3产品3步骤2产品2步骤1产品1步骤2产品2步骤3产品3步骤1产品1步骤2产品2筛查指标评估阶段临床试验阶段发现肿瘤标志物阶段实验室研究阶段1513全球肺癌生物标记物研究不同阶段步骤1步骤4步骤3步骤16全球肺癌早期新型血清标志物发展状态在北美已经临床运用英国NHS在苏格兰从2012年开始全球第一个基于血清标志物大型肺癌筛查项目实验室研究阶段实验室研究阶段目前研究进展主要应用于癌症复发监测肺癌自身抗体谱MicroRNA甲基化循环肿瘤细胞肺癌筛查评估阶段1416全球肺癌早期新型血清标志物发展状态在北美已经临床运用实验实验诊断进展在理想的状态下，临床筛查诊断癌症的方法要求简单、快捷、准确而且费用合理，比如从血液中检测特定指标即可做出诊断。遗憾的是，目前临床上除了PSA和HCG外没有肿瘤特异性的标志物。很多正在进行研究的肿瘤标志物仅在疾病进展到晚期时，才能检测到血液中其浓度升高，无早期诊断的价值。且这些标志物缺乏组织特异性，诊断敏感性也不足。因此，寻找临床可行、有效的诊断癌症及预后标志物成为目前肿瘤分子生物学研究的热点。Baldwin第一个建立了实体肿瘤的自身免疫假说，肿瘤自身抗体检测的诞生为肺癌早期诊断、早治疗带来了曙光。17实验诊断进展在理想的状态下，临床筛查诊断癌症的方法要求简单、Baldwin实体肿瘤的自身免疫假说Baldwin第一个建立了实体肿瘤的自身免疫假说。认为当体内发生肿瘤以后，人体自身的免疫系统能够针对肿瘤细胞发动抗原特异性的免疫反应。这些能激活人体免疫系统的抗原称为肿瘤相关抗原(tumorassociatedantigen，TAA)，它们多是来自于肿瘤进展过程中信号通路中的核心分子。TAA大多具有肿瘤源性，参与细胞周期相关、信号转导、增殖及凋亡的调控，在肿瘤发生、演变及进展的过程中由于某些特殊的原因获得了免疫源性。18Baldwin实体肿瘤的自身免疫假说Baldwin第一个建立肿瘤自身抗原获得免疫源性主要的途径有通过大量的研究发现，这些肿瘤自身抗原获得免疫源性主要的途径有：(1)过表达、突变、折叠错误、不适当降解。高表达的蛋白可能增加抗原负载，增加初始抗体初始量，因此这类自身抗体的滴度也反映了其相应蛋白的表达水平。(2)异常表达：如肿瘤／睾丸抗原，正常情况下仅在人体生殖细胞中表达(如睾丸、卵巢囊胚)，但是研究发现各种肿瘤中约有40个CTA家族成员的异常表达。(3)翻译后修饰改变:如甲基化、磷酸化、氧化、剪切后出现新的表位或增强自身表位的提呈，这种情况下一般被免疫系统认为外源蛋白，因而激活了免疫反应，同时也会增加MHC或T细胞受体(TCR)亲和力，产生自身抗体。(4)异位表达：肿瘤细胞恶性转化中表达异位的蛋白也可激活免疫反应。如，cAMP依赖的蛋白激酶(PKA)，本来是在胞内表达，在肿瘤细胞中被分泌到胞外，在血浆检测到而且其抗体也升高。细胞内的蛋白如果重新定位到细胞表面，对于免疫系统来说也可能是“外源”的，从而也能激活免疫系统。肿瘤细胞不断死亡可能会释放更多的异常蛋白，也可能释放蛋白酶体从而分解蛋白，暴露更多的自身表位。19肿瘤自身抗原获得免疫源性主要的途径有通过大量的研究发现，这些癌症的自身抗体早期诊断

免疫就如同一个有效的生物信号放大系统，只要存在TAA微量、持续的诱导，就可以在血清中检测到其相应抗体，临床甚至有先检测到抗体后诊断出癌症的报道。例如，对过度吸烟人群中进行p53自身抗体筛查，部分p53自身抗体阳性中度吸烟者在几个月后经病理确诊为肺癌。可见，人体对抗肿瘤的免疫反应是肿瘤发生早期事件之一。在同一类肿瘤中，某种蛋白的改变和调控都不完全一致。20癌症的自身抗体早期诊断

免疫就如同一个有效的生物信号放大系统特异性

有些肿瘤自身抗体在癌症和其他疾病中均有出现，尤其是自身免疫疾病，如系统性红斑狼疮、Sjogren综合征、类风湿关节炎、I型糖尿病、自身免疫性甲状腺疾病等。特异性也受到一定的限制，如p53自身抗体在多种肿瘤中均有出现，无法区分特异的癌症。在某些情况下健康人也能检测到自身抗体的存在。随着人类蛋白组学的发展，现在常采取将多个抗体联合反应自身抗体，结果显示任一抗体阳性的肺癌血清约有67.9％，任一抗体阳性的健康人血清约11％。有研究结果显示：特异度为97％，敏感度为87％。21特异性

有些肿瘤自身抗体在癌症和其他疾病中均有出现，尤其是自22肺癌自身抗体产生的机理肿瘤发生发展的早期阶段机体免疫系统的监视作用引发免疫反应，免疫生物信号发大1522肺癌自身抗体产生的机理肿瘤发生发展的早期阶段机体免疫系统23早期灵敏度高尤其在癌症发生早期，血清中自身抗体水平远高于抗原水平由于抗原-抗体反应的高特异性和高敏感性，即使在血清中有大量白蛋白和其他蛋白的干扰，也可以在极低的浓度下被准确检测到抗原抗体免疫B细胞自身抗体-免疫放大功能PaulWEet

al,NatureReviewsImmunology.2010;10(4):225-351623早期灵敏度高抗原抗体免疫自身抗体-免疫放大功能Paul2424被CT检测到被CT明显检测到肿瘤细胞数量肿块直径检测到肿瘤自身抗体10³106109

1010-11

10120mm

1mm

8mm

20mm

100mm

临床症状明显开始出现生理特征死亡无形的肿瘤有形的肿块无临床生理特征有临床生理特征自身抗体:比临床症状出现早5年能检测17BurnetFM.Theconceptofimmunologicalsurveillance.ProgExpTumorRes1970;13:1–27.2424被CT检测到被CT明显检测到肿瘤细胞数量肿块直径检测25健康人与肺部良性疾病的血清中没有或含量很低，但肿瘤患者体内表达量很高肿瘤自身抗体是具有较高免疫原性的肿瘤特异性抗原产生的抗体肺癌自身抗体特异性较高肿瘤组织正常/良性疾病组织基因突变抗原的异常剪辑/修饰抗原的异位表达抗原过表达变异的肿瘤抗原新的抗原表位1825健康人与肺部良性疾病的血清中没有或含量很低，但肿瘤患者体26肺癌自身抗体与LDCT-排兵布阵肺癌自身抗体筛查→LDCTLDCT→肺癌自身抗体筛查肺癌自身抗体筛查＋LDCT2026肺癌自身抗体与LDCT-排兵布阵肺癌自身抗体筛查→LDC27肺癌自身抗体筛查→LDCT用一组肺癌自身抗体谱筛查常规诊疗筛查试验组该研究英国NHS（国家医疗服务体系）在2012年在苏格兰地区开始此临床研究这是全球最大的用血液标志物进行肺癌筛查的研究旨在得出该手段成本筛查收益在欧洲人种的分析数据旨在得出是否能降低死亡率（将跟踪超过6年）总病例：10,000人（肺癌高危人群），2015年在WCLC公布了初步令人兴奋结果对照组

EarlyCDT-Lung

TestinScotland(ECLS)WCLC,20152127肺癌自身抗体筛查→LDCT用一组肺癌自身抗体谱筛查常规诊2828292930山东省立医院检验医学部张炳昌肺癌自身抗体在肺癌早期诊断中的临床价值1肺癌自身抗体31全球肺癌发病分布(LC

Globalincidence)

全球肺癌死亡分布(LC

Globalmortality)肺癌是全球发病率和死亡率最高的癌症之一；2012年统计数据显示，全球每年约有180万新发肺癌，约有160万因肺癌死亡病例。TorreLA,et

al.Globalcancerstatistics,2012.

CACancerJClin.2015肺癌流行病学22全球肺癌发病分布(LCGlobalincidence)全球肺癌发病死亡情况癌症是发达国家小于85岁人口最主要的死亡原因，我国癌症发病率和死亡率也逐年升高。2002年，全球新报道2500万癌症病例，中国占20.3％，700万癌症相关死亡病例，中国占23.8％。众多癌症中肺癌是发病率及死亡最高的，美国报道肺癌5年生存率仅有16％。在晚期恶性肿瘤治疗进展缓慢的情况下，很多专家呼吁将更多的医疗资源投入癌症的早期诊断中，希望在癌症进展到晚期之前给予患者更有效的治疗。从而使患者获得更长的生存期，提高肺癌整体生存率。32全球肺癌发病死亡情况癌症是发达国家小于85岁人口最主要的死亡肺癌是我国发病率和死亡率最高的恶性肿瘤，5年生存率仅为16％发病率和死亡率仍在上升肺癌对患者、家庭、国家都是一种灾难1生存期短过度治疗无效治疗患者家庭国家失去家庭成员的巨大痛苦高昂治疗费用的压力治与不治的艰难选择不断增加的高昂医疗负担肺癌流行病学ChenWQ,et

al.

CACancerJClin.20163肺癌是我国发病率和死亡率最高的恶性肿瘤，5年生存率仅为16％肺癌诊疗困境2晚期肺癌患者（70%)2016美国癌症协会发布的数据；第一个大样本10年生存率,2006,NEJM25万元5万元4％92%晚期肺癌诊疗费用IV期肺癌5年生存率早期肺癌诊疗费用Ia期肺癌10年生存率早期肺癌患者（20%)4肺癌诊疗困境2晚期肺癌患者（70%)2016美国癌症协会发布2晚期肺癌患者（70%)2016美国癌症协会发布的数据；第一个大样本10年生存率,2006,NEJM25万元5万元4％92%晚期肺癌诊疗费用IV期肺癌5年生存率早期肺癌诊疗费用Ia期肺癌10年生存率早期肺癌患者（20%)早期发现，早期诊断是提高肺癌患者5年生存率的关键5肺癌诊疗困境2晚期肺癌患者（70%)2016美国癌症协会发布的数据；第一36肺癌早诊研究两个方向

影像学检测机理：通过检测人体器官组织

变化来发现癌症特性：

高假阳性

辐射致癌

肺癌早期诊断生物分子标记物检测机理：通过检测人机体肿瘤分子生物

层面的改变来发现癌症特性：

血液检测

简便、快捷

无创检测

67肺癌早诊研究两个方向

肺癌早期诊断637肺癌早诊—影像学美国国家肺癌筛查试验(NLST)与传统胸片比较，低剂量螺旋CT(LDCT)可以降低肺癌相关死亡率达20%不容忽视的是，LDCT假阳性率达94.5%NLST.NEnglJMed2011;365:395-409.720%8肺癌早诊—影像学美国国家肺癌筛查试验(NLST)NLST.38影像学—喜忧参半LungCancerIncidenceintotalUSandNLSTpopulationIncidenceMissedCases假阳性率高过度诊断放射线暴露花费成本高Based

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up

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50%

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missed99影像学—喜忧参半LungCancerIncidence全球肺癌筛查两种主要技术途径方向影像学CT血清生物标记物检测机理

筛查特点通过人机体分子生物水平改变进行检测相对低的检测筛查成本简单方便肺癌异质性，研发难度大通过机体组织器官组织影像学变化检测机理高假阳性辐射致癌风险过度诊断多学科人员培训成本筛查特点全球进展优化风险预测模型加强肺小结节风险分层管理全球进展英国NHS在2012年开展了肺癌自身抗体谱血清标志物大型临床筛查项目美国血清标志物降低影像学筛查假阳性全球肺癌筛查两种主要技术途径方向影像学CT血清生物标记物检测40肺癌早期诊断，我们该何去何从？11肺癌早期诊断，我们该何去何从？肺癌的诊疗一般流程

1st

线患者:肿瘤标志物是活检和影像学检查的有力补充呼吸科/胸外科呼吸系统症状检查存在症状的患者肿瘤专科医院活检存在影像学疑似占位实验室检查：包括肿瘤标志物项目CEA(腺癌)NSE(神经内分泌肿瘤和SCLC)CYFRA21-1(大细胞癌和鳞癌)SCC(鳞癌)ProGRP(SCLC)确诊和分期NSCLCCTSCLC早期患者手术放疗和化疗肺癌的诊疗一般流程

1st线患者:肿瘤标志物是活检和影肿瘤标志物的合理应用

肿瘤标志物现状page

42

©2011Roche良性疾病人群合理的cut-off值的确定，需要来自健康人群，良性和恶性疾病人群的不同样本信息综合衡量健康人群肿瘤患者肿瘤标志物的水平Cut-off肿瘤标志物的合理应用

肿瘤标志物现状page13©4312Markersappliedinnon-respiratorybiofluidslikeblood,urineetc.DetectiontechniquesappliedinrespiratorytractExhaledbreathcondensateSputum,respiratoryepithelium,Salvia,miRNA,DNA-methylationProteomicsignatureAutoFlourescenceBronchoscopyLungnoduleMononuclearcellDNAmethylationAutoantibodiesmiRNACell-freeDNA

Proteins&ProteomicSignatureCirculatingtumorcellsHasanN.etal.Lung2014LungCancerScreeningBiomarkercurrentlyunderscientificevaluation1412Markersappliedinnon-res4413全球肺癌生物标记物研究不同阶段步骤1产品1步骤4产品4步骤3产品3步骤2产品2步骤1产品1步骤2产品2步骤3产品3步骤1产品1步骤2产品2筛查指标评估阶段临床试验阶段发现肿瘤标志物阶段实验室研究阶段1513全球肺癌生物标记物研究不同阶段步骤1步骤4步骤3步骤45全球肺癌早期新型血清标志物发展状态在北美已经临床运用英国NHS在苏格兰从2012年开始全球第一个基于血清标志物大型肺癌筛查项目实验室研究阶段实验室研究阶段目前研究进展主要应用于癌症复发监测肺癌自身抗体谱MicroRNA甲基化循环肿瘤细胞肺癌筛查评估阶段1416全球肺癌早期新型血清标志物发展状态在北美已经临床运用实验实验诊断进展在理想的状态下，临床筛查诊断癌症的方法要求简单、快捷、准确而且费用合理，比如从血液中检测特定指标即可做出诊断。遗憾的是，目前临床上除了PSA和HCG外没有肿瘤特异性的标志物。很多正在进行研究的肿瘤标志物仅在疾病进展到晚期时，才能检测到血液中其浓度升高，无早期诊断的价值。且这些标志物缺乏组织特异性，诊断敏感性也不足。因此，寻找临床可行、有效的诊断癌症及预后标志物成为目前肿瘤分子生物学研究的热点。Baldwin第一个建立了实体肿瘤的自身免疫假说，肿瘤自身抗体检测的诞生为肺癌早期诊断、早治疗带来了曙光。46实验诊断进展在理想的状态下，临床筛查诊断癌症的方法要求简单、Baldwin实体肿瘤的自身免疫假说Baldwin第一个建立了实体肿瘤的自身免疫假说。认为当体内发生肿瘤以后，人体自身的免疫系统能够针对肿瘤细胞发动抗原特异性的免疫反应。这些能激活人体免疫系统的抗原称为肿瘤相关抗原(tumorassociatedantigen，TAA)，它们多是来自于肿瘤进展过程中信号通路中的核心分子。TAA大多具有肿瘤源性，参与细胞周期相关、信号转导、增殖及凋亡的调控，在肿瘤发生、演变及进展的过程中由于某些特殊的原因获得了免疫源性。47Baldwin实体肿瘤的自身免疫假说Baldwin第一个建立肿瘤自身抗原获得免疫源性主要的途径有通过大量的研究发现，这些肿瘤自身抗原获得免疫源性主要的途径有：(1)过表达、突变、折叠错误、不适当降解。高表达的蛋白可能增加抗原负载，增加初始抗体初始量，因此这类自身抗体的滴度也反映了其相应蛋白的表达水平。(2)异常表达：如肿瘤／睾丸抗原，正常情况下仅在人体生殖细胞中表达(如睾丸、卵巢囊胚)，但是研究发现各种肿瘤中约有40个CTA家族成员的异常表达。(3)翻译后修饰改变:如甲基化、磷酸化、氧化、剪切后出现新的表位或增强自身表位的提呈，这种情况下一般被免疫系统认为外源蛋白，因而激活了免疫反应，同时也会增加MHC或T细胞受体(TCR)亲和力，产生自身抗体。(4)异位表达：肿瘤细胞恶性转化中表达异位的蛋白也可激活免疫反应。如，cAMP依赖的蛋白激酶(PKA)，本来是在胞内表达，在肿瘤细胞中被分泌到胞外，在血浆检测到而且其抗体也升高。细胞内的蛋白如果重新定位到细胞表面，对于免疫系统来说也可能是“外源”的，从而也能激活免疫系统。肿瘤细胞不断死亡可能会释放更多的异常蛋白，也可能释放蛋白酶体从而分解蛋白，暴露更多的自身表位。48肿瘤自身抗原获得免疫源性主要的途径有通过大量的研究发现，这些癌症的自身抗体早期诊断

免疫就如同一个有效的生物信号放大系统，只要存在TAA微量、持续的诱导，就可以在血清中检测到其相应抗体，临床甚至有先检测到抗体后诊断出癌症的报道。例如，对过度吸烟人群中进行p53自身抗体筛查，部分p53自身抗体阳性中度吸烟者在几个月后经病理确诊为肺癌。可见，人体对抗肿瘤的免疫反应是肿瘤发生早期事件之一。在同一类肿瘤中，某种蛋白的改变和调控都不完全一致。49癌症的自身抗体早期诊断

免疫就如同一个有效的生物信号放大系统特异性

有些肿瘤自身抗体在癌症和其他疾病中均有出现，尤其是自身免疫疾病，如系统性红斑狼疮、Sjogren综合征、类风湿关节炎、I型糖尿病、自身免疫性甲状腺疾病等。特异性也受到一定的限制，如p53自身抗体在多种肿瘤中均有出现，无法区分特异的癌症。在某些情况下健康人也能检测到自身抗体的存在。随着人类蛋白组学的发展，现在常采取将多个抗体联合反应自身抗体，结果显示任一抗体阳性的肺癌血清约有67.9％，任一抗体阳性的健康人