张炳昌肺癌自身抗体

Auto Flourescence Bronchoscopy Circulating tumor cells Hasan N. et al. Lung 2014
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全球肺癌生物标记物研究不同阶段
发现肿瘤标 步骤1 志物阶段 产品1
实验室研 步骤2 究阶段 产品2
临床试 步骤3 验阶段 产品3
筛查指标 步骤4 评估阶段 产品4
肺癌自身抗体筛查→LDCT
LDCT →肺癌自身抗体筛查
肺癌自身抗体筛查＋LDCT
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肺癌自身抗体筛查→LDCT
筛查试验组 用一组肺癌自身抗体谱筛查
对照组 常规诊疗
• • • • •
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
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全球肺癌早期新型血清标志物发展状态
肺癌筛查 评估阶段
肺癌自身抗体谱
• 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
MicroRNA
实验室研究阶段 目前研究进展主 要应用于癌症复 发监测
甲基化
循环肿瘤细胞
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实验诊断进展
Paul WE et al, Nature Reviews Immunology. 2010;10(4):225-35
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自身抗体:比临床症状出现早5年能检测
有临床生理特征 无临床生理特征 有形的肿块 无形的肿瘤 死亡
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临床症状明显 开始出现生理特征 被CT明显 检测到
检测到肿瘤 自身抗体 被CT检测到
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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％。
全球肺癌筛查两种主要技术途径方向
影像学CT
机理
通过机体组织器官组织 影像学变化检测
血清生物标记物检测
机理
通过人机体分子生物水平改变 进行检测
筛查特点
• • • • 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
• • • 相对低的检测筛查成本 简单方便 肺癌异质性，研发难度大
全球进展 全球进展
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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。
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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(tumor associated antigen，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。
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晚期肺癌 诊疗费用
早期发现，早期诊断 是提高肺癌患者5年生存率的关键
4％ 92%
25万元
5万元
早期肺癌 诊疗费用
IV期肺癌 5年生存率
Ia期肺癌 10年生存率
2016美国癌症协会发布的数据；第一个大样本10年生存率,2006, NEJM
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
Torre LA, et al. Global cancer statistics, 2012. CA Cancer J Clin. 2015
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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。
•变异的肿瘤抗原 •新的抗原表位
•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
正常/良性疾病组织
肿瘤组织
•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
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肺癌自身抗体与LDCT-排兵布阵
Autoantibodies
Lung nodule miRNA Cell-free DNA
Sputum, respiratory epithelium, Salvia, miRNA, DNA-methylation Proteomic signature
Proteins & Proteomic Signature
肿瘤细胞数量 肿块直径
10³
0mm
106
1mm
109
8mm
1010-11
20mm
1012
100mm
Burnet FM. The concept of immunological surveillance. Prog Exp Tumor Res 1970;13:1 –27.
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肺癌自身抗体特异性较高
• 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。
Markers applied in non-respiratory biofluids like blood, urine etc. Detection techniques applied in respiratory tract
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Mononuclear cell DNA methylation Exhaled breath condensate
肿瘤标志物现状
健康人群 良性疾病人群 Cutoff 肿瘤患者
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
page 13 © 2011 Roche
肿瘤标志物的水平
Lung Cancer Screening Biomarker currently under scientific evaluation
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
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肺癌早期诊断
肺癌早诊—影像学
8
7
20 %
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%
存在症状的患 者
肿瘤专科医 院 CT
呼吸科/胸外科 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) 活检 NSCLC SCLC
早期患者手术
确诊和 分期
放疗和化疗
肿瘤标志物的合理应用
肺癌诊疗困境
晚期肺癌患者（70%) 早期肺癌患者（20%)
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晚期肺癌 诊疗费用
25万元
5万元
早期肺癌 诊疗费用
IV期肺癌 5年生存率
4％
92%
Ia期肺癌 10年生存率
2016美国癌症协会发布的数据；第一个大样本10年生存率,2006, NEJM
肺癌诊疗困境
晚期肺癌患者（70%) 早期肺癌患者（20%)
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肺癌自身抗体 在肺癌早期诊断中的临床价值
山东省立医院检验医学部
张炳昌
肺癌流行病学
• 肺癌是全球发病率和死亡率最高的癌症之一；
2
2
• 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。
全球肺癌发病分布(LC Global incidence) 全球肺癌死亡分布(LC Global mortality)
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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
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自身抗体-免疫放大功能
抗体
免疫 B细胞Baidu Nhomakorabea
抗原
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
NLST. N Engl J Med 2011;365:395-409.
影像学—喜忧参半
Lung Cancer Incidence in total US and NLST population
9
9
Incidence
Missed Cases
• 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 missed
• 优化风险预测模型 • 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
•
加强肺小结节风险分层 管理
•
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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
存在影像 学疑似占 位 呼吸系统症状检 查
肺癌流行病学
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 患者
• 生存期短 • 过度治疗 • 无效治疗
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家庭
• 失去家庭成员 的巨大痛苦
国家
• 不断增加的高 昂医疗负担
• 高昂治疗费用 的压力
• 治与不治的艰 难选择
Chen WQ, et al. CA Cancer J Clin. 2016
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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。