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国内外肿瘤体外诊断试剂、设备发展现状及趋势

阅读: 2016年12月16日


根据世界卫生组织报道显示,在2008年,癌症造成760万人死亡(约占所有死亡人数的13%)。每年,大多数癌症死亡由肺癌、胃癌、肝癌、结肠癌和乳腺癌造成。2008年,在癌症死亡总数中,大约70%的癌症死亡发生在低收入和中等收入国家。全世界癌症死亡人数预计将继续上升,到2030年将超过1310万。


中国2012年肿瘤登记年报显示,2009年我国全部恶性肿瘤发病率为285.91/10万,死率为180.54人/10万。其中发病率最高的5种依次为肺癌、胃癌、肝癌、食管癌、结直肠癌,分别为405.98人/10万、215.83人/10万、133.99人/10万、129.26人/10万、119.10人/10万。死亡率依次为肺癌、胃癌、食管癌、肝癌、结直肠癌,分别为431.21人/10万、237.58人/10万、145.31、144.15人/10万、103.86人/10万。


肿瘤已成为人类死亡的主要疾病之一,肿瘤体外诊断的市场也由此快速增长。据统计,肿瘤分子诊断CMD在2008年的美国市场容量为3.61亿美金。2015年将扩增到18亿美金。全球产业分析(GlobalIndustry Analysts)2011年发布报告预测至2017年,全球生物标志物市场将达到340亿美金,收入的绝大部分来自肿瘤治疗、检测与处方中的生物标志物的应用。


肿瘤的诊断与治疗一直是国内外医学领域重要的研究方向,目前临床上常用的肿瘤诊断方法有血清肿瘤标志物检测、影像学检测、组织病理学诊断等,随着科学研究的发展,PET-CT、循环肿瘤细胞(CirculatingTumor Cell,CTC)检测等先进的技术及新的肿瘤诊断方法相继面世。本文中,针对消化道癌(食管癌、肝癌、胃癌、结直肠癌等)、及妇科癌症(乳腺癌、卵巢癌、宫颈癌等),大家将就这几个方面来探讨肿瘤诊断产业国内外发展现状及趋势。


【血清肿瘤标志物检测】


肿瘤标志物(Tumor Marker,TM)指在恶性肿瘤发生和发展过程中,由肿瘤细胞合成分泌或是由机体对肿瘤细胞反应而产生和(或)升高的、可预示肿瘤存在的一类物质。存在于血液、体液、细胞或组织中。自80年代以来,随着应用B淋巴细胞杂交瘤制备肿瘤单克隆技术的不断成熟,出现了大量的抗肿瘤单克隆抗体,并与同时出现且日新月异的免疫学检测技术(RIA、ELISA、CLIA、等)相结合,发展了众多的肿瘤标志物检测项目并不断地应用于临床,已成为肿瘤患者的一个重要检查指标。


常用肿瘤标志物及其临床意义


肿瘤标志物在肿瘤普查、诊断、判断预后和转归、评价治疗疗效和高危人群随访观察等方面都具有较大的实用价值。表1为临床上常见消化道肿瘤及妇科肿瘤标志物及其临床意义。


表1 临床常见肿瘤的生物标志物及其临床意义


肿瘤类型

生物标志物

阳性率(%)

临床意义

食管癌

SCC

73

(晚期)

血清SCC含量与患者的临床分期和病程成正相关,可作为辅助诊断以及对病期和预后判断的参考指标[1]。

TPA、CEA、

Cyfra21-1

/

多用于食管癌的辅助诊断、预后判断和放疗敏感性的预测。

胃癌

CEA

40-50

CEA在随访而不是普查和诊断中有一定意义。

其他肿瘤标志物(CA199、CA125、CA724)等,均有可能在部分胃癌病例中出现不同程度的升高,但均无筛查或诊断价值。

CA724

28-80

CEA mRNA

/

较早期患者若门静脉血CEA  mRNA升高,意味着肝脏已有潜在转移,腹腔冲洗液CEA  mRNA升高,反映腹膜已有转移,提示及早采取相应治疗。

结直肠癌

CEA

70-90

CEA可为疾病诊断、预后评估和随访提供参考,无确诊价值。其他肿瘤标志物有可能在部分结直肠癌病例中出现不同程度升高,但无筛查或诊断价值。

CA199、CA724

/

P53

50-86

对诊断有帮助,但不应作为筛选、诊断、分期和疗效监控指标。

肝癌

AFP

60-70

仅靠AFP不能诊断所有的肝癌,需定期检测和动态观察,并且要借助影像学检查甚或B超导引下的穿刺活检等手段来明确诊断。

CEA

62-75

AFU

81.2

血清AFU活性动态曲线对判断肝癌治疗效果、预后和复发都有重要意义。

乳腺癌

CA153

30-50

CA153是乳腺癌最重要的特异性标志物,其含量的变化与疗效密切相关,是诊断和监测术后复发、观察疗效的最佳指标。

CEA

40-68

ER、PR、Her-2

/

ER、PR的表达反映预后良好和宜用内分泌治疗;Her-2在20-30%乳腺癌高表达,反映易转移和复发,其阳性为临床提供治疗依据。

子宫颈癌

SCC

44-69

宫颈鳞状细胞癌的重要标志物。SCC、Cyfra21-1和血清铁蛋白对宫颈鳞癌敏感;CEA、CA153、CA125、CA50对宫颈腺癌敏感。

CEA mRNA

/

宫颈癌血行微转移的早期检测,可作为疾病分期和制定治疗方案的参考指标。

HPV DNA

/

对30岁以上女性的高危型HPV-DNA检测,可用于子宫颈癌筛查、ASC-US分流和宫颈病变治疗后的随访检查。

卵巢癌

CA125

100

(Ⅲ-Ⅳ期)

卵巢癌上皮癌的首选标志物,主要在卵巢浆液性癌及未分化癌中的阳性率较高,在黏液性癌中阳性率较低。对卵巢癌的疗效和复发监测有重要价值。

CA199

/

当血清CA199<1 000 kU/L时,有一定的手术意义;当高于10  000kU/L时,几乎均存在外周转移。


但由于目前所知TM的敏感性和特异性都很有限,比如CEA在食管癌、胃癌、结直肠癌、乳腺癌等肿瘤中,均有可能出现升高;而某些肿瘤标志物升高,并不代表受检者一定患有肿瘤,大量的临床发现,部分肝硬化病人会长期出现AFP达到上千。目前,临床医生也在考虑产用多肿瘤标志物联合应用的方法来提高TM检测肿瘤的灵敏度和特异性。有研究显示甲胎蛋白(AFP)联合α-L-岩藻糖苷酶(AFU),可提高肝癌检出率到90%。


常用生物标志物检测方法


随着肿瘤基础研究的深入和临床治疗实践经验的积累,肿瘤标志物的检测得到了从事肿瘤基础和临床工编辑的重视,已成为临床检测的重要项目之一。目前常用肿瘤标志物检测方法有酶免疫法(ELA)、化学发光免疫分析(CLIA)、放射免疫分析法(RIA)及分子生物学检测。


其中,用于酶免疫分析的主要产品有ELISA试剂盒,其特点是快速,但是对操编辑要求高,受主观因素干扰较多,灵敏度受限。近年来又出现了酶联免疫荧光测量法(ELIFA)及增强发光酶免疫分析法(ELEIA)。前者同时兼具酶联免疫吸附试验(ELISA)和荧光免疫分析(FIA)两种方法的优点,灵敏度较传统的ELISA明显提高。后者发光信号稳定,国外已实现了自动化分析。


化学发光免疫分析(CLIA)则操作简单,稳定性高,标记蛋白后不影响发光信号的产生。目前国内外很多企业包括罗氏、雅培、迈瑞等,研发的设备已经实现了模块化检测,可以根据医疗机构的需求,任意加大或减少规模。


放射免疫分析(RIA)虽然操作简便、成本低,但由于存在放射性污染,而使用受限。


肿瘤标志物分子生物学检测方法较多,包括基因测序、实时荧光PCR、FISH等。他们的特征及局限性具体见表2。


表2 肿瘤标志物分子生物学诊断方法及其特点


检测方法

优势

局限性

适用范围

测序

直接获取已知/未知DNA突变信息,准确可靠

检测肿瘤组织的DNA变异时,最高灵敏度为20%

个体遗传学背景检测大部分肿瘤组织、体液中肿瘤脱落细胞DNA变异检测

实时荧光PCR

快速,防污染,灵敏度极高,结果准确可靠

仅针对已知变异

个体遗传学背景检测肿瘤组织、体液中肿瘤脱落细胞、外周血游离肿瘤DNA 变异检测

突变富集PCR+DHPLC

高度灵敏(1/1000

~1/10000),快速,结果准确

仅针对已知变异

低含量肿瘤 DNA 变异检测

实时定量PCR

快速,通量大,结果准确可靠

样本处理及保存要求高

肿瘤组织中特定基因mRNA表达水平

FISH

快速、准确、高灵敏度、特异性好、可同时检测多种序列

不能达到100%杂交,特别是在应用较短的cDNA探针时效率明显下降

恶性肿瘤相关基因/染色体区域的大片段缺失、扩增、转位的检测


【影像学检测】


影像学检测是目前临床上用于肿瘤诊断、定位、肿瘤转移灶发现的重要检测手段。临床上常用的影像检测方法有超声、MRI、CT、PET-CT等。


超声


超声目前多用来检查眼、脑、乳腺、肝胆、脾、胰、肾、前列腺、子宫、卵巢等脏器的疾病及肿瘤的诊断,对腹腔的盆腔肿物的诊断更有其重要价值。超声具有无创伤、易重复、花费少等优点。但对一些位置较深、肿瘤实质范围较小以及肿瘤内血管细小、血流速度缓慢的肿瘤,常规超声及彩色多普勒超声常难以显示肿瘤及其内血流,易造成假阴性。


近年来,发展起来以功率的形式显示血流的新型彩色多普勒技术,即彩色多普勒功率图,及能立体地显示肿瘤内部情况的三维超声。就卵巢癌而言,前者其动态范围较彩色多普勒显示提高了10~15dB,提高了信噪比,且不受血流速度、声夹角的影响,因此探测肿瘤内部血流的敏感性高于彩色多普勒显像。三位超声能立体显像,有利于肿瘤内部结构及血流的显像。但三维成像有其局限性,它重建图像费时,且图像的分辨也低于二维超声,因此其应用价值值得进一步探索。


CT(电子计算机X射线断层扫描技术)


CT是根据人体不同组织对X射线的吸取与透过率的不同原理实现人体被检查部位的断面或立体图像技术。可快捷准确地检查出部位深、不易发现的病变,如肺、纵膈、胸壁、头颅、脊柱和四肢等。对肺癌诊断、纵隔肿瘤检查和瘤体内部结构、肺门及纵隔有无淋趋承转移,可提供诊断依据。目前64层螺旋CT已广泛应用于各大型医院。


但由于CT图像空间分辨力不如X线图像,且有辐射伤害,在定性诊断中也具有一定的局限性,因此不宜将CT检查视为常规诊断手段。


MRI(核磁共振成像)


MR是一种生物磁自旋成像技术,已应用于全身各系统的成像诊断。MRI能获得脑和脊髓的立体图像,对膀胱、直肠、子宫、阴道、骨、关节、肌肉等部位的检查优于CT。但MRI和CT一样,不能同时获得影像和病理两方面的诊断,很多病变单凭MRI难以确诊;对肺部、肝脏、胰腺、肾上腺、前列腺的检查不比CT优越,费用却高很多;对胃肠道的病变不如内窥镜检查;并且体内留有金属物品者不宜接受MRI。


PET-CT


PET是利用某些放射性核素在衰变过程中产生的正电子埋没辐射和符合探测原理进行机体成像的计算机断层技术和装置。它是核医学领域最先进的医疗设备,代表了当前核医学影像技术的最高水平。PET显像的最大优势,在于其可以从分子水平检测和识别活体内不同状态下,先于组织器官结构变化而发生的代谢改变。PET-CT是在PET的基础上同机设置快速螺旋CT,同机数据采集和融合,同时获得PET和CT图及二者融合图,弥补了PET显像不能剖解定位的缺点。


但是PET-CT有辐射伤害,有报道指出,一次PET-CT检查其辐射伤害是一次CT的1.2倍。且价格昂贵,一次全身PET-CT检查费用在7000元以上,让中低等收入水平的患者难以接受。


X射线


X线钡餐造影检查是胃肠道肿瘤的首选检查方法。特别是胃气钡双重对比造影在胃肠道疾病检查中已得到广泛应用,将胃气钡双重对比造影与胃镜配合检查大大提高了对早期胃癌的检出率和诊断准确率。X线钡餐造影检查对观察胃腔内病变部位、大小、形态及定性等方面效果较好,而对于肿瘤在胃壁内、腔外生长情况以及肿瘤与周围脏器的关系,或有无局部、远隔转移则需超声、CT和MRI等检查手段。


乳腺X钼靶应用于乳腺癌检查,具有很多优势:成像清晰、特征突出、整体感强,诊断标准完备、可重复性好、敏感度高;对钙化点最敏感,发现临床不能触及的病灶;尤其适用于中、老年患者,他们乳腺内脂肪较多,腺体已部分退化,但在钼靶片上对比良好,显示清晰;还可准确地进行立体定位。但是乳腺钼靶有射线伤害,短期内重复检查受限,不宜常规用于35岁以下年轻女性体检。同时其图象主要反映病灶外部轮廓,对内部结构显示欠佳,部分病灶易被附近腺体组织掩盖,尤其是对乳腺腺体丰富致密的年轻妇女准确性不高。


食管癌内镜检查


以碘染色为代表的食管染色技术不仅可以明确病变级别、病变范围、病灶数目,也可以初步判定病变可能的病例类型。内镜下碘染不着色分为四个级别,此分级对早期食管癌的诊断与病理诊断符合率为100%,癌前病变两者的符合率在90%左右。所要强调的是碘染色前必须充分准备,建议应用去泡剂和去黏液剂,仔细观察各部位,采集图片,对于临床疑诊早期食管癌高危人群年龄大于40岁的受检者均应常规行内镜下碘染色及指示性活检,这是提高早期食管癌检出率的关键。


随着内镜技术的不断发展,新兴起的放大内镜检查及窄带成像技术(NBI)可清楚地观察到食管上皮乳头内毛细血管(IPCL),初步判断病变的级别,NBI依靠光谱组合来显现病变范围及形态实现了内镜下“光染色”,无需辅助药物,在检查过程中无明显禁忌证和任何不适,与碘染色相比,它在一些领域具有明显的优越性,代表了生物学内镜及分子内镜的发展趋势。


【组织病理学诊断】


活体组织病理检查(biopsy)简称“活检”,亦称外科病理学检查,简称“外检”,是指应诊断、治疗的需要,从患者体内切取、钳取或穿刺等取出病变组织,进行病理学检查的技术。这是诊断病理学中最重要的部分,对绝大多数送检病例都能做出明确的组织病理学诊断,被作为临床的最后诊断。


活检通过对病变组织及细胞形态的分析、识别,再结合肉眼观察及临床相关资料,做出各种疾病的诊断。但对一些疑难、罕见病例,还需要在上述的常规检查基础上,再通过组织化学、免疫组织化学、电子显微镜或分子生物学等技术进行辅助诊断。活检可分为三类:术前病理、术中病理及术后病理。


表3 组织病理学诊断方法及其特点


名称

定义

流程

耗时

目的

优点

局限性

术前病理

在治疗性手术前或在其它治疗(如放疗、化疗)前所做的活检

甲醛固定、石蜡包埋、切片、HE染色

3-7天

明确诊断,以便临床择期采取相应的手术或其它治疗措施

创伤较小

深在部位的病变难于取材;少数可造成出血或播散的病变应慎取小活检;取材不合规范或未取到病变,易造成诊断困难或漏诊;耗时较长,对急需明确诊断者不适用

术中病理

在治疗性手术或探查性手术进行当中所做的活检

快速冷冻至零下18℃以下,切片、HE染色

20-30分钟

确定病变性质,以便决定手术方案;了解病变,特别是恶性肿瘤的生长、扩散情况,决定手术范围;确定所取标本是否含有预定的组织器官或病变

能对性质不明的病变予以确诊,使临床能马上确定手术治疗方案,

仅适用于体表器官(如乳腺、甲状腺)或内部器官手术探查,并需弄清良、恶性时才应用;诊断难度大,准确率仅在90%左右,未能确诊率和假阴性率高;是一种应急的初步的定性诊断,此后需把冷冻活检材料再做普通石蜡切片进行病理检查以确认

术后病理

对治疗性手术切除的病变及相关的组织、器官进行较全面的病理学检查

需按规范多处取材:常规甲醛固定,石蜡包埋,切片,HE染色

3-7天

确定疾病的性质、类型、严重程度、切除是否彻底、有无播散,以判定术前或术中诊断是否正确、手术治疗是否彻底、是否需要进一步辅助治疗以及预后取向等

检查全面细致,诊断更可靠,可进一步对疾病的治疗及预后判定提供更多的信息和依据

对于不适于手术治疗的或手术中发现已不能切除的疾病不能进行全面诊断;因主、客观局限性,有1%左右的漏、误诊率。


【循环肿瘤细胞(CTC)检查】


有关循环系统中存在循环肿瘤细胞(CirculatingTumor Cell,CTC)的概念已经有超过100年的历史。循环中的肿瘤细胞定植在其他器官,就造成了肿瘤的播散转移(Disseminated Tumour Cells,DTC),这种观点也已经得到了全世界肿瘤学家的广泛承认。


从理论上来讲,循环肿瘤细胞(CTC)的检测能够应用于所有可转移的实体瘤。目前如何准确地检测到转移中的肿瘤细胞成为了科学家们非常感兴趣的问题。


【肿瘤检测方法优劣势对比】


目前临床使用的肿瘤检测诊断方法各有千秋(见表4),任何一种手段都不能取代其他方法而独立存在。


表4 肿瘤诊断方法比较


肿瘤诊断方法

优点

缺点

血清肿瘤标志物

可为影像学诊断提供参考数据

费用低廉

适用于大众筛查

没有高度特异性的标志物

假阳性

假阴性

与其他疾病状态的关系不确定或不明

影像学

使肿瘤可视化

对患者的放射损伤

费用昂贵

可检测肿瘤的最小直径为 2 ~3  mm

肿瘤大小与肿瘤的恶性程度及侵犯能力不一致

组织病理学

利于确诊

有创性检查

不能用于检测

对于转移的信息不完全

循环肿瘤细胞(CTC)检测

化疗和放疗效果的迅速评估

预后评估

检测复发

费用低

适用于大众筛查

不能用于早期诊断





(编辑:佚名 来源:医药情报站)
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