《中国恶性肿瘤学科发展报告(2023)》——肿瘤标志物未来展望篇
来源:肿瘤标志专业委员会 时间:2024-05-17
学科发展趋势与展望
01 肿瘤甲基化标志物
基于DNA甲基化发生在肿瘤超早期和离体后性质稳定等特性,各种早期诊断的工具蓬勃发展,检测的组织来源既有传统的实体肿瘤组织液,也有少量的血液,更有无创的体液检测,甚至“变废为宝”,利用废弃卫生棉条进行检测,无疑为我们展示了一种逐渐无创化的研发趋势。同时,DNA甲基化标志物的“标志”意义也不再局限于肿瘤的早期检测,还囊括了肿瘤术后的MRD检测、术后的随访监测等,从而提供了更多的临床意义。此外,目前不同研究团队的DNA甲基化标志物使用思路也各有千秋,从单一癌种使用复杂的标志物panel到单一癌种使用单一或几个标志物,甚至有单一标志物诊断多种癌种的出现,这些研究说明DNA甲基化肿瘤标志物在癌症诊断和基因表达调控研究等方面具有广泛的应用前景,有望为癌症早期诊断和研究带来革命性的变化。
目前表观遗传学的发展方兴未艾,DNA甲基化标志物的研究更是如火如荼,未来可能继续深入研究DNA甲基化的调控机制,探索不同DNA甲基化状态下的肿瘤发生、发展和治疗耐药性等方面的差异;在技术层面上,开发新的甲基化检测技术和方法,以提高DNA甲基化标志物检测的特异性和灵敏度;开发新型的机器学习和深度学习算法,并将其应用于新的 DNA 甲基化数据以预测潜在的甲基化标志物,协助从复杂的生物医学数据中快速地识别和分析与DNA甲基化标志物相关的特征。与此同时,多学科团队之间的紧密协作也正积极推动实验室成果向临床应用的转化,从而利用甲基化数据进行临床诊断和个体化治疗,借助表观遗传学方法改进癌症患者的临床治疗,为癌症患者带来福音。
02 液体活检标志物
液体活检标志物如ctDNA、CTC、EVs等在肿瘤早期诊断、疗效评估、预后、转移和复发监测等临床应用中都有了更加深入的研究和拓展。通过非侵入性程序获得的生物样本可以提供有关肿瘤各个方面的详细信息,有助于了解肿瘤发生和发展的分子机制,也有助于临床医师监测肿瘤的发生发展和评估治疗反应,为患者提供更准确和个性化的治疗决策。分子生物学的技术进步引发了人们对液体活检作为肿瘤诊疗工具的兴趣,然而将液体活检应用于临床精准医疗,仍然有一定局限性,但随着技术方法的不断进步和大规模临床试验的开展,许多生物标志物已经开始证明其价值,显示出广阔的应用前景,相信液体活检将成为肿瘤诊断和治疗不可或缺的技术。
03 线粒体肿瘤标志物
肿瘤的发生发展是一个多信号网络交错调控的复杂过程,线粒体在肿瘤细胞的代谢重编程、增殖迁移及凋亡等多种进程中发挥重要作用。2023年度的大量科学研究结果表明线粒体相关肿瘤标志物失调可以提示肿瘤发生发展进程及预后,但更确切的作用机制仍有待继续探索。如线粒体肿瘤标志物失调与肿瘤发生发展何为因果?以线粒体肿瘤标志物为特异性指标,在肿瘤诊断及药物治疗靶点筛选方面如何把控其特异性和精准度?与传统肿瘤标志物相比,线粒体肿瘤标志物在肿瘤风险预测、癌前病变筛查、临床靶向治疗、预后评估及肿瘤复发监测等方面有何优势?总之,随着科研工作者们的深入研究,以线粒体肿瘤标志物为核心的肿瘤综合诊治策略会迎来新的曙光,而要实现这一目标,还需要进行大量系统的临床前研究和临床研究。
04 肿瘤单细胞与空间组学标志物
近年来,单细胞与空间多组学技术的迅猛发展,为探索肿瘤生物学机制提供了更广阔的空间。相比于传统多组学数据,单细胞与空间多组学数据在解析肿瘤起源与肿瘤异质性、肿瘤微环境和药物研发与临床转化等方面具有不可替代的优势。然而,早期单细胞与空间多组学技术在肿瘤方面的应用仍存在一些挑战。第一,单细胞与空间多组学数据获取成本高,且受限制。一方面,实施这些高级技术可能涉及昂贵的仪器和设备,并需要大量资源。另一方面,该组学技术成熟度低、稳定性弱且较新的单细胞平台认可度仍不高,导致技术推广难度大、技术革新缓慢、数据获取成本居高不下。第二,肿瘤组织样本异质性高,但缺少规范化和标准化流程。由于肿瘤组织涉及全器官,不同组织的解离方案、新鲜组织单细胞悬液制备还是单细胞抽核等方案的选择问题,会因课题设计或课题目标不同而各异。不同的课题设计,组学数据和技术平台的选择也随之不同。例如,单细胞和空间转录组学非常适合在无偏细胞群体中进行全基因组发现,而单细胞蛋白质组学更适合于旨在对已知的分子靶点和细胞类型进行概要的研究。因此,如何规范课题设计是获取可信研究结果的关键。第三,单细胞与空间多组学数据处理难,但缺少有效的数据分析技术和规范。目前,已开发用于单细胞与空间多组学数据分析的工具超过1690种,在众多的工具中如何选择适合课题设计的分析方法是获取可靠研究结果的基础。在2023年中,肿瘤单细胞与空间组学技术在这三个方面都有了突破性的进展,这为将来深入探索肿瘤发生、发展与临床应用奠定坚实基础。
05 肿瘤蛋白生物标志物
在恶性PCN的囊肿液生物标志物研究中,糖蛋白质组学分析作为一种新的检测方法具有显著优势:相比基因组变异检测,其对样本体积需求更小(低至50 μL);且特定糖基化过程选择性发生在恶性肿瘤中,使糖蛋白生物标志物具有更高准确性。糖蛋白组学分析或许是发现其他癌症新的生物标志物的可靠方法。展望未来肿瘤蛋白生物标志物的研究,以下方面仍需要进一步探索:⑴探究可作为生物标志物的蛋白在肿瘤进展中的特定作用机制,以作为其诊断依据并用于分析影响其水平的临床病理因素;⑵在纳入更多样本量、更多癌种的队列中验证生物标志物的性能,以消除研究中一些因素(如环境)带来的系统误差;尤其需要纳入更多良性疾病样本来检测生物标志物的特异性;⑶进一步确定可作为生物标志物的蛋白是否存在正常的生理基线水平,以提高其特异性和临床实用性;⑷对于具有预测性的蛋白生物标志物,进行多中心、更大规模的前瞻性研究来验证其临床普适性;⑸进一步探究生物标志物可作为靶向治疗靶点的适用性,开发其靶向治疗药物并验证抗肿瘤治疗效果。随着研究技术、检测手段和生物标志物研究的持续发展,相信未来会发掘出更多有潜力的蛋白生物标志物用于难以诊断或难治性的肿瘤检测及临床治疗。
06 肿瘤代谢标志物
随着对肿瘤研究的不断深入,肿瘤代谢领域已经从简单的Warburg效应模型发展到对肿瘤代谢复杂性的认识。经本文盘点发现2023年大部分肿瘤代谢标志物集中于代谢通路中的代谢关键酶和代谢产物。肿瘤代谢重编程过程中代谢关键酶的非代谢功能成为除代谢通路外调控肿瘤进程的重要方式。与此同时,代谢产物对肿瘤进程的影响也引起研究者们的高度关注。此外,肿瘤代谢物与TME的交互与调控也是研究者们近几年持续关注的研究热点。总而言之,识别和阻断肿瘤代谢过程中的潜在靶点,进行肿瘤靶向治疗是一个前景广阔的研究方向。无论未来的发展如何,致力于发现最新的肿瘤代谢标志物、靶向肿瘤代谢,同时增强抗肿瘤疗效是共同的努力方向。
【主编】
邢金良 空军军医大学
聂勇战 空军军医大学附属西京医院
曾木圣 中山大学肿瘤防治中心
谢晓冬 北部战区总医院
【副主编】
陈奎生 郑州大学第一附属医院
袁响林 华中科技大学同济医学院附属同济医院
王书奎 南京医科大学附属南京医院/南京市第一医院
宋现让 山东第一医科大学附属肿瘤医院
黄灿华 四川大学华西基础医学与法医学院
张媛媛 四川大学华西基础医学与法医学院
于文强 复旦大学生物医学研究院
吕 斌 南华大学
孙世权 西安交通大学公共卫生学院
缪洪明 陆军军医大学
杨 帆 重庆大学附属中心医院
李 伟 复旦大学生物医学研究院
葛圣阳 复旦大学生物医学研究院
谢 丽 山东第一医科大学附属肿瘤医院
黄启超 空军军医大学
席文文 南华大学
【编委】
葛圣阳 复旦大学生物医学研究院
吕艺蓁 西安交通大学公共卫生学院
孙晓东 四川大学华西基础医学与法医学院
周昕萌 四川大学华西基础医学与法医学院
廖青青 四川大学华西基础医学与法医学院
谢 娜 四川大学华西基础医学与法医学院
陈 瑶 重庆大学附属中心医院
黎 莉 重庆大学附属中心医院
冯天琳 重庆大学附属中心医院
郭 旭 空军军医大学
徐治洪 空军军医大学