用于监测非肌肉浸润性膀胱癌的最新可用尿液生物标志物目录

用于监测非肌肉浸润性膀胱癌的最新可用尿液生物标志物目录

Soria F, Droller MJ, Lotan Y, Gontero P, D'Andrea D, Gust KM, Rouprêt M, Babjuk M, Palou J, Shariat SF. An up-to-date catalog of available urinary biomarkers for the surveillance of non-muscle invasive bladder cancer. World J Urol. 2018 Dec;36(12):1981-1995. doi: 10.1007/s00345-018-2380-x. Epub 2018 Jun 21. PMID: 29931526; PMCID: PMC6280823.

目标：随着新型基因组和转录组学技术的出现，新的尿液生物标志物已被鉴定并测试用于膀胱癌（BCa）监测。总结尿液生物标志物在检测非肌肉侵袭性BCa患者随访中复发和/或进展的现状，并评估尿液生物标志物在预测膀胱内卡介苗（BCG）治疗反应方面的价值。

方法和材料：进行了医学/公共文献©检索。已经对市售和研究性生物标志物的性能进行了综述。终点是癌症检测（复发）、癌症进展和对卡介苗治疗的反应。

结果：生物标志物的性能要求根据临床情况而变化。尿液生物标志物在非肌肉侵袭性BCa患者随访中的临床作用仍不确定。FDA批准的测试提供不令人满意的敏感性和特异性水平，并且其使用受到限制。荧光原位杂交 （FISH） 已被证明在特定情况下有用，主要作为反射试验和模棱两可的尿细胞学检查。可以想象，FISH 和免疫细胞学可用于评估 BCG 反应。最近开发的生物标志物显示出有希望的结果;即将进行的大型试验将以类似于分阶段药物开发策略的方式测试其在特定临床场景中的效用。

结论：目前市售的基于尿液生物标志物的检测尚未得到充分验证，无法在临床实践中广泛使用。目前正在研究几种新型生物标志物。需要进行前瞻性多中心分析以确定其临床相关性和价值。

在所有癌症中，膀胱癌（BCa）的每位患者终生成本最高[1]。这主要是由于复发率高，因此需要根据患者的风险状况进行密切、长期的随访。随访通常包括定期监测膀胱镜检查和排尿细胞学检查以及定期上尿路影像学检查[3]。这些检查的强度和侵入性可导致并发症发生率、患者生活质量下降和经济负担[4]。

使用尿液生物标志物可以消除这些，并可能在疾病变得明显之前检测到疾病复发或排除其存在。遗憾的是，最常用的尿学检查（细胞学检查）的可重复性和稳健性不足，不足以在各种临床情况下发挥作用，例如监测最常见的BCa（低级别NMIBC）[5，6]。最近的多中心研究也显示，与历史数据相比，细胞学检查对高级别癌症的敏感性较低[7，8]。监测环境中的尿液生物标志物有三个目的：降低侵入性检查的频率，同时仍检测早期疾病复发（Rec），排除NMIBC患者的复发性疾病并检测进展（Prog），并预测治疗反应[9]。

根据这些目标，已经研究了几种尿液生物标志物。其中六项已被FDA批准用于NMIBC患者的随访。然而，旨在确定其准确性的试验不足以确定其临床效用。由于特异性不够强，阳性预测值低，削弱了在大多数情况下在临床实践中使用它们的能力。实际上，尽管泌尿科医生可以被认为是新技术（在这种情况下是新标志物）的早期采用者，但保持创新的能力受到性能、对决策的影响和成本的影响[10]。因此，尿液标志物在NMIBC监测中的使用仍然有限。为了克服这些限制，已经开发出新一代生物标志物，目前正在研究中，初步结果报告为“有希望”。

我们试图回顾目前关于NMIBC患者监测中使用的尿液生物标志物的文献，以通过临床视角讨论最近的发现，并创建一个最新的参考点。

表1 II-IV期和II-III期标志物的性能及其在临床实践中监测非肌层浸润性膀胱癌患者的实际作用总结

PPV阳性预测值，NPV阴性预测值  A基于国际准则的建议

III-IV期标志物核基质蛋白

22（NMP22）核基质蛋白

是细胞核 的结构部分，为细胞核形状提供支持。已发现该家族的成员 NMP22 在恶性尿路上皮细胞中比正常尿路上皮细胞升高，并且由于细胞凋亡而在尿液中释放。已经开发了两种检测方法来检测尿液中NMP的存在。第一种，NMP22BC是一种定量的Elisa测试;NMP22膀胱Chek是一种定性床旁（POC）检测[16]。 与试验类型（定性或定量）无关，一项纳入7项研究（含4384例既往接受过BCa治疗的患者）的汇总分析显示，所有研究的敏感性和特异性分别为69%（范围50-85%）和81%（范围46-93%）[17]。 14项研究报告了NMP22膀胱Chek的性能，15项研究报告了NMP22BC（表2).根据分阶段方法，NMP22测试达到III期（独立确认研究）。最近发表的4项标记比较研究报道了定性试验检测Rec的敏感性较低（11-58%）[7，18-20]。相比之下，定量NMP22BC测试在连续尺度上测量，然后通过选择临界阈值（估计为10 ng / mL）转换为二分类变量。从生物学的角度来看，在该标记物的外观所代表的连续性的背景下，使用截止值没有多大意义，因此通常会导致整体准确性降低。事实上，NMP22膀胱Chek检测Rec的灵敏度水平非常差（26%），仅略高于NMP22BC在同一人群中[7]。然而，在决策曲线分析中，NMP22与肿瘤学结局相关;有人认为，该检查可能有助于在立即和延迟膀胱镜检查之间做出决策，具体取决于临床医生进行膀胱镜监测的阈值[21]。 膀胱肿瘤抗原 （BTA

）膀胱肿瘤抗原 （BTA

） 检测尿液中是否存在基底膜因子，这些因子在基质浸润期间从肿瘤细胞释放。BTA测试有两种测定：基于ELISA的定量测定（BTA TRAK）和定性POC测试（BTA统计）。 只有少数研究调查了BTA检测在NMIBC患者随访中的作用（表3).其中大多数是II-III期研究，尽管没有研究评估这些测试在决策过程中的价值。敏感性和特异性分别为54%-61%和74%-86%[23-25]。这些措施受到结石和“良性”泌尿生殖系统疾病等伴随疾病的影响[26]。Bell等人比较了不同生物标志物的性能，表明BTA STAT和BTA Trak均与RFS或无进展生存期（PFS）无关[19]。由于低敏感性和高假阳性结果率，不建议在临床常规中使用BTA检测。 ImmunoCyt

/uCyt+ImmunoCyt测试

是一种基于免疫荧光对肿瘤细胞抗原进行显微镜检测的免疫细胞学测定。ImmunoCyt 测试测量尿液中硫酸化粘蛋白和癌胚抗原糖基化形式的免疫细胞学表达。对于无痛性血尿患者，免疫细胞学可提高标准预测模型的诊断准确性，但临床和统计学意义显著[27]。 免疫细胞的敏感性和NPV率分别在62-85%和74-93%之间变化（表4).在942例患者中，Mian等发现敏感性随病理分级的增加而增加（G1为79.3%，G2为84.1%，G3肿瘤为92.1%）[28]。在一项前瞻性研究中，Bell等人发现免疫细胞与RFS或PFS均无关联[19]。该测试在显微镜下进行，需要训练有素且经验丰富的病理学家。已发现观察者间变异性是一个主要缺点。其益处的证据有限，导致该试验的使用频率较低[16]。 尽管性能差异很大，但一些研究表明 FISH 在特定临床场景中具有临床实用性。Seideman等人研究了FISH在既往BCa患者中的作用，这些患者在随访时细胞学和膀胱镜检查均呈阴性。在这种情况下，FISH 能够在中位随访 26 个月时预测疾病 Rec;FISH阳性患者的平均Rec给药时间为12.6个月，而FISH阴性患者的平均Rec给药时间为17.9个月（p=0.03）[15]。 其使用的另一种情况是存在不可疑的膀胱镜检查和模棱两可/非典型细胞学检查，或膀胱镜检查异常的患者，其中癌症的存在尚不清楚。在这些患者中，FISH可用作反射试验，以判断这些发现的意义[14]。两项前瞻性研究评估了FISH在非典型细胞学或膀胱镜检查中的作用[29]。在这些研究中，阳性 FISH 具有高 PPV，因此建议考虑活检、上尿路影像学检查或密切膀胱镜重新评估。Schlomer等报道的敏感性和NPV为100%[30]。事实上，基于这些研究和其他研究，指南特别推荐在这种情况下使用尿液标志物[31]。 就FISH的预测作用而言，Kim等人[32]报告了FISH在膀胱镜检查阴性和可疑细胞学检查的NMIBC患者中的预测作用，其中阳性FISH是多变量分析和Prog（HR 3.01;95%CI，1.10-8.21，p= 0.03）在单变量分析中。进一步表明，对于非典型细胞学检查和阴性或模棱两可的膀胱镜检查患者，因UroVysion阴性而决定省略膀胱活检具有成本效益，并且可能减少不必要的不良事件[33]。

II-III期标志物

膀胱监护仪

调查该测试性能的研究列于表中6.Cxbladder 监测测试基于对 BCa 患者尿液中显着增加的四种 mRNA 和另一种与非恶性疾病相关的 mRNA 的检测，包括用于减少假阳性结果。该标记面板旨在优化灵敏度。虽然这提高了该目标的试验性能，据报道灵敏度和NPV分别为93%和97%，但代价是特异性低[34]。在 Prog 高风险的复发性疾病中，敏感性达到 95%，只有 1.5% 的病例报告了假阴性结果。这些数据已成功通过外部验证[7]。该测试可能允许临床医生推迟或避免对接受监测的患者进行膀胱镜检查，这些患者患有Rec的风险较低。这可能会降低成本和潜在发病率，同时改善这些患者的生活质量。

膀胱癌测试（UBC

测试） 膀胱癌测试（UBC）有两种不同的测定方法。一种是基于ELISA的定量测定（UBC IRMA），而另一种是基于POC的定性测定（UBC Rapid）。这两种方法都检测尿液中细胞角蛋白8和18的存在，它们在肿瘤侵袭中起积极作用。敏感性和特异性分别为 12% 至 80% 和 77% 至 92%。据报道，当与细胞学检查联合使用时，UBC可使总体敏感性提高至77.4%，同时降低其特异性[20]。与其他标志物相反，UBC是一种即时检测，可在10分钟内获得结果，因此具有可能且无可争议的临床优势。然而，UBC检测在NMIBC患者随访中的临床效用仍然没有说服力。

I-II期标志物

XPERT BC 监测仪 XPERT

膀胱癌 （BC） 监护仪是一种基于 mRNA 的尿标志物检测，专为 BCa 监测而开发。它通过实时荧光定量 PCR 测量五种不同靶 mRNA（ABL1、CRH、IGF2、UPK1B 和 ANXA10）的水平。这些mRNA与细胞增殖和存活，信号转导和对神经内分泌应激的反应有关。该测试的优点主要与其快速性有关（<2分钟的动手样品制备和约90分钟的总PCR时间）。最近报道了XPERT BC试验的首次结果[35]。本研究在常规随访期间共收集了140例有NMIBC病史的患者的155份尿液样本。该测试显示，在总体敏感性（84 vs 33%）和NPV（93 vs 76%）方面明显优于尿细胞学，而总体特异性在测试之间没有差异（91 vs 94%）。此外，虽然XPERT BC监测仪在高级别肿瘤患者中的敏感性为100%，但在低级别疾病患者中（77%），它仍然相对较高（与细胞学相比）。这些发现令人鼓舞，并要求前瞻性试验在测试的验证过程中继续进行。 可溶性FAS

可溶

性 FAS（sFAS）是由BCa细胞释放的抗凋亡蛋白，保护它们免受宿主抗肿瘤活性的影响。它们通过血清和尿液释放，在那里可以通过ELISA检测和测量。Svatek等人测量了188例有BCa Rec风险患者的sFAS水平[36]。较高水平的sFAS与肿瘤分期≥T1、阳性尿细胞学结果和较高的NMP22水平相关。sFAS比NMP22更具特异性，并且能够预测细胞学阴性患者中BCa的存在，这表明sFAS可能有助于补充细胞学。在多变量分析中，sFAS水平预测了肿瘤（OR 3.1，CI 95% 1.6-5.9）和侵袭性分期（OR 3.7，CI 95% 1.3-10.9）的存在。Yang及其同事证实了这些结果，他们发现sFAS水平是RFS的独立预测指标（HR 1.4，95%CI 1.1–1.9）[37]。然而，sFAS测定在引入临床护理之前仍需要完善和标准化。此外，还需要进一步的大型、前瞻性、多中心III期试验。 透明质酸

透明

质酸 （HA）是一种非硫酸化的糖胺聚糖，参与细胞粘附和增殖，促进肿瘤转移，并已被证明在多种肿瘤中升高。它被透明质酸酶（HAase）降解成促进血管生成的小片段[16]。已发现 HA 和 HAase 在 BCa 患者的尿液中升高;使用酶联免疫酶抑制剂和RT-qPCR进行测量[38]。Lokeshwar等人[25]对来自70名BCa患者的225份尿液样本进行了HA-HAase测试。敏感性、特异性、PPV和NPV分别为91%、70%、92%和67%。在这项研究中，与BTA统计测试相比，HA-HAase测试表现出更好的性能。然而，迄今为止，这是唯一一项专注于HA测试在NMIBC患者随访中的作用的已发表研究。

Survivin

Survivin是一种抗凋亡蛋白，几乎完全由恶性上皮表达，其抑制细胞凋亡，促进细胞增殖，并诱导/增强血管生成。Shariat等人[39]评估了117名接受膀胱镜检查的BCa患者和92名对照的排尿样本中的存活素和NMP22水平。与NMP22和尿液细胞学相比，Survivin具有更高的敏感性（64%），特异性（93%），PPV（92%）和NPV（67%）。此外，存活素水平越高，组织学分级更晚期的风险增加[40]。虽然这些发现很有希望，但这是唯一一项已发表的研究，评估尿生存素在NMIBC随访中的作用。此外，由于其低线性，该测定仍处于实验阶段，需要进一步开发和标准化。 端粒酶端粒 酶是一种核糖核蛋白，在染色体末端合成端粒，从而确保基因组稳定性。包括BCa在内的几种肿瘤显示出端粒酶亢进，可保护癌细胞的染色体，从而产生潜在的永生[16]。一项研究探讨了端粒酶在既往诊断为NMIBC的患者中的作用[41]。Brems等人测量了123例BCa患者的端粒酶水平（12例癌症和111例随访），发现较高的端粒酶水平与Rec相关（敏感性和特异性分别为62%和84%），并且与单独的细胞学相比，端粒酶与细胞学相结合导致敏感性增加，但诊断特异性降低。端粒酶活性缺乏特异性使其成为价值不大的生物标志物，假阳性率高。此外，端粒酶的测定仍需要标准化和验证。 成纤维细胞生长因子受体3（FGFR3）

和甲基化生物标志物

已发现约70%的低级别NMIBC携带成纤维细胞生长因子3（FGFR3）基因突变[42]。由于这种突变似乎能够识别预后良好的患者亚组[43]，因此其分析不仅可以作为生物标志物，用于检测低级别癌症随访期间的复发，还可以识别进展风险低的患者。Zuiverloon等人测定了200例低级别NMIBC患者的FGFR3突变状态[44]。该测定法检测伴随复发的敏感性为 58%，而FGFR3 阳性检测与随访期间复发风险增加 3.8 倍相关。 一些研究已经探索了不同DNA甲基化基因作为尿液生物标志物在监测环境中的作用。实际上，DNA甲基化的变化是稳定的，往往发生在致癌早期，并且可以在尿液释放的细胞中检测到。甲基化生物标志物的性能似乎因研究而异。Su等分析了90例NMIBC患者368份尿液样本中6种标志物的DNA甲基化水平，报道其敏感性和特异性分别为89%和97%[45]。其他甲基化标志物也有类似的发现[46，47]。相反，其他研究并未证实这些有希望的发现：Abern等人开发了一种基于TWIST1和NID2甲基化状态的PCR测定。一项前瞻性监测试验报道的敏感性相对较低，为58%，特异性为66%[48]。基于这些结果，甲基化基因组合迄今为止还远远无法在常规临床实践中实施。 FGFR3状态和甲基化生物标志物的组合已经过初步测试，结果很有希望。Beukers等研究了FGFR3以及甲基化基因TERT和OTX1在977例NMIBC患者中的作用[49]。三种测定的组合检测到57%的Rec，特异性为59%。FGFR3在HG肿瘤中的诊断价值有限，反映了该亚组患者中其突变的百分比较低。研究发现 FGFR3突变可预测 Rec 随时间的变化：73% 的患者在FGFR3突变患者的假阳性尿液样本后 2 年内复发。同样，FGFR3突变联合3重甲基化检测在检测肿瘤复发方面的敏感性为79%，特异性为77%[50]。最后，将FGFR3突变状态与一组DNA甲基化标志物（HS3ST2、SEPTIN9和SLIT2）的甲基化测量相结合，检测复发性肿瘤的灵敏度/特异性/NPV分别为94.5%/75.9%/98.5%[51]。FGFR3突变和DNA甲基化标志物的联合分析对于NMIBC患者的风险分层和监测环境可能很有价值，为有希望的无创尿试验提供了基础。

血管生成标志物

血管 内皮生长因子（VEGF）与肿瘤血管生成有关，并由BCa细胞在尿液中分泌。ELISA可检测和测量。既往NMIBC患者的尿VEGF水平升高与RFS较差有关[52]。然而，这些初步数据和VEGF在监测环境中的作用仍有待证实。

其他

DNA 微卫星是由DNA错配修复失败引起的短串联DNA重复序列，因此参与肿瘤细胞转化。它们已被研究为泌尿标志物[53]。然而，低敏感性和特异性（分别为58%和73%）不足以推荐其在临床实践中的实施。 最后，其他几种在研生物标志物，如Ki-67、纤连蛋白、CD44抗原和BCa细胞代谢物被认为与BCa的存在有关，并已在BCa检测中进行了研究[54]。然而，它们在BCa监测中的作用仍未得到调查或初步调查。 转到：

用于预测卡介苗反应的尿液生物标志物

所需的性能标准

在这种特定情况下，尿液标志物的目标是预测BCG治疗是否有效并监测其有效性。

根据研究质量评定的尿液标志物——根据分阶段方法

BCG疗效似乎取决于产生适当免疫应答的能力，主要包括CD4+T细胞和CD8+细胞毒性T淋巴细胞[55]。膀胱内BCG的治疗抗肿瘤作用涉及尿路上皮细胞（包括BCa细胞）和免疫系统细胞的相互作用活性。BCa细胞能够通过吞噬作用和巨胞作用内化BCG。在此事件之后，BCa细胞直接分泌免疫激活效应物，例如趋化因子和细胞因子（即IL-6，IL-8，GM-CSF和TNF）。此外，BCa细胞是功能性抗原呈递细胞，将BCG抗原呈递给CD4 + T细胞。BCa细胞最终被细胞毒性免疫细胞、可溶性因子的分泌和BCG的直接作用杀死[56]。

III-IV期标志物

根据AUA/SUO指南，“临床医生可以使用生物标志物来评估对膀胱内BCG的反应（UroVysionFISH）并判断模棱两可的细胞学检查（UroVysionFISH和ImmunoCyt®）”[14]。据报道，在最后一次BCG滴注后6周进行UroVysion可预测BCG失败（疾病持续性或Rec），无论是尿细胞学阳性患者还是非确定性细胞学检查患者[57]。在基线（BCG之前），6周（最后一个BCG诱导周期之前）和3个月（第一次监测膀胱镜检查之前）连续测量UroVysion获得的异常结果与Rec和Prog显着相关。提出术语“分子BCG失败”来定义FISH结果异常且首次膀胱镜检查阴性的患者[58]。然而，这一概念仍有待验证。®®

II-III期标志物

可以测量尿液中BCG诱导的细胞因子的存在和水平，并可能预测对BCG的临床反应。Kamat 等人 [59] 测量了 12 种尿细胞因子的水平，并计算了 BCG 治疗期间基线的变化，根据 9 种可诱导细胞因子 [IL-2、IL-8、IL-6、IL-1ra、IL-10、IL-12（p70）、IL-12（p40）、TRAIL 和 TNF-α] 开发了列线图，可以预测 Rec，准确率为 85.5%（95% CI 77.9-93.1）。此前，一些研究关注了尿IL-2水平在BCG治疗患者中的作用[60-62]。BCG给药后尿液中IL-2水平高与Rec风险增加有关。同样，BCG治疗后尿中IL-8和IL-18水平升高可预测RFS[63]。在临界阈值112pg/mL时，滴注BCG后2小时测得IL-8预测Rec的灵敏度为53%，特异性为89%，PPV为73%，NPV为77%[64]。最后，IL-6/IL-10比值能够预测中等风险患者的BCG反应和RFS，敏感性和特异性分别为83%和76%[65]。 参与BCG反应预测的生物标志物的建议作用总结在表中7.

表7预测非肌层浸润性膀胱癌患者膀胱内BCG反应的生物标志物列表

HR风险比、置信区间、PPV阳性预测值、NPV阴性预测值、CIS原位癌、NMIBC非肌层浸润性膀胱癌

结论

已经评估了许多尿液生物标志物，以预测NMIBC患者随访中的Rec和/或Prog。目前市售的尿液生物标志物检测性能不足，在临床实践中既不常规使用也不推荐。然而，其中一些可能在特定临床情况下有用，例如膀胱镜检查阴性和不确定/可疑的尿细胞学检查。此外，初步结果表明，尿液标志物如FISH可能有助于预测BCG反应。尽管如此，缺乏前瞻性的良好对照试验，需要提供高证据数据，然后才能将这些测试整合到临床使用中。

最近开发了几种新的生物标志物，目前正在研究中。尽管取得了令人鼓舞的结果，但其临床相关性仍有待确定。他们中的大多数还没有经历标记开发和测试过程的所有必要阶段。然而，人们对生物标志物的新兴趣正在增长，很可能在未来几年内，一代新的生物标志物将进入临床环境。