基于多中心转录组数据的前列腺癌预后标志物研究文献综述

1、前列腺癌遗传学相关研究

1.1.基因组测序结果：为进一步了解中国前列腺癌患者的遗传学特征，65例前列腺癌全基因组和转录组测序结果近期被公布，显示中国前列腺癌患者遗传学特征与白种人相似。其中23％的患者出现PCDH9基因突变，可能是一种新抑癌基因^[1]。同时发现PLXNAl基因过表达会促进肿瘤生长，并与肿瘤的生化复发、转移和不良预后相关。

1.2．DNA甲基化异常：DNA甲基化是近年来的研究热点，DNA甲基化常导致基因表达沉默，引起细胞癌变，抑癌基因表达受抑制。在PCa中，很多基因被发现有甲基化改变，包括DNA损伤修复基因如谷胱甘肽S转移酶pi;基因；肿瘤抑制基因如结肠腺瘤性息肉病基因(APC)、Ras相关区域家族蛋白1A基因(RASSF1A)以及维甲酸受体b基因(BAR-b)；细胞周期调控基因如细胞周期依赖性激酶抑制因子2A基因(CD．KN2A)；肿瘤浸润与转移相关基因，如上皮细胞钙黏蛋白基因(CDHl)、透明质酸受体(CD44)以及基质金属蛋白酶(MMPs)；激素应答基因及凋亡基因^[2]。目前存在的问题主要包括检测技术的优化、理想标志物的筛选、靶向药物的研发等。DNA甲基化是重要的表观遗传学过程，对前列腺癌中甲基化的研究可为前列腺癌的发病风险、早期诊断、靶向治疗及预后评估等

提供重要的临床应用价值。

1.3.MicroRNA的调控作用

与其它肿瘤如肺癌等类似，在前列腺癌中MicroRNA是表观遗传机制的关键影响因素，MicroRNA自身充当原癌基因或者抑癌基因的角色，同时也影响其它原癌基因或者抑癌基因的表达。MicroRNA与表观遗传相互作用调控，它通过表达上调或下调，与某些原癌基因、抑癌基因、凋亡相关基因相互作用，参与肿瘤的生成、发展和转移。^[3]

2．前列腺癌的早期诊断标识物的研究进展

前列腺特异抗原(PSA)用于临床前列腺癌诊断已有20余年，其在肿瘤检测、临床分期及预后监测等方面都发挥了一定的作用。然而PSA是否能用于前列腺癌的早期筛查和诊断仍存在着一些争议，其主要原因是良性前列腺增生(BPH)及前列腺炎等均会出现不同程度的PSA升高。另外已有研究表明仅约30％PSA异常的患者后通过穿刺和手术证实罹患了前列腺癌。^[4]因此，临床上需要更加特异的前列腺癌早期诊断分子标志物。

2.1．PSA异构体：前体PSA(p2PSA)是前列腺癌中具有特异性的PSA异构体。有研究表明，p2PSA和总PSA的比值(p2PSA／tPSA)升高具有更高的前列腺癌诊断效能。^[5]

2.2长链非编码RNA(lncRNA)：lncRNA是一段长度大于200bp，不翻译表达蛋白质的RNA片段。近年来，随着高通量测序技术的迅猛发展，越来越多的lncRNA被挖掘出具有生物学功能，并能作为疾病的诊断和分型的工具。如前列腺癌抗原3(PCA3)，肺腺癌转移相关性转录子1（ALAT1)。^[6]

2.3前列腺癌特异性的单核苷酸多态性(SNPs)：SNPs是指人群中2个相配对基因DNA序列的某一位点出现的差异和多态性，常常用于疾病相关遗传基因的定位、克隆和鉴定。SNPs前列腺癌领域具有重要的意义和价值，现已发现有50多个SNPs与高加索人群前列腺癌的发病相关^[5]。

2.4 融合基因：21号染色体上的TMPRSS2和ERG基因间的融合出现在50％以上的高加索前列腺癌人群中。除可在组织中检测到融合基因TMPRSS2-RG之外，研究发现有42％的局灶性前列腺癌患者的尿液中TMPRSS2．ERG的阳性率也显著上升，为TMPRSS2-RG作为无创性诊断标志物提供了有力的证据^[7]

3．前列腺癌的主要诊断方式

3.1PSA（前列腺特异性抗原）水平测量

PSA主要由前列腺导管上皮细胞分泌，是一种使精液液化的酶，在前列腺发生癌变或增生后，屏障被破坏，血清中PSA含量显著增长。PSA是现阶段早期前列腺癌诊断的重要指标，但特异性不高，部分其他前列腺病变也会引起PSA在血清中的升高，例如前列腺增生、炎症的存在、射精行为、直肠指诊和活检等。

3.2 DRE直肠指诊

DRE成本低，对操作条件要求低，简便可重复，是前列腺癌筛查较常用的方法，但由于其主要依靠操作者主观感受，且可探查区域小，所以漏诊率极高。

3.3直肠超声（TRUS）引导活检。

直肠超声可对前列腺解剖结构和健康状况进行直观判断，筛查出因癌变呈现低回声的恶性肿瘤，但特异性不高，低回声区域也有可能是前列腺增生、前列腺炎、前列腺组织纤维化等。为降低漏诊率，现临床采取8-14针的活检方案，甚至有24针的饱和活检方案。^[8]过多的穿刺针数也暴露了诸多缺点：接受TRUS引导活检增加产生危及生命的革兰氏阴性菌败血症的风险，降低败血症风险的抗生素的预防性给药又引起病人的额外不适和活检前的延迟；无法对整个腺体进行取样，设计忽略了前列腺前部和尾部，极端的超声探头和活检针刺激直肠疼痛神经，造成病人极大的痛苦；可能产生假阴性结果。未检出癌症的患者需要持续观测PSA水准并重复活检，增加并发症（尿路感染、尿潴留，败血症）风险。^[9]但由于其操作简便，重复性好，现在仍是临床常用诊断方法。

依赖非靶向方法易导致过度诊断（overdiagnosis）的出现。处于休眠期的癌细胞临床意义不大，增加了不必要的根治性手术和放疗。

3.4.多参数磁共振成像（MRI）和MRI引导的活检穿刺

现有MRI技术已较为成熟，对提升前列腺癌早期诊出率有重要意义，由于其可以对全身的器官进行评估，所以对病灶局部分期、侵及精囊情况及周围转移情况有重要参考意义，在对前列腺癌的分期中有重要价值。前列腺癌MRI检查和诊断共识（第二版）^[10]明确了MRI在前列腺诊断中的规范和要求，以及各序列的扫描参数和诊断价值，和相应分期的评分标准。现有报道也证实MRI对Pca的早期诊断准确率较高，孙博涵^[11]等在对60例患者的MRI诊断结果与病理诊断结果的对比中发现，MRI的诊断准确率高达97.32，特异性为88.47%，诊断结果较为准确。

现MRI技术引导的穿刺活检主要有三种：目视评估前列腺穿刺活检、MRI-TRUS融合指导穿刺活检和in-bore MRI靶向穿刺活检。这三种技术是目前研究热点，总体来说可以提高具有临床意义的癌症的检出率，降低过度治疗和过度诊断，显示了MRI在该领域中的前景，但其仍面临穿刺所带来的尿潴留和脓血症感染风险.

参考文献

[1] Ren S，wei GH，uu D，et a1．whole-genome and transeriptome se— quencing of prostate cancer identify new genetic alterations driving disease progression[J]．Eur Uml，2018，73(3)：322-339.

[2]詹媛,江锦良,罗庆丰.DNA甲基化与老年前列腺癌研究进展[J].中国老年学杂志,2016,36(13):3343-3345.

[3]涂健,张永胜.microRNA与前列腺癌关系的研究进展[J].中华病理学杂志,2018,47(5):388-390. DOI:10.3760/cma.j.issn.0529-5807.2018.05.019.

[4]熊家伟,王秀云,汪佳旭,等.前列腺癌诊断的最新进展[J].中华医学超声杂志（电子版）,2019,16(6):470-473.

[5]洪西,刘利杰.前列腺癌诊断标志物研究进展[J].临床泌尿外科杂志,2018,33(12):1012-1015

[6]于丹,勇逸欣,丁可, 等.前列腺癌非编码RNA1在前列腺癌诊断与鉴别诊断中的价值[J].临床与病理杂志,2019,39(8):1687-1691.

[7]丘佳明.前列腺癌中TMPRSS2-ERG融合基因作用机制的研究进展[J].临床与病理杂志,2017,37(11):2479-244.

[8]张文.经直肠多普勒超声对前列腺癌的诊断价值[J].智慧健康,2019,5(27):3-4.

[9]Derek J.lomas and Hashim U.Ahmed All change in the prostate cancer diagnostic pathway[J] Nature reviews,2020,(2).

[10]中华放射学杂志前列腺疾病诊疗工作组,中华放射学杂志编辑委员会.前列腺癌MRI检查和诊断共识(第二版)[J].中华放射学杂志,2018,52(10):743-750.

[11]孙博涵,张晶石.核磁功能成像在前列腺癌诊断中的临床应用[J].中国保健营养,2019,29(34):85.

研究内容

准备阶段：掌握R语言基本操作，为后续开展实验打好基础；下载TCGA数据库数据,熟悉其数据格式。

实验阶段：使用R语言整理TCGA数据，使用Studentrsquo;s t检验筛选差异表达基因和差异甲基化位点，并做FDR矫正。两者取交集作为诊断标识物，如果数量太多，考虑用代谢组学的方法，计算VIP值降维。

使用logstic回归算法分别用传统前列腺癌诊断标志物PSA和诊断标识物辅助PSA诊断，并作ROC曲线，利用ROC曲线进一步分析诊断标识物辅助PSA诊断的临床价值。

研究计划

2020年2月25日——3月01日 确定选题、收集相关资料

2020年3月01日——3月10日 收集资料，开展研究，形成写作提纲

2020年3月10日——3月20日 设计实验方案与撰写开题报告

2020年4月01日——5月15日 展开实验，深入研究，形成论文初稿

2020年5月15日——5月30日 论文修改、定稿、打印、答辩

特色与创新

前列腺癌已成为严重威胁我国男性健康的恶性疾病，65岁以上的老年人中，约30％患有前列腺癌，且许多患者确诊时已进入进展期，严重影响了患者的预后。目前临床确诊前列腺癌主要依靠血清前列腺特异性抗原（PSA）检测及经直肠超声引导下前列腺穿刺活检等。但PSA对PCa并无组织特异性，存在过度诊断与过度治疗等问题。因此，需要寻找更多高灵敏度和特异度的诊断标志物及预测模型，提高诊断准确性。本研究利用生物信息学，用R语言整理TCGA数据库，筛选出可作为诊断标志物的基因位点，很有可能在前列腺癌发生发展与预后评估中起重要作用，为前列腺癌前期诊断提供特异性和准确度更高的标识物，为降低前列腺癌病死率，提高前列腺癌诊出率提供可能。