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随着人口增长和老龄化程度加剧,我国肿瘤患者发病率和死亡率持续走高。肿瘤已然成为严重威胁人们健康的主要问题之一。
据中国癌症中心数据显示,恶性肿瘤死亡占居民全部死因的23.91%,且近十几年来恶性肿瘤的发病死亡均呈持续上升态势,近10多年来,恶性肿瘤发病率每年保持约3.9%的增幅,死亡率每年保持2.5%的增幅,估计目前每年新增肿瘤患病人数已突破400万人。
肿瘤具有高死亡率、高转移率和高复发率,是危害人类健康的重大疾病!
惧怕吗?恐惧吗?但是我们不能因此就被它吓倒!要去面对!
怎么面对呢?
找到一种能够反映和监测肿瘤的发生、发展,判断肿瘤的预后和复发的方法。
肿瘤标志物由肿瘤组织或宿主对肿瘤的反应产生的,常见的有癌 胚蛋白、肿瘤抗原、酶类标志物、激素、糖类、抗原等,对早期检出肿瘤具有重要意义。监测肿瘤标志物水平变化是评估肿瘤治疗效果的重要方法。在肿瘤早期阶段开展快速、有效的检测是十分必要,不仅可以达到早发现、早治疗的目的,还以改善患者就医体验。
由于不同的肿瘤标志物检测方法具有各自不同的要求与特征,今天就由我来对目前临床上常用的几种肿瘤标志物检测方法的最新研究进行分析与总结。
二、常见的肿瘤标志物检测方法:
①免疫学方法
②生物传感器
③蛋白组学技术
④分子生物学方法
⑤液体活检等。
1、放射免疫分析
放射免疫分析是一种传统的检测肿瘤标志物的方法,是将放射性核素检测技术与抗原抗体结 合特异性的特点相结合,来定量微量物质。目前已逐渐被其他检测方法取代。
目前放射免疫分析多使用放射性核素125I,替代了3H和14C而被广泛使用。
◆优点:具有高灵敏度、易于商品化等优势。
◆缺点:试剂盒使用寿命短、有放射性污染风险等。
2、化学发光免疫分析
化学发光免疫分析是目前常用和较为成熟的肿瘤标志物检测技术。
自1928年德国化学家Albrecht发现鲁米诺的化学发光特性后,后来又将化学发光技术与微芯片电泳化学发光(microchip-electrophoresis chemiluminescence,MCE-CL)等技术联合使用,到最近又基于金属及金属复合物、磁性纳米颗粒、量子点等催化发光底物的无酶免疫系统不断发展,将电化学技术和化学发光相结合检测肿瘤标志物,兼具了化学发光的高灵敏度和电化学的时间、空间可控性的优点。
◆优点:效率高、灵敏度高、快速、线性范围广、仪器结构简单、自动化程度高、适合小型化、无放射性危害等
◆最新研究:有研究人员以CuS纳米粒子作为过氧化物酶模拟物,设计了一种新型的无标记化学发光 (chemiluminescence,CL)免疫方法测定甲胎蛋白,与基于酶标的CL免疫测定法相比,提出的无标记测定模式更简单、价廉、快速。采用无标记的CL免疫测定法测定甲胎蛋白的线性范围为0.1~60 ng / mL,检出限为0.07 ng / mL,且此CL免疫测定系统显示出良好的特异性、可接受的重复性和良好的准确性。
3、酶联免疫吸附试验
酶联免疫吸附试验是一项临床上已普及的检测技术,通过底物使酶显色来达到检测目的。通过采用不同的酶联免疫吸附试验策略,来开发肿瘤标志物检测试剂盒。
酶联免疫吸附试验被开发后其检测系统得到不同的优化,
凝集素及生物素-亲和素系统:在酶联免疫吸附试验中的应用大大增强了其检测的敏感性,荧光素酶夹心酶联免疫吸附试验系统:使检测的敏感性不断增强。
◆优点:不仅适用于对单一分析物的测定,在多个分析物同时存在时,同样具有良好的适用性。
◆最新研究:越来越多的研究 集中于开发具有酶样活性的模拟酶。部分研究人员以Cu2+作为助催化剂,利用Cu2+/Ag-AgI复合物作为催化剂具有在可见光下使3,3´,5,5´-四甲基联苯胺(3,3´,5,5´-tetramethylbenzidine,TMB)颜色产生变化的特性,构建了夹心型比色法,通过监测TMB溶液的颜色变化以定量癌胚抗原的水平。
4、免疫传感器
将特异性免疫反应与生物传感技术相结合形成的生物传感器,其生物识别部分来自抗原与抗体的特异性识别和结合作用,通过理化换能器和信号放大装置将生物信号转变为电信号用于检测。
目前,免疫传感器大部分处于试验阶段,正向高通量、商品化发展,以满足临床大样本检测的要求,随着技术的不断成熟,有望成为肿瘤标志物的新型检测手段。
◆优点:灵敏度高、操作方便、设备简单、成本低、可实现实时动态检测等优势。
◆最新研究:主要集中在利用金属纳米材料、纳米合金、碳纳米材料、聚合物复合材料等特殊性能来构建免疫传感器。下面简单做一下介绍。
①利用金属纳米材料来构建免疫传感器。
利用特性:独特的光学、电子和催化特性。例如:多孔铂纳米颗粒较大的表面积和较强的导电性;PdPt 纳米笼优异的催化性能及高负载能力
研究人员使用多孔铂纳米颗粒和PdPt纳米笼同时测定肿瘤标志物癌胚抗原和甲胎蛋白,通过对其增强和放大响应信号,实现了对双重分析物的灵敏测定。
②使用纳米合金材料来构建免疫传感器。
利用特性:具有更好的生物相容性、具有更强的协同作用。
优点:放大传感器催化性能、可以提供更丰富的催化反应活性位点。
研究人员以石墨烯片和多壁碳纳米管作为传感平台,组成纳米复合物修饰电极,来测定肿瘤标志物潜伏膜蛋白-1。
③使用碳纳米材料来构建免疫传感器。
利用特性:良好的力学性能、较高的化学稳定性、特殊的电学性质、优异的机械性能和良好的导热性。
优点:响应速度快、电子传递速率高、负载量大、吸附性好、催化活性等优点。
研究人员研制了以双层酶修饰碳纳米管作为标记的夹心型免疫传感器,利用层层自组装技术将辣根过氧化物酶装配到多壁碳纳米管上,实现了信号放大,为临床分析的超灵敏检测提供了有力的支持。
④使用聚合物复合材料来构建免疫传感器。
利用特性:良好的氧化还原性能,
优点:因聚合物复合材料掺杂带来的半导体或导体性质,其活性可被调节,掺杂/去掺杂的可逆过程使其可检测不同的分析对象,扩大了检测范围。
研究人员用聚多巴胺-PB2+(PDA-Pb2 +)纳米复合材料作为氧化还原体系,用壳聚糖-金纳米复合材料涂覆电极,对癌胚抗原进行敏感性的电流分析。
5、蛋白组学
以蛋白质为核心,对蛋白质的表达模式和功能模式进行研究。
目前被广泛用于临床肿 瘤学研究,为肿瘤标志物的研究提供了良好的平 台,但同时具有检测成本昂贵、对技术人员操作 要求高等缺点。
◆优点:蛋白组学技术具有高通量、 微型化、自动化的优势,
◆最新研究:
蛋白质芯片是近十年来新兴的分析技术,即在支持物表面排列蛋白质探针以捕获目标蛋白,再通过检测器进行定性或定量分析。临床上常用利用蛋白质芯片来研究蛋白质与蛋白质之间的相互作用以及最重要的筛选和寻找肿瘤标志物。
研究人员设计了一种蛋白质芯片,使用胶体纳米金标记葡萄球菌属蛋白A作为指标,应用免疫金银染色增强技术扩增检测信号,此蛋白质芯片可在不存在交叉反应的情况下检测乙型肝炎病毒抗体和丙型肝炎病毒抗体,并可在40 min内提供结果,速度相对酶联免疫吸附试验等方法更快。
6、分子生物学方法
检测肿瘤标志物的分子生物学方法包括聚合酶链反应(polymerase chain reaction,PCR)、荧光原位杂交技术(fluorescence in situ hybridization,FISH)、逆转录PCR、单链构象多态性 (single-strand conformation polymorphism,SSCP)、多种测序技术等。
目前PCR是被广泛使用的一种简单、敏感、高效、特异和快速的,能在体外扩增DNA的技术。如逆转录PCR被用于口咽癌、结直肠癌、前列腺癌、肺癌等多种肿瘤的检测;甲基化特异性PCR是一种检测特异位点甲基化的技术,研究发现甲基化特异性PCR对于胃癌标志物的检出率高于逆转录PCR。
◆优点:具有高通量,特异性强、敏感性高等优势,
◆缺点:价格昂贵、检测周期长等缺点。
◆最新研究:研究人员以标记的特异寡聚核苷酸片段作为探针,根据核酸碱基配对原理,将标记的探针与单链核酸片段配对,在荧光显微镜下观察目标序列的分布,在肿瘤生物标志物检测和个体化医疗方面具有重要意义。
7、液体活检
液体活检指通过对血液样品等非固体生物组织的采集,检测生物标志物,对全身进行肿瘤分析。以实现疾病的分子鉴定,协助临床早期诊断、准确预后、个性化治疗以及疾病监测的方法。
◆优点:采样简单、成本低廉、早期筛查、克服了肿瘤的时空异质性、灵敏度高、结果更具代表性、操作简便、可实时监控等
◆缺点:价格昂贵、检测标准不统一、缺乏对结果的临床解读、技术还存在一定的局限性、下游技术不完整等。
◆最新研究:CTC检测目前主要使用的是免疫细胞化学方法,但CTC 极低的丰度及其异质性使其面临着技术挑战。ctDNA检测主要采用分子生物学方法,但ct DNA 具有易降解、含量低等缺点,为精准检测带来困难。外泌体检测在肿瘤诊断方面显示出良好的应用前景,是具有发展潜力的诊断方法,但其提取及操作尚无统一流程,检测系统有待进一步完善。
8 总结 肿瘤标志物作为临床上肿瘤辅助诊断、治疗 参考以及预后判断的重要指标,目前在应用上愈 发广泛,临床对检测技术的要求也不断发展。不 仅有大量灵敏度或特异性更高的标志物被发现, 而且在检测方法上也紧跟临床工作需求而不断发 展。不同检测方法均有其优势与不足,如何对不 同方法进行整合,提高肿瘤标志物的检出能力, 是研究者们需关注和探索的问题。能够在肿瘤早 期检出低含量肿瘤标志物,永远是临床肿瘤诊断 的主要需求。不管使用何种材料,使用何种方 法,提高检测的敏感性和特异性及稳定性永远是 肿瘤标志物研发所追求的目标。
肿瘤标志物的检测对于肿瘤的预防、早期诊断与鉴别诊断、辅助肿瘤分类、疾病监测、指导治疗和预后判断有重要作用,可有效弥补其他医学技术对肿瘤诊断、治疗及预后判断的不足。
与传统诊断肿瘤的方法(病理组织活检、MRI、CT、B超、X线胸片、内镜检查)肿瘤标志物检测具有操作便捷、标本易获取、非侵入性、价格低廉、易于动态监测疾病等优点。对肿瘤早期检测具有重要意义。
通过对不同的肿瘤标志物检测方法的整合,相信大家已经对其发展有了更深的认识!如何更好的贴合临床的发展与需求、如何更早检测出肿瘤、如何更精确的诊断出肿瘤是肿瘤标志物检测方法的初衷与追求。
本文为原创文章,属医家小二首发,作者:简川,感谢作者来稿!为尊重作者版权,未经授权请勿转发。
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