基于四种肿瘤相关抗原自身抗体组合的前列腺癌及多癌种检测新策略

《British Journal of Cancer》：A panel of four autoantibodies to tumour-associated antigens in patients with prostate cancer and its potential for multi-cancer detection

本研究针对前列腺癌(PCa)早期诊断标志物不足的临床挑战，通过血清蛋白质组分析(SERPA)和癌症驱动基因筛选策略，鉴定出针对PIK3CA、SPOP、IF4H和HSP60的四种自身抗体(AAbs)组合。该panel在293例血清样本中显示出0.901的AUC值，在不同种族PCa人群和六种常见癌症（共445例样本）中均表现出良好检测潜力，为癌症早期诊断提供了新型血清学生物标志物。

　　

前列腺癌(PCa)作为男性第二高发恶性肿瘤，2022年全球新发病例达147万，死亡病例39.67万。尽管前列腺特异性抗原(PSA)筛查在一定程度上降低了前列腺癌的死亡风险，但其敏感性和特异性不足常导致过度诊断和不必要活检。美国预防服务工作组(USPSTF)因此对PSA筛查提出特定限制，这对高风险人群（如非洲裔和部分西班牙裔男性）尤为不利。寻找能够弥补PSA缺陷的新型血液生物标志物，成为当前前列腺癌研究的重要方向。

肿瘤发生过程中的抗原变化可被患者免疫系统识别，产生针对肿瘤相关抗原(TAAs)的循环自身抗体(AAbs)。这些AAbs不仅出现早、稳定性高，还能在临床诊断前数月甚至数年就被检测到，被誉为早期癌变的"报告分子"。然而单个AAb的诊断灵敏度有限，通过优化组合多个AAb有望突破这一瓶颈。德克萨斯大学埃尔帕索分校与洛马琳达大学的研究团队假设，前列腺癌中异常表达的蛋白质（过表达蛋白或驱动基因相关蛋白DRPs）可能触发免疫反应产生相应AAbs，这些AAbs可作为无创诊断的生物标志物。相关研究成果发表于《British Journal of Cancer》。

研究团队采用多技术联用策略，首先通过血清蛋白质组分析(SERPA)筛选三个前列腺癌细胞系(PC3、22RV1、LNCaP)中的过表达蛋白，同时基于IntOGen等数据库的生物信息学分析筛选前列腺癌相关驱动基因。随后通过酶联免疫吸附试验(ELISA)检测293例血清样本（203例PCa患者、90例正常对照）中29种候选TAAs对应AAbs的水平，并利用逻辑回归(LR)、支持向量机(SVM)和随机森林(RF)三种算法构建最优诊断组合。该研究还纳入不同种族人群（西班牙裔21例、欧裔100例、非裔59例）验证panel的普适性，并在13例患者手术前后系列血清及六种常见癌症（共445例样本）中评估其临床应用潜力。最后通过免疫组化(IHC)验证关键TAAs在前列腺癌组织中的表达。

候选TAAs筛选

通过SERPA技术从三个前列腺癌细胞系中鉴定出14个过表达蛋白，其中HSP60、ENO1和PDIA1在全部细胞系中均被识别。

驱动基因分析从三个数据库筛选出15个高频突变基因，TP53和SPOP突变率最高。功能富集显示这些基因显著富集于前列腺癌通路并形成紧密的蛋白互作网络。

AAbs表达谱特征

ELISA检测显示19种AAbs在PCa患者血清中水平显著高于正常对照，其中14种AAbs阳性率存在显著差异。来自SERPA策略的HSP60 AAb表现最佳（AUC=0.833），而驱动基因策略筛选的PTEN、SPOP和PIK3CA对应AAbs也显示出优异诊断性能（AUC分别为0.810、0.799和0.792）。

四AAb诊断组合构建

通过三种机器学习算法比较，逻辑回归模型筛选出包含PIK3CA、SPOP、IF4H和HSP60的最优四AAb组合。该panel在训练集和验证集中AUC分别为0.913和0.901，灵敏度65.7%，特异性96.2%。

种族亚组分析显示，PIK3CA AAb在西班牙裔和非裔患者中频率显著高于欧裔，IF4H AAb在西班牙裔中频率最高，提示AAb反应存在种族差异。

多癌种检测潜力

在六种常见癌症中，除肺癌外其余五种癌症（肝细胞癌HCC、结直肠癌CRC、胃癌GC、乳腺癌BC、宫颈癌CC）均显示显著升高的AAb水平。SPOP AAb在CRC中表现最佳（AUC=0.935），PIK3CA AAb在HCC中AUC达0.920，表明该panel具有多癌种检测潜力。

组织表达验证

IHC证实PIK3CA和SPOP在前列腺癌组织中高表达，而在良性增生、癌旁及正常组织中表达缺失或低下。人类蛋白质图谱数据库显示HSP60和IF4H同样在前列腺癌组织中高表达，与血清AAb水平形成对应。

本研究通过多组学策略证实，前列腺癌中异常表达的蛋白质（包括过表达蛋白和驱动基因相关蛋白）具有改变免疫原性的能力，可触发特异性自身抗体反应。构建的四AAb组合不仅在前列腺癌检测中表现出高精度，在不同种族人群和多种癌症中均显示应用价值，为癌症早期诊断提供了新型无创工具。特别值得注意的是，PIK3CA、IF4H和HSP60三种AAb与PSA无显著相关性，可作为PSA的互补指标增强诊断效能。虽然SERPA技术存在膜蛋白分离困难、重复性挑战等局限，但本研究建立的AAb-TAA系统为前列腺癌的免疫诊断奠定了坚实基础，未来需在前瞻性队列中进一步验证其临床转化价值。