《Genes》：Advancing Precision Oncology: The Role of Molecular and Genetic Markers in Liquid Biopsy for Urogenital Cancers
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液体活检已成为精准肿瘤学中最有前景的方法之一，能够实现微创、实时的肿瘤分子表征。尽管证据不断积累，其在泌尿生殖系统癌症中的临床效用仍未充分界定。肿瘤生物学、检测灵敏度及肿瘤来源材料可获得性的差异限制了对其在各类恶性肿瘤中诊断、预后和预测价值的评估。本综述总结液
液体活检已成为精准肿瘤学中最有前景的方法之一，能够实现微创、实时的肿瘤分子表征。尽管证据不断积累，其在泌尿生殖系统癌症中的临床效用仍未充分界定。肿瘤生物学、检测灵敏度及肿瘤来源材料可获得性的差异限制了对其在各类恶性肿瘤中诊断、预后和预测价值的评估。本综述总结液体活检的生物学基础，并评估其在前列腺癌、膀胱癌、肾细胞癌、睾丸癌和阴茎癌中当前及新兴的临床应用。特别强调其在分子肿瘤表征、风险分层、治疗选择、治疗反应与耐药监测以及微小残留病灶（MRD）检测方面的潜力。当前证据表明，液体活检可为组织活检提供补充信息，尤其是通过实现重复采样和纵向监测肿瘤演化。当组织获取困难或需要动态分子评估时，其临床价值似乎最为相关。然而，重要局限性包括特定恶性肿瘤中肿瘤来源材料水平低、方法学异质性及前瞻性验证不足。目前应将液体活检视为组织活检的补充而非替代方法。进一步的技术进步、方法学标准化和前瞻性临床验证可能促进其更广泛地整合入临床实践，并支持泌尿生殖系统癌症更精确的诊断、治疗监测和个体化管理。
1. 引言：泌尿生殖系统肿瘤（包括前列腺癌（PCa）、膀胱癌（BCa）和肾细胞癌（RCC）等）具有显著分子异质性和耐药克隆演化，组织活检仅提供静态快照且侵入性限制时空异质性评估；液体活检基于循环肿瘤DNA（ctDNA）、游离DNA（cfDNA）、循环肿瘤细胞（CTC）、细胞外囊泡（EV）和循环微小RNA（miRNA），结合下一代测序（NGS）和数字液滴PCR（ddPCR）提高低丰度变异检测，本文评估其在前列腺、膀胱、肾、睾丸和阴茎癌中早期检测、治疗监测、耐药突变和MRD的应用。
2. 液体活检的生物学基础
2.1 游离DNA：cfDNA主要来自凋亡和坏死，肿瘤来源部分为ctDNA；总cfDNA不具肿瘤特异性，受组织损伤、炎症和治疗毒性影响；片段组学和DNA甲基化具早期检测与风险分层潜力。
2.2 循环肿瘤DNA：ctDNA携带点突变、拷贝数变异、重排和甲基化改变，浓度与肿瘤负荷、分期和转移相关；ddPCR和NGS可检测低频变异，用于治疗监测、耐药识别和MRD，连续检测可早于影像发现分子复发。
2.3 循环肿瘤细胞：CTC为完整恶性细胞，可进行表型、基因组、转录组和功能分析，与预后不良相关；单细胞水平评估形态、基因表达和蛋白标志物；稀有、异质及方法未标准化限制应用。
2.4 外泌体：30–150 nm EV携带DNA、RNA、蛋白、脂质和代谢物，介导细胞间通信并促进肿瘤生长、血管生成、免疫调节、侵袭和转移；脂双层保护核酸蛋白，稳定性优于ctDNA，用于诊断、预后和治疗监测。
2.5 微小RNA：miRNA为18–25 nt非编码RNA，转录后调控基因表达；循环miRNA稳定且具组织特异性，与泌尿生殖系统肿瘤检测、侵袭性、复发和治疗反应相关；外泌体miRNA在部分情形可补充甚至优于ctDNA用于复发和MRD检测，尤其PCa。
3. 精准肿瘤学中的临床应用
3.1 早期检测：ctDNA、cfDNA片段、DNA甲基化、外泌体货物和循环miRNA可在症状出现前检测肿瘤相关分子改变；尿液和血浆标志物在BCa、PCa和RCC早期检测中显示潜力，肿瘤特异突变和表观改变可提高敏感性并减少侵入性操作。
3.2 治疗监测：系列ctDNA水平变化常与疗效相关并可早于影像显示反应或进展；CTC计数和外泌体标志物亦支持纵向监测。
3.3 耐药突变的识别：治疗压力下肿瘤积累新基因组改变；液体活检可重复分子谱分析；PCa中AR-V7和DNA损伤修复相关改变，BCa和RCC中ctDNA可揭示耐药机制并支持治疗调整。
3.4 微小残留病灶：高灵敏ctDNA可检测手术或系统治疗后残留，常早于影像复发数月；BCa中ctDNA和尿液肿瘤DNA可预测根治性膀胱切除后复发；文中提及FDA批准Signatera CDx指导辅助atezolizumab用于ctDNA-MRD阳性肌层浸润性膀胱癌（MIBC），但限定特定检测、采样和治疗情形。
4. 前列腺癌：PCa分子异质性显著，PSA、Gleason Grade Group和影像分期对动态分子改变解释有限；液体活检重点包括AR-V7、同源重组修复（HRR）基因BRCA1/BRCA2/ATM及PTEN/PI3K/AKT通路。4.1 PTEN：PTEN负调控PI3K/AKT/mTOR，约20%原发肿瘤缺失并为去势抵抗性前列腺癌（CRPC）驱动；EV可包装PTEN蛋白，PTEN loss预测AKT抑制剂如ipatasertib选择，需考虑人群遗传异质性。4.2 BRCA1/2：BRCA1/2为HRR关键基因，BRCA2最常见，双等位失活BRCA2、BRCA1或ATM可达20%，转移性疾病胚系HRR改变约12–13%；BRCA2缺陷与侵袭性、生化复发和总生存（OS）较差相关，并预测聚(ADP-核糖)聚合酶（PARP）抑制剂和铂类获益；血浆ctDNA与组织BRCA1/2检测高度一致，但低患病率限制其单独诊断价值。4.3 AR-V7：AR-V7缺乏配体结合域并组成性激活AR信号，是CRPC对雄激素剥夺治疗（ADT）和雄激素受体信号抑制剂（ARSI）耐药的主要驱动；CTC免疫细胞化学或RNA检测与PSA反应降低、无进展生存（PFS）和OS较差相关，并预测紫杉类获益；PRESIDE显示AR-V7联合ctDNA改善恩扎卢胺耐药分层，但缺乏标准化和前瞻验证，尚未常规应用。4.4 ATM：ATM是DNA损伤反应中心，胚系致病变异约0.5–1%，终身PCa风险增加4.4倍，CRPC中约5–8%；ATM突变肿瘤对PARP抑制剂反应低于BRCA2缺陷，连续ctDNA可监测耐药并指导ATR抑制等策略。4.5 细胞外囊泡：EV保护并运输肿瘤来源核酸、蛋白和代谢物；PCA3、TMPRSS2:ERG、miR-21、miR-141、miR-375、survivin和AR-V7转录本具诊断、预后和预测价值，EV DNA与组织高度一致；ExoDx Prostate (IntelliScore)为临床验证试验，约90%敏感性和89%阴性预测值并纳入NCCN；尿液因解剖接近和直肠指检（DRE）后前列腺来源EV增加而受青睐，但受个体变异、尿调蛋白和微生物干扰；血浆EV受脂蛋白、血小板和cfDNA干扰；前分析变量影响显著，MISEV2023和SPREC推荐标准化，方法异质性仍限制转化。
5. 膀胱癌：BCa分子异质，非肌层浸润性膀胱癌（NMIBC）占70–75%且经尿道切除后50–70%复发，膀胱镜侵入昂贵，尿细胞学对低级别肿瘤敏感性有限；尿液液体活检可检测TERT、FGFR3和TP53等改变。5.1 FGFR3：FGFR3为受体酪氨酸激酶（RTK），激活突变S249C、Y373C、R248C、G370C导致配体非依赖激活，低级别乳头状NMIBC富集且超过半数NMIBC；ctDNA/尿液肿瘤DNA（utDNA）NGS可非侵入监测和早期发现耐药，但融合检测敏感性受限；therascreen FGFR RGQ RT-PCR Kit为FDA批准的福尔马林固定石蜡包埋（FFPE）组织伴随诊断而非液体活检；FGFR抑制剂耐药涉及二次突变、旁路激活和异质性。5.2 TERT：TERT启动子突变见于60–80% BCa，热点C228T和C250T导致TERT表达和端粒酶激活，早期出现；尿液检测敏感性约52–82%、特异性达99%，可早于诊断多年；治疗后持续突变与复发风险增加相关，可辅助膀胱镜监测。5.3 TP53：TP53改变富集于MIBC和高分级肿瘤，与基因组不稳定、进展、转移和不良结局相关；血浆ctDNA和utDNA可非侵入检测，连续ctDNA用于MRD、疗效和早期复发；根治性膀胱切除后ctDNA阳性与复发强相关，治疗中ctDNA清除预示良好反应。5.4 RNA生物标志物：mRNA、miRNA和长链非编码RNA（lncRNA）反映肿瘤动态生物活动；尿液RNA非侵入，Xpert Bladder Cancer Monitor检测ABL1、CRH、IGF2、UPK1B和ANXA10五基因，Cxbladder用于血尿诊断和治疗后监测；miR-21、miR-145、miR-126和miR-200家族及lncRNA HOTAIR、MALAT1、TUG1具潜力；样本质量、RNA分离、方法标准化和BCa异质性限制应用。5.5 蛋白质生物标志物：NMP22、BTA和CYFRA21-1用于诊断和复发监测，但尿路感染、炎症和血尿可致假阳性，临床使用受限。
6. 肾细胞癌：ccRCC由3p抑癌基因反复改变驱动，VHL、PBRM1、BAP1和SETD2塑造分子景观；组织活检仍为诊断和预后金标准，液体检测正在研究。6.1 VHL：VHL突变见于80–90% ccRCC，经HIF-1α/2α积累驱动进展；血浆ctDNA ddPCR可检测VHL变异但肾肿瘤ctDNA脱落低；用于MRD和监测，并预测VEGF治疗和HIF-2α抑制剂belzutifan反应；目前主要基于回顾性数据，缺乏前瞻验证和常规指南批准。6.2 PBRM1：PBRM1突变约40%，促进基因组不稳定和缺氧反应；血浆ctDNA NGS可检测但低脱落限制性能；用于监测克隆演化和耐药，PBRM1缺失与抗PD-1/PD-L1治疗改善相关，具免疫治疗分层价值；回顾性结果矛盾且缺前瞻验证。6.3 BAP1：BAP1突变约15%，为染色质失调驱动的高侵袭亚型，预后差；血浆ctDNA NGS可检测但ctDNA浓度低；用于监测高风险进展和早期复发，并预测mTOR抑制剂敏感性优于抗血管生成治疗；低脱落和回顾性验证限制。6.4 SETD2：SETD2失活见于10–12% ccRCC，损害DNA修复并促进染色体不稳定和早期转移；血浆ctDNA NGS分析受极低ctDNA分数限制；SETD2 loss与晚期和差治疗反应相关，具侵袭转移表型分层潜力，但仅为回顾性无指南地位。
7. 睾丸癌：TCa为15–44岁男性最常见实体瘤，约95%为睾丸生殖细胞肿瘤（TGCT），分精原和非精原；隐睾约增加4倍风险；超声为首选影像，AFP、HCG和LDH敏感性约50%且可假阳性，畸胎瘤和精原细胞瘤可正常；组织活检因种植风险通常避免，液体活检受关注。7.1 微小RNA：miR-371a-3p为TGCT最一致验证标志物，诊断敏感性和特异性>90%；ddPCR检测hsa-miR-371a-3p敏感性94%、特异性100%，优于经典标志物61.5%敏感性，且无需预扩增和归一化。7.2 游离DNA：cfDNA在TGCT敏感性高于经典标志物但低于miR-371a-3p，特异性相当；cfDNA甲基化对畸胎瘤有前景，但TGCT低突变负荷和低血浆cfDNA限制NGS应用。
8. 阴茎癌：阴茎癌罕见，多为HPV相关鳞状细胞癌，约占男性癌症0.5%和男性生殖道恶性肿瘤2%，无常规验证标志物。8.1 人乳头瘤病毒DNA：循环肿瘤HPV DNA经ddPCR和NGS检测，在HPV相关癌症中用于检测、监测、MRD和早期复发，口咽和肛管癌敏感性95.6%、特异性100%并与治疗反应一致；meta分析显示宫颈和肛管癌高特异性，但缺乏阴茎癌研究。8.2 循环肿瘤DNA：肿瘤知情ctDNA监测在阴茎鳞癌和原发尿道癌与治疗反应强相关，阳性与进展相关而阴性提示稳定；高ctDNA突变负荷与淋巴结转移相关（pN+ 20.6 vs pN? 17.0），浓度单独不具区分力。8.3 循环蛋白和免疫生物标志物：CCL20在阴茎癌升高，诊断敏感性72.4%、特异性93.5%并与较差结局相关；可溶性免疫检查点对淋巴结转移预测价值有限，但IDO、TIM-3、CD80和CTLA-4升高反映系统免疫抑制。
9. 讨论：文献检索覆盖2001–2026年并侧重2020–2026年，纳入临床试验、队列研究、系统综述、meta分析、指南和共识；液体活检较组织活检可微创、重复采样和实时评估肿瘤演化，血液最常用，尿液等也可提供肿瘤来源材料，但存在靶标稀释、分离困难、样本处理严格和成本等问题。组织与液体活检一致性约49%，35%可操作改变仅见于组织、16%仅见于液体；组织联合液体检测患者OS和PFS最佳。BCa和PCa证据最强，尿肿瘤DNA敏感性80–94%、特异性85–95%，上尿路尿路上皮癌尿液甲基化和突变分析敏感性约80%、特异性达95%；RCC ctDNA低但血浆甲基化和cfMeDIP-Seq初步显示近100%敏感性；PCa尿液RNA、miRNA和代谢物标志物敏感性及特异性70–95%，MyProstateScore2和utLIFE-PC改善PSA以外风险分层。监管方面，FDA批准atezolizumab及atezolizumab联合hyaluronidase-tqjs用于膀胱切除后ctDNA-MRD阳性MIBC辅助治疗，基于Signatera CDx，但不应推广至其他ctDNA平台、药物或泌尿生殖系统肿瘤。IMvigor010总体未显著改善DFS，但ctDNA阳性亚组atezolizumab较安慰剂DFS 9.9 vs 4.8个月、OS 32.8 vs 21.1个月；TOMBOLA中连续肿瘤知情ctDNA在2年内识别58%分子复发并早于影像约90天，ctDNA阳性治疗者60%完全分子影像反应，1年RFS在ctDNA阴性97%、阳性76%；肿瘤知情ctDNA在根治性膀胱切除后MRD窗口和监测期与DFS缩短独立相关，但需足够组织建模且周转约4周；前瞻队列显示连续个性化ctDNA监测敏感性100%、特异性98%、提前96天，但样本小且为纵向检测。术后ctDNA应连续评估，单次检测解释受限；IMvigor010基线与6周联合检测将复发敏感性由57%提高至68%。局限性包括组织可得性、ctDNA脱落不足、假阴假阳、成本、周转和连续监测负担；IMvigor011中atezolizumab组3–4级不良事件28%、安慰剂组22%。
10. 结论：液体活检在泌尿生殖系统肿瘤诊断、预后和管理中具前景，但标准化、分析敏感性、临床验证和常规整合仍存挑战；多组学、大样本前瞻队列和机器学习预测模型有望加速其转化为临床可操作工具，支持个体化监测和治疗选择。
