Apo10与TKTL1作为胃肠道恶性肿瘤早期检测的新型液体活检生物标志物

《VIEW》：Apo10 and TKTL1 as novel liquid biopsy biomarkers for early detection of gastrointestinal malignancies

　　

胃肠道恶性肿瘤（Gastrointestinal Malignancies, GIMs）的早期检测仍不理想，尤其是在潜在可治愈阶段。研究人员评估了基于单核细胞表位检测（Epitope Detection in Monocytes, EDIM）的生物标志物Apo10、TKTL1及其复合指数APT用于早期GIM筛查的诊断性能。2021年3月至2025年4月期间，于中山大学肿瘤防治中心共纳入经组织学确诊的食管癌、胃癌和结直肠癌患者333例，以及年龄和性别匹配的241例健康对照。采用EDIM检测法定量检测外周血Apo10和TKTL1水平，并计算APT。采用受试者工作特征（Receiver Operating Characteristic, ROC）曲线分析评估各生物标志物的诊断效能，并与常规血清标志物（CEA、CA19-9和CA72-4）进行比较。按肿瘤类型、分期、病理类型及分化程度进行亚组分析。与健康对照相比，GIM患者Apo10（140.00 vs. 133.00）、TKTL1（119.00 vs. 115.00）及APT（259.00 vs. 248.00）水平均显著升高（均p < .001）。在各标志物中，APT表现出最佳诊断性能（曲线下面积[Area Under the Curve, AUC] = 0.901；灵敏度78.7%；特异度85.9%），其次为Apo10（AUC = 0.876；灵敏度83.5%；特异度80.1%）、TKTL1（AUC = 0.793；灵敏度74.5%；特异度68.0%）。相比之下，传统生物标志物诊断性能欠佳，如CA19-9（AUC = 0.524；灵敏度51.8%；特异度55.6%）。诊断稳健性在各亚组中均得以保持。Apo10、TKTL1及APT在早期GIM中显示出有前景的诊断性能，这些生物标志物将为早期癌症检测提供潜在的实用、微创工具。

胃肠道恶性肿瘤（GIMs）包括食管癌（EC）、胃癌（GC）和结直肠癌（CRC），是全球重大公共卫生挑战。据2022年全球癌症统计数据，这些癌症合计约占340万新发病例和超过200万死亡病例，且存在显著 socio-economic 差异。东亚地区疾病负担尤为突出，中国2022年报告约110万新发病例和69万死亡病例，死亡发病比达0.63，提示其持续高致死率和沉重疾病负担。由于早期GIM通常无症状且人群筛查有限，多数患者确诊时已属晚期，预后较差。因此，早期检测和准确诊断对降低GIM疾病特异性死亡率至关重要。

目前，内镜仍是诊断胃肠道癌前病变和恶性病变的金标准，可实现直接可视化、图像记录及组织取样进行组织病理学确认，还能进行一定治疗干预。然而，内镜具有侵入性、费用高、操作者依赖性强且灵敏度并非完美，部分早期病变仍有遗漏，这些因素限制其大范围人群筛查的可行性。与之相比，基于血液的肿瘤生物标志物作为非侵入性、可重复的早期检测工具受到越来越多关注。常用血清标志物如癌胚抗原（CEA)、糖类抗原19-9（CA19-9）和糖类抗原72-4（CA72-4）对胃肠道肿瘤有一定诊断价值，但其灵敏度和特异度仍不理想，尤其对早期病变。既往研究显示，CEA或CA19-9单独诊断食管癌或胃癌的灵敏度仅18%–42%，联合使用也仅提升至约42%–58%。CA72-4单独检测胃癌的灵敏度约58%，联合检测提升至67%。结直肠癌中，CEA、CA19-9和CA72-4联合检测灵敏度约63%，仍不足以实现可靠的早期检测。因此，开发具有更高灵敏度和特异度的新型分子生物标志物以改善GIM早期筛查效能迫在眉睫。

近年来，两种单核细胞相关生物标志物Apo10和TKTL1引起科学界日益增长的兴趣。Apo10是脱氧核糖核酸酶X（DNaseX）的表位，在凋亡受损时积累，反映异常增殖活性。转酮醇酶样1（TKTL1）是糖酵解和核苷酸生物合成的关键酶，参与肿瘤代谢重编程，与肿瘤侵袭性和治疗抵抗相关。既往研究表明，Apo10水平在肿瘤发生早期升高，而TKTL1表达在肿瘤进展和侵袭期进一步增加。联合评估Apo10和TKTL1可捕捉恶性转化不同阶段的互补生物学过程，显著提高早期诊断灵敏度。单核细胞表位检测（EDIM）技术能够定量检测吞噬了肿瘤碎片的外周血单核细胞中的Apo10和TKTL1，提供高灵敏度且真正非侵入性的诊断方法。既往研究报道，Apo10/TKTL1双靶点检测对口腔癌和前列腺癌等多种实体瘤早期检测的灵敏度和特异度超过90%。研究人员此前在肺癌、乳腺癌和宫颈癌中的研究进一步证实了这些标志物及其组合在早期恶性肿瘤识别中的诊断价值。然而，Apo10和TKTL1在GIMs中的诊断性能尚未得到系统评估。

为此，该研究旨在全面评估Apo10、TKTL1及其复合指数（APT）在GIMs（包括EC、GC和CRC）中的诊断效能，特别是其区分早期肿瘤与健康个体的能力。该工作旨在阐明这些单核细胞相关生物标志物在GIM早期检测中的作用，为开发GIM非侵入性高效筛查策略提供新的生物学见解和临床证据。该论文发表于《VIEW》。

该研究采用的关键技术方法主要包括：基于EDIM技术的流式细胞术检测外周血单核细胞中Apo10和TKTL1表达；EDIM评分计算（阳性染色单核细胞比例乘以10，APT为二者之和）；常规血清肿瘤标志物检测采用电化学发光免疫分析法（ECLIAcontributor技术）；诊断性能评估采用ROC曲线分析及DeLong检验比较，并通过10-fold cross-validation验证稳健性；按肿瘤类型、分期、病理类型和分化程度进行亚组分析。样本来源于中山大学肿瘤防治中心2021年3月至2024年11月收治的EC、GC、CRC患者及2021年4月至2025年4月该中心健康体检人群。

该研究的主要结果如下。

**研究人群基线特征**

该研究纳入333例GIM患者和241例年龄性别匹配的健康对照。GIM患者中位年龄58岁，男性占61.0%。97.5%的患者为原位癌（Tis）或I–II期疾病。组织学上，多数肿瘤为中分化（Grade 2，59.5%），腺癌为主要病理类型（85.0%）。EC 50例、GC 136例、CRC 147例，各癌种均有匹配健康对照组。

**EDIM-based Apo10和TKTL1表达的流式细胞术特征**

多参数流式细胞术显示，所有样本中均稳定识别出活化CD14⁺/CD16⁺单核细胞，并在此群体内定量检测细胞内Apo10和TKTL1信号。在EC队列中，患者Apo10 EDIM评分（141.00 [138.00–142.75]）显著高于健康对照（133.00 [131.00–136.00]，p < .001），TKTL1同样显著升高。GC和CRC患者中也观察到类似的Apo10和TKTL1 EDIM评分升高模式（均p < .001）。327例样本的重复测量显示，Apo10、TKTL1和APT的平均批内变异系数分别为0.70%、0.88%和0.50%，表明检测重复性优异。

**GIM生物标志物水平比较**

与健康对照相比，GIM患者Apo10（140.00 [137.00–142.00] vs. 133.00 [130.00–136.00]）、TKTL1（119.00 vs. 115.00）及APT（259.00 vs. 248.00）水平均显著升高（均p < .001）。APT组间绝对分离度最大。常规肿瘤标志物中仅CA72-4存在显著差异（p = .015），CEA和CA19-9无统计学差异。效应量分析显示Apo10（r = 0.643）、TKTL1（r = 0.502）和APT（r = 0.685）均呈大效应量，其中APT效应量最大；而常规标志物效应量极小至小（CEA为0.060，CA19-9为0.041，CA72-4为0.103）。癌种特异性分析显示，APT在EC、GC和CRC中均一致升高（均p < .001）。

**Apo10、TKTL1和APT在GIM中的诊断性能**

ROC分析显示，Apo10、TKTL1和APT区分GIM患者与健康个体的AUC分别为0.876、0.793和0.901。APT达到最高平衡准确度（83.3%）和特异度（85.9%）。常规肿瘤标志物AUC范围为0.440–0.535，诊断效用有限。DeLong检验显示APT与Apo10、TKTL1及所有常规标志物比较均有显著差异（FDR校正后p < .01）。10-fold cross-validation显示交叉验证AUC与原始估计高度一致，最佳切值在各折中变异极小，表明诊断性能和阈值选择稳定，过拟合风险低。年龄和性别校正的逻辑回归分析显示Apo10、TKTL1和APT仍与GIM显著相关。癌种特异性ROC分析中，Apo10、TKTL1和APT在EC中的AUC分别为0.868、0.778和0.895；GC中为0.917、0.772和0.926；CRC中为0.847、0.784和0.879。APT在所有三个癌种队列中均取得最高AUC，灵敏度0.803–0.880，准确度0.816–0.850。

**按肿瘤分期、分化程度和病理类型的亚组分析**

亚组分析显示，GIM患者各分期（Tis、I期、II期、III期）的Apo10、TKTL1和APT评分均显著高于健康对照（均p < .001），但各分期之间生物标志物水平无显著差异（均p > .05）。针对极早期病变（Tis和I期）的单独分析中，Tis病变APT诊断准确度最高（AUC 0.906，95% CI 0.849–0.963，灵敏度82.4%，特异度85.9%），Apo10和TKTL1 AUC分别为0.843和0.829；I期恶性肿瘤中APT保持最佳性能（AUC 0.902）。常规肿瘤标志物在Tis和I期病变中AUC均低于0.50。按组织学分化程度分层，高分化、中分化和低分化肿瘤患者的Apo10、TKTL1和APT评分均显著高于健康对照（均p < .001），不同分化等级间无显著差异。按病理类型分析，腺癌和鳞癌均与健康对照相比显著升高（均p < .001），其他病理类型因样本量有限（n = 3）未显示显著差异。

在讨论部分，研究人员指出EDIM-based生物标志物在总体队列和癌种特异性亚组中均表现出稳健的诊断准确性，突显了免疫细胞来源信号作为非侵入性且生物学基础的胃肠道癌症检测方法的潜力。与传统血清肿瘤标志物依赖肿瘤衍生分子被动释放不同，Apo10和TKTL1反映了单核细胞/巨噬细胞介导的主动免疫-代谢感知过程，通过捕获恶性转化期间失调凋亡和代谢重编程的免疫识别，实现对系统免疫-代谢反应的定量评估。复合APT指数将凋亡和代谢信号整合为免疫监视的单一功能读数，在各肿瘤分期和分化程度中均可检测，这可能解释了观察到的相对一致的生物标志物水平。

癌种特异性分析显示，Apo10、TKTL1和APT在EC、GC和CRC中均一致升高，但存在适度差异。EC中TKTL1在鳞癌中诊断效能相对较高，可能由于鳞状上皮来源恶性肿瘤增强的糖酵解活性和显著代谢重编程；Apo10在腺癌亚型中表现稳定，提示凋亡失调可能是跨组织学亚型的共享机制。GC中TKTL1特异度相对降低，可能与慢性黏膜炎症、幽门螺杆菌感染和氧化应激诱导的非肿瘤性代谢改变有关，而Apo10在此炎症背景下较不易受混杂因素影响。CRC中，由于结直肠癌发生通常遵循长期的腺瘤-癌序列，肿瘤上皮与肠道免疫系统持续相互作用，可能促进单核细胞/巨噬细胞持续参与和吞噬肿瘤相关物质，使CRC尤其适合EDIM-based检测。

研究人员也承认研究存在局限性：病例对照设计采用健康对照而非代表性筛查人群；缺乏吸烟、饮酒、炎症状况等可能影响单核细胞激活的系统信息；未与粪便免疫化学检测、内镜筛查策略、循环肿瘤DNA检测等建立筛查方法并行评估；样本量相对较小且均为单中心招募，可能限制结果外推性。

研究结论指出，Apo10、TKTL1和复合APT指数在食管癌、胃癌和结直肠癌中表现出稳定且可重复的诊断性能。通过捕获系统免疫-代谢反应而非被动肿瘤脱落，基于EDIM的生物标志物可能代表一种有前景的胃肠道癌症血液检测方法。