《Diagnostics》：Ultra-High-Frequency Ultrasound of Oral Cavity Lesions: A Retrospective Pictorial Study with Histopathologic and Clinical Correlation
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尿液生物标志物是泌尿肿瘤学中极具前景的工具，因为尿液可以在诊断、治疗和监测过程中以非侵入性方式重复采集。尽管已有广泛的生物标志物发现，其在常规实践中的应用仍然有限。生物标志物的性能不仅取决于分析准确性，还取决于临床决策、进入尿液的解剖途径、信号的生物学来源、标
尿液生物标志物是泌尿肿瘤学中极具前景的工具，因为尿液可以在诊断、治疗和监测过程中以非侵入性方式重复采集。尽管已有广泛的生物标志物发现，其在常规实践中的应用仍然有限。生物标志物的性能不仅取决于分析准确性，还取决于临床决策、进入尿液的解剖途径、信号的生物学来源、标本组分以及采样的时机和条件。本综述采用基于生物学、以决策为导向的框架，评估了膀胱癌、上尿路尿路上皮癌、前列腺癌和肾细胞癌中的尿液生物标志物。它考虑了肿瘤来源的核酸、表观遗传改变、蛋白质、免疫和炎症介质、细胞外囊泡（EVs）、代谢物、微生物组相关信号以及多参数模型。膀胱癌代表了最直接的解剖学和临床上最成熟的场景，在血尿评估、膀胱镜分诊、复发监测、分子残留病灶（MRD）评估以及对卡介苗（BCG）治疗反应的监测方面具有潜在应用。在上尿路尿路上皮癌（UTUC）中，区分排尿尿液与选择性收集的尿液至关重要，因为稀释、转运、梗阻和有限的定位会影响结果判读。前列腺尿液检测最适合用于活检分诊和主动监测的优化，而非一般人群筛查。肾细胞癌（RCC）的生物标志物仍处于探索阶段，因为尿液信号释放的来源和机制尚未得到充分阐明。临床转化应使用决策特异性结局进行评估，包括增量价值、校准度、净临床获益、避免的操作次数、漏检的重要癌症、可重复性和可行性，而不仅仅是诊断准确性或受试者工作特征曲线下面积（AUC）。
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引言：为何尿液生物标志物在临床肿瘤学转化中仍面临困难
尿液是一种有吸引力的液体活检介质，因为它可以非侵入性地、重复地、并且在癌症诊疗的几乎所有阶段——从初始诊断到治疗监测和长期随访——进行采集。与组织活检不同，尿液采样对患者的负担最小，并且易于支持纵向评估。在泌尿系统恶性肿瘤中，尿液因其与泌尿道的解剖关系以及含有多种生物标志物类别而特别有吸引力，包括脱落细胞、脱氧核糖核酸（DNA）、核糖核酸（RNA）、细胞外囊泡（EVs）、蛋白质、代谢物、微生物产物和传统细胞学。尽管有这些优势，其向常规临床肿瘤学的转化比预期的要慢得多。许多尿液检测方法显示出有前景的分析性能，并且有几项已获得监管批准，但很少有能显著改变临床管理的。在膀胱癌中，尽管进行了数十年的尿液生物标志物研究，膀胱镜检查仍然是诊断和监测的基石。在上尿路尿路上皮癌（UTUC）、前列腺癌和肾细胞癌（RCC）中，临床应用更为有限，在这些领域，尿液生物标志物在很大程度上仍是辅助性的或处于研究阶段。这种转化差距通常归因于异质性研究人群、不一致的标本采集和处理、不充分的外部验证以及定义不清的临床应用场景。这些局限性很重要，但不能完全解释为什么分析性能相似的生物标志物在不同疾病和临床环境中常常表现出截然不同的临床效用。最近的几篇综述已根据癌症类型、分子分析物、分析平台、诊断性能或临床发展阶段全面总结了尿液生物标志物。这些方法提供了现有技术和证据基础的重要描述，但没有完全解决一个互补性的转化问题：在支持特定的临床决策之前，应如何解读尿液生物标志物信号？临床解读很复杂，因为尿液信号可能来源于多个生物学来源。在尿液中检测到的肿瘤相关分子改变不一定来自活的恶性细胞。它们也可能反映场域改变的尿路上皮、治疗相关的组织损伤、炎症、肾脏病理、良性上皮更新或其他非恶性生物学过程。因此，相同的分析结果可能因疾病部位、标本采集、治疗状态和预期临床用途而具有不同的临床意义。对于临床肿瘤学而言，核心问题因此不仅仅是尿液生物标志物是否检测到分子改变，而是该结果是否能可靠地支持特定的临床决策。血尿评估、膀胱镜延期、上尿路疾病定位、前列腺活检分诊、主动监测、分子残留病灶评估和治疗反应评价之间的证据要求存在显著差异。一种生物标志物在一个适应症上表现良好，不应自动假定它也适用于另一个适应症。因此，本综述的主要贡献在于提出了一个以生物学和临床决策为导向的框架，该框架整合了五个相互关联的维度：进入尿液的解剖途径、生物学来源、标本组分、扰动和时间背景，以及所针对的临床决策。不同泌尿系统癌症的解剖途径差异很大：膀胱癌的特征是直接的管腔脱落，UTUC是上游管腔脱落，前列腺癌是导管依赖性或操作依赖性分泌，而RCC则是通过肾脏或全身循环对尿液信号做出贡献。通过将此框架比较性地应用于膀胱癌、UTUC、前列腺癌和RCC，我们旨在区分分析可检测性与生物学可解释性和临床效用。该框架进一步扩展到生物标志物不一致性以及临床转化的实用证据要求。因此，与其提供另一份尿液生物标志物类别的目录，本综述提供了一种结构化方法，用于确定尿液信号是否可检测、它代表什么、何时具有信息价值，以及它可以合理支持哪些临床决策。
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以决策为导向的尿液生物标志物解读分区框架
尿液常被描述为单一的液体活检基质，但在临床实践中，它代表了几个生物学上不同的采样状态。在膀胱癌监测期间收集的排尿尿液、用于前列腺生物标志物检测的首段尿液以及在输尿管镜检查期间获得的肾盂尿液都是“尿液”标本，但它们在解剖来源、细胞组成、收集条件和临床意义上有所不同。在本综述中，我们使用一个分区条件框架作为解读工具，而非正式的证据衍生分类。该框架考虑五个相互作用的维度：进入尿液的解剖途径、信号的生物学来源、标本组分、扰动和采样时间，以及预期的临床决策。这些维度有助于澄清为什么相同的分析结果可能支持不同的主张，具体取决于临床任务是血尿评估、膀胱镜延期、上尿路定位、前列腺活检分诊、治疗监测还是分子残留病灶评估。
2.1. 进入尿液的解剖途径
尿液生物标志物解读的第一个决定因素是肿瘤相关物质、宿主反应信号或器官来源损伤标志物进入所收集尿液的途径。解剖邻近性本身并不决定临床可解释性。相反，每种癌症类型创造了不同的采样条件，这影响了阳性或阴性尿液结果可以合理支持什么。在膀胱癌中，肿瘤与储存的膀胱尿液有直接的管腔接触。这使得膀胱癌成为尿液生物标志物开发中最具解剖学直接性的模型，因为恶性细胞、肿瘤DNA、甲基化DNA、编码和非编码RNA、蛋白质、代谢物、EVs、细胞因子和募集的免疫细胞可能直接释放到尿液中。这种直接接触部分解释了为什么尿液细胞学、突变检测、甲基化测试和转录组面板在膀胱癌中最为发达。然而，直接接触并不等于肿瘤特异性：膀胱尿液也包含良性尿路上皮细胞、白细胞、红细胞、微生物产物、肾脏来源的物质以及通过血尿、感染、炎症或治疗相关损伤引入的蛋白质。在UTUC中，肿瘤物质也直接进入泌尿道，但它起源于上游的肾盂或输尿管。在到达排尿尿液之前，信号可能会被稀释、间歇性脱落、被梗阻或肾积水滞留，或与来自膀胱、尿道、对侧肾脏和前列腺的物质混合。因此，排尿尿液对上尿路来源的定位能力有限。选择性肾盂或输尿管尿液可以富集同侧肿瘤来源的物质并改善解剖归属，但这需要器械操作，并可能引起出血、上皮损伤或盐水稀释。因此，排尿尿液和选择性尿液在UTUC中不可互换，尿液阳性结果必须结合影像学、内窥镜检查、细胞学以及同步或既往膀胱癌病史进行解读。在前列腺癌中，大多数肿瘤不与泌尿腔直接相通。前列腺来源的物质主要通过前列腺导管、腺体分泌、上皮脱落、尿道混合和EV释放进入尿液。因此，标本采集成为检测生物学的一部分。直肠指检（DRE）或前列腺按摩可以富集首段尿液中的前列腺来源RNA、蛋白质、细胞和囊泡，而一些检测，如ExoDx前列腺检测，则使用无需强制DRE的首段尿液。这些收集状态不应被视为等同。前列腺富集的尿液可以支持活检分诊决策，但对前列腺来源的富集并不能自动建立肿瘤特异性，因为良性前列腺增生（BPH）、前列腺体积、前列腺炎和操作强度也可能影响回收的信号。RCC是来源特异性最低的尿液生物标志物环境。候选的尿液信号可能源于肿瘤与集合系统的沟通、血尿相关释放、肾实质损伤、肾小管分泌、EV运输、循环分子的肾小球滤过、全身炎症或宿主反应生物学。因此，不能假定RCC相关的尿液蛋白、RNA、DNA片段、代谢物或囊泡来源于恶性细胞。经肾通道的转运尤其难以解读，因为控制循环DNA片段和蛋白质过滤和尿液回收的机制仍未完全阐明。这些解剖学区别旨在作为临床解读的启发式指南，而非生物标志物性能的定量排名，也不应被解释为暗示各癌症间具有同等的临床成熟度。
2.2. 尿液信号的生物学来源
分析形式应与生物学来源相区分。DNA、RNA、蛋白质、代谢物和EVs描述了测量的是什么或信号是如何包装的；它们不能识别信号起源的细胞或组织。对于临床解读，这一区别至关重要，因为尿液改变可能是癌症相关的，但不一定是直接肿瘤来源的。五个重叠的来源类别尤为相关。首先，恶性细胞来源的信号包括体细胞突变、拷贝数改变、肿瘤相关DNA甲基化、融合转录本、失调的RNA、肿瘤相关蛋白、完整的恶性细胞和肿瘤来源的EV货物。“肿瘤来源”一词应谨慎使用，理想情况下，应保留给那些有组织-尿液一致性、肿瘤知情突变追踪、克隆定相或经过验证的细胞起源分析支持的信号。即便如此，可检测性取决于肿瘤负荷、解剖通路、脱落效率、治疗状态和标本组分。其次，场域改变或受损的上皮可以在不指示活恶性细胞的情况下产生癌症相关信号。在尿路上皮癌中，突变或转录改变可能延伸到外观正常的粘膜，并在可见肿瘤切除后持续存在。除非检测能够区分肿瘤限制性改变与分布在整个尿路上皮的改变，否则这种场效应会使分子残留病灶评估复杂化。同样，梗阻、器械操作、手术、膀胱灌注治疗、肾小管应激和再生修复可能释放类似于肿瘤相关信号的上皮物质。第三，免疫和炎症细胞贡献细胞因子、转录本、蛋白质、代谢物和EVs。膀胱癌中的尿液免疫细胞群可能部分反映了局部肿瘤免疫微环境，但类似的信号也可能来自感染、导尿、膀胱镜检查、输尿管镜检查或膀胱内BCG治疗。因此，免疫信号可能提供预后、药效动力学或治疗反应信息，但除非有其他肿瘤特异性标记物或纵向临床相关性支持，否则不应将其解读为恶性细胞释放的直接证据。第四，基质和血管区室可能贡献血管生成蛋白、细胞外基质片段、细胞因子、代谢物和与成纤维细胞活化、内皮重塑和组织修复相关的EVs。这些信号可能反映肿瘤-宿主相互作用、侵袭、伤口愈合、梗阻、炎症、血管损伤或治疗相关修复。尿液血管生成和增殖相关蛋白谱已与尿路上皮场域改变和组织重塑相关联，表明一些尿液信号代表了围绕癌症的组织生态系统，而非单独的恶性上皮细胞。第五，微生物、肾脏和全身背景可以显著改变尿液成分。微生物组来源的代谢物、炎症激活、肾滤过、肾小管处理、血尿、蛋白尿、代谢和循环宿主反应都可能影响检测性能和生物学解读。这些背景信号可能在临床上具有信息价值，但如果没有来源归属，就不应等同于恶性细胞的存在。这些来源类别并非互斥。例如，携带癌症相关RNA转录本的EV可能来源于恶性细胞、场域改变的尿路上皮、免疫细胞、基质区室或肾小管上皮。因此，来源归属应先于生物学解读：一个EV、RNA转录本、甲基化DNA片段、蛋白质或代谢物不仅仅因为在癌症组和对照组之间存在差异就是肿瘤来源的。
2.3. 标本组分决定采样的生物学内容
除非指定了分析的标本组分，否则“尿液生物标志物”这一术语是不完整的。组分选择不仅是一个分析前决策；它还决定了哪个生物学区室被富集，以及可以从结果中合理地提出何种临床主张。沉淀物富集完整细胞和细胞相关核酸；上清液富集可溶性和无细胞物质；EV分离富集受保护的细胞间货物；首段尿液和DRE后尿液富集前列腺和尿道来源物质；选择性上尿路尿液富集同侧肾盂或输尿管物质。因此，阳性或阴性结果应始终相对于所分析的组分进行解读。全尿、沉淀物、上清液、EV富集组分和选择性收集的标本探查不同的生物学区室。沉淀物适用于细胞学和细胞相关突变、甲基化和转录本检测，但取决于细胞产量、离心、处理延迟和储存条件。基于上清液的检测受稀释、pH值、渗透压、酶活性、残留细胞污染和肾功能的影响。EV富集组分可能保存RNA、DNA、蛋白质和脂质，但分离方法回收不同的囊泡群体，且难以在研究间进行比较。选择性收集的标本，包括首段尿液、DRE后尿液、肾盂尿液、输尿管尿液、导尿尿液和尿流改道尿液，富集了特定的解剖来源，但不应被视为与标准排尿尿液可互换。在UTUC中，富集脱落的尿路上皮细胞可能增加诊断信息的回收率，但这种方法仍依赖于组分选择和细胞产量。不应假设单一组分能代表整个尿液区室。每个组分富集不同的生物学来源并产生不同的失败模式。对于临床肿瘤学而言，关键问题因此不是哪个组分普遍最好，而是哪个组分适合特定的决策，如血尿评估、膀胱镜延期、前列腺活检分诊、UTUC定位或治疗后监测。
2.4. 扰动和采样时间
尿液生物标志物强烈受到标本采集时间与疾病活动、器械操作和治疗的关系的影响。对于临床肿瘤学，采样时间不是一个次要的分析前变量；它决定了尿液信号更可能代表基线疾病、操作相关释放、治疗诱导的损伤、药效动力学反应还是持续的恶性活动。两个机制尤为重要。首先，操作和治疗可以通过释放血液、受损的上皮细胞、炎症介质、免疫细胞、非存活的肿瘤DNA和其他组织来源物质来产生尿液信号。感染、血尿、梗阻、肾积水和肾功能障碍可能进一步改变尿液成分和分析物回收率。在UTUC中，梗阻和肾积水可能既减少肿瘤来源物质的下游通过，又增加肾脏或尿路上皮损伤信号。其次，有效的治疗可能移除或抑制信号的生物学来源。因此，一次干预可以通过机械破坏或细胞死亡暂时增加肿瘤相关物质，同时通过移除存活肿瘤来减少随后的脱落。这一区别在TURBT后尤为重要。导尿、膀胱镜检查、活检、输尿管镜检查和经尿道切除术可能导致上皮破坏、出血、炎症和急性释放组织来源分子。因此，TURBT后立即出现的分子阳性不应自动被解读为残留病灶。在经过适当的恢复间隔后，持续存在或重新出现的肿瘤知情信号比孤立的早期术后阳性更具临床意义。在膀胱内BCG治疗期间，尿液免疫信号需要同样谨慎的解读。BCG有意诱导局部免疫激活，包括招募髓系和淋巴样细胞以及产生免疫相关转录本和细胞因子。因此，治疗期间强烈的尿液免疫信号可能表明药效动力学参与，而非肿瘤清除。相反，炎症信号的减少可能反映了治疗引起的膀胱炎的消退，而非抗肿瘤活性的丧失。对于BCG监测，尿液免疫标志物在纵向解读时最具信息价值，理想情况下应结合肿瘤知情分子标志物、膀胱镜检查、细胞学和临床结局。时间性在UTUC的保肾治疗后也至关重要。输尿管镜检查、激光消融、局部治疗、支架置入和反复器械操作可能产生血尿、上皮损伤和炎症信号，同时改变到达排尿尿液的肿瘤来源物质的量。在这种情况下，选择性上尿路标本和排尿标本应被解读为不同的时间和解剖采样状态，持续性阳性应与短暂的、操作相关的释放相区分。在前列腺癌中，用于主动监测的尿液生物标志物应结合前列腺操作、活检时间、前列腺炎、前列腺体积和磁共振成像（MRI）发现进行解读。前列腺富集的尿液RNA或EV信号的变化可能反映分级进展、肿瘤体积变化、良性腺体贡献、炎症或采样变异性。因此，在主动监测中进行系列尿液检测应作为重复MRI、活检或继续观察决策路径的一部分进行评估，而非孤立的分子轨迹。对于RCC，肾切除、消融或全身治疗后的尿液信号尤其难以解读，因为它们可能反映肾实质的损失、肾小管损伤、血尿、全身炎症、治疗毒性或残留肿瘤生物学。因此，肾切除后尿液蛋白、代谢物、EVs或核酸的变化不应在没有肿瘤知情证据、适当时间安排以及与复发或进展的纵向关联的情况下，被假定为代表分子残留病灶。总体而言，应区分四个时间状态：在操作或治疗前收集的基线样本；在TURBT、输尿管镜检查、DRE、活检、BCG灌注、肾切除、消融或全身治疗后不久收集的急性扰动样本；在即时操作或治疗相关效应消退后收集的恢复或洗脱样本；以及在初始下降后持续存在或重新出现的信号。最后一类通常比孤立的早期阳性更符合残留或复发性疾病。研究应报告采样与近期器械操作、手术、前列腺操作、膀胱灌注治疗、全身治疗、感染、血尿和肾功能变化之间的确切间隔。
2.5. 预期临床决策
只有当尿液生物标志物与预定义的肿瘤学决策相关联时，它才变得具有临床意义。相同的分析结果可能因任务是检测癌症、推迟侵入性操作、定位疾病、监测复发、评估治疗活性还是支持升级治疗而具有不同的含义。因此，尿液生物标志物解读应通过明确的决策路径从生物学状态转向临床行动。图2总结了尿液生物标志物信号如何从潜在的生物学状态转化为临床可解读的结果。该框架区分了七个连续阶段：产生信号的生物学状态；可测量分析物的生成；进入尿液的解剖转移；转运过程中的修饰；尿液标本组分的选择；分析回收；最后是临床解读。重要的是，在几个阶段信息可能被改变或丢失，使得测量的尿液信号不是肿瘤本身的直接代表。本综述中使用的五个维度——解剖通路、生物学来源、标本组分、扰动/时间和临床决策——映射到这个因果路径上，并为解读这些变异来源提供了一种结构化方法。因此，该框架需要对阳性和阴性结果进行不同的推理：阳性结果应评估肿瘤特异性、解剖起源、近期扰动、生物学可观测性以及改变管理的潜力，而阴性结果则需要考虑真正的缺失以及解剖不可及、生物学不脱落、时间变异、标本组分不匹配和分析失败。图2中的实例说明了为什么相同的分析结果在膀胱癌、UTUC、前列腺癌和RCC中可能支持不同的临床推论。因此，该框架旨在作为一种因果解读模型，将生物标志物生物学和测量与所针对的特定临床决策联系起来，而不是作为一个生物标志物分类系统。诊断性生物标志物在有症状或高危人群中识别当前存在的疾病，并且必须将恶性肿瘤与感染、结石、炎症、肾脏疾病和近期器械操作区分开来。活检分诊生物标志物有不同的作用：它们不是为了取代组织病理学，而是在保持对有临床意义疾病的敏感性的同时，减少不必要的操作。在前列腺癌中，诸如ExoDx、SelectMDx、PCA3和密歇根前列腺评分等检测因此最好被理解为用于活检选择的决策支持工具。内窥镜分诊和监测生物标志物应根据它们是否能安全地对膀胱镜或输尿管镜检查进行优先排序、推迟或加强来判断，特别是对于高级别尿路上皮癌。定位生物标志物在UTUC以及有既往或同步膀胱癌病史的患者中最相关，因为尿液阳性可能无法确定疾病的解剖来源。监测生物标志物跟踪随时间的变化，而分子残留病灶检测则在根治性治疗后寻找持续的肿瘤来源物质，需要肿瘤起源的证据、适当的采样时间以及与复发的纵向关联。预后、预测和药效动力学生物标志物也应分开。预后生物标志物独立于治疗估计未来复发、进展或生存的风险。预测性生物标志物识别来自特定疗法的差异性获益，因此需要治疗特异性验证。药效动力学生物标志物显示治疗改变了某个生物学通路，例如BCG治疗期间的免疫激活，但它们不一定证明肿瘤清除。因此，每个预期用途都需要独立的验证。诊断性能不能确立预后价值；预后关联不能证明治疗预测；药效动力学变化不能证明临床反应；而没有适当的时间安排、来源特异性和结局验证，治疗后的分子阳性不应被称为分子残留病灶。以下章节不是主要按分析物类别或分析平台来组织证据，而是根据它们旨在告知的临床决策来组织。
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生物学信号：能从尿液中推断出什么和不能推断出什么
尿液包含几层癌症相关信息，但这些层面不支持等同的生物学主张。体细胞突变、炎症细胞因子、胶原蛋白片段、微生物分类单元或EV转录本在癌症患者和无癌症患者之间可能存在差异，但每一种都反映了与肿瘤的不同关系。对于临床解读，关键问题不仅是测量了什么，而且是测量结果能支持什么水平的生物学推断。四个广泛的推断水平是有用的。第一个也是最强有力的水平是恶性物质的证据。这包括肿瘤知情的突变、克隆性结构改变、拷贝数谱、明确恶性的细胞学，以及在选定情况下，强肿瘤相关的甲基化或RNA特征。这些发现最符合进入所采样尿液通路的恶性细胞或恶性细胞来源物质。然而，即使是肿瘤特异性改变也不能自动定位病变、量化存活肿瘤负荷或区分残留病灶与新脱落的非存活物质。肿瘤知情检测患者特异性突变或结构改变比不知情肿瘤的面板提供了更强的证据，但可检测性仍取决于解剖通路、脱落、标本组分、稀释、治疗状态和分析回收。在膀胱癌中，直接的管腔脱落为回收恶性物质创造了最有利的条件，而UTUC、前列腺癌和RCC则增加了与上游转运、收集依赖性富集、导管分泌、肾损伤或全身循环相关的限制。因此，只有在通路、脱落、组分适宜性和检测灵敏度足够的情况下，阴性结果才具有信息价值。第二个水平是改变的上皮或场域状态的证据。组织学上非恶性的上皮可以产生癌症相关的尿液信号，尤其是在尿路上皮癌中。外观正常的尿路上皮可能包含与致癌物暴露和未来肿瘤发展相关的克隆性扩增突变、甲基化变化或转录程序。因此，可见肿瘤切除后的尿液突变或甲基化阳性可能反映残留病灶、隐匿性原位癌（CIS）、上尿路病变、持续性分子场域或再生修复。这一区别在临床上很重要：场域阳性不等于存活肿瘤，但它不一定在生物学上无关紧要。感染、结石、梗阻、器械操作、治疗和切除后愈合也可以将核酸、蛋白质、囊泡、炎症介质和细胞碎片释放到尿液中。因此，需要纵向采样来区分短暂的损伤相关阳性与持续的场域改变或新出现的复发。第三个水平是肿瘤-宿主相互作用或治疗参与的证据。尿液免疫、基质、血管和基质重塑信号可能捕获免疫募集、炎症、血管生成、组织修复、侵袭、纤维化或治疗诱导的生物学变化。单细胞分析表明，膀胱癌患者的尿液可以包含多样的免疫群体，其中一些类似于肿瘤浸润免疫细胞。然而，单纯的免疫募集并不能确立肿瘤控制。白细胞尿、细胞因子释放、中性粒细胞增多、检查点相关信号或免疫细胞EVs可能反映感染、器械操作、BCG诱导的炎症、上皮损伤或肿瘤相关免疫募集。同样，基质和血管标志物，包括血管内皮生长因子（VEGF）相关因子、转化生长因子-β（TGF-β）相关因子、基质金属蛋白酶（MMPs）、金属蛋白酶组织抑制剂（TIMPs）、胶原蛋白片段以及基质或内皮EV货物，可能编码侵袭或重塑，但它们也在伤口愈合、肾纤维化、梗阻、血管损伤、炎症和术后修复期间出现。因此，除非与肿瘤知情的分子、细胞学、影像学或纵向结局证据配对，否则这些信号最好被解读为混合的肿瘤-宿主或药效动力学标志物。在BCG或全身治疗期间，强烈的免疫信号可能表明药效动力学参与，而存活肿瘤持续存在；相反，下降的炎症信号可能反映治疗引起的膀胱炎的消退，而非肿瘤反应。第四个水平是背景修饰和混杂。尿路感染、膀胱炎、前列腺炎、良性前列腺增生、结石、血尿、慢性肾病、蛋白尿、梗阻、肾小管损伤、肾单位质量和治疗相关损伤都可以改变尿液成分并产生癌症相关但非恶性的信号。尿液微生物组可能影响炎症、上皮更新、致癌物代谢和对治疗的反应，但微生物组研究仍受限于低生物量、污染风险、收集方法、性别、地理位置、抗生素暴露、测序平台和流程可变性。这些背景因素不仅仅是技术上的混杂因素；它们是所采样区室的生物学决定因素。这个推断层次区分了恶性细胞存在的证据与癌症相关、治疗修改或背景修改的组织状态的证据。肿瘤知情突变和恶性细胞学可以提供相对直接的肿瘤物质证据，而甲基化、转录本、蛋白质、囊泡、免疫、基质、微生物和肾脏相关特征通常编码混合的肿瘤-宿主或背景生物学。因此，一个尿液结果可能在生物学上是真实的，但在诊断上是非特异性的。实际含义是，每个尿液信号应根据它能和不能为特定临床决策证明什么来进行解读：是否存在癌症，是否可以推迟侵入性评估，疾病是否可以定位，复发是否正在出现，或者治疗是否改变了肿瘤或宿主生物学。
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跨泌尿系统癌症的尿液生物标志物临床决策背景
本节将提出的框架应用于膀胱癌、UTUC、前列腺癌和RCC的主要临床决策背景，重点关注尿液在每个背景下能实际捕获什么，尿液生物标志物可能为哪些临床决策提供信息，以及哪些主张仍未得到充分支持。
4.1. 膀胱癌：动态扰动器官的直接采样
膀胱癌是最成熟的尿液生物标志物环境，因为恶性尿路上皮直接暴露于膀胱尿液。这种解剖关系使得能够回收脱落的肿瘤细胞、肿瘤DNA、甲基化DNA、RNA、蛋白质、EVs和免疫细胞。然而，膀胱也反复受到血尿、感染、膀胱镜检查、TURBT、膀胱灌注治疗和治疗后炎症的影响。因此，膀胱癌中的尿液生物标志物应被解读为一个直接采样但动态扰动的器官的决策支持工具，而不是膀胱镜、病理学或影像学的独立替代品。
4.1.1. 血尿路径中的检测
血尿评估中的临床问题是尿液检测能否识别需要进行膀胱镜检查和影像学检查的患者，同时安全地排除有临床意义的尿路上皮癌。目前的标准仍然是膀胱镜检查，并根据风险辅以影像学和细胞学。尿液细胞学仍然是基准的尿液检测，因为它对高级别尿路上皮癌和原位癌具有高特异性，但其对低级别乳头状肿瘤的敏感性显著较低。因此，阳性细胞学可以强力支持高级别疾病，而阴性细胞学不能可靠地排除恶性肿瘤。生物标志物在此背景下的作用是分诊而非最终诊断。基于蛋白的损伤检测，包括NMP22和BTA，在某些队列中可能比细胞学提高敏感性，但其特异性受到上皮损伤、出血、炎症、感染、结石和近期器械操作的影响。基于突变的检测可检测肿瘤相关的基因组改变，而基于甲基化的检测则捕获可能跨越肿瘤等级和分子改变尿路上皮的更广泛表观遗传状态。转录组学和复合分类器整合分子特征，有时也包括临床变量，以改善检测和风险分层。与其他泌尿系统癌症相比，膀胱癌的证据成熟度最高，但临床实施仍取决于决策特异性验证。对于血尿路径，不可接受的危害是漏诊高级别尿路上皮癌或延迟诊断。因此，前瞻性血尿阳性队列，包括良性的炎症和出血状况，比单纯的病例对照鉴别更相关。旨在减少膀胱镜检查的生物标志物必须证明对高级别疾病有一致的高阴性预测值（NPV）和一个明确可接受的漏诊率。报告的敏感性、特异性、阳性预测值（PPV）和阴性预测值应在预期的临床背景下进行解读，而不是直接在检测之间进行比较，因为这些估计值随疾病患病率和谱系、肿瘤等级、标本特征、检测阈值和参考标准而变化。因此，本综述强调决策特异性性能和临床效用，而非跨研究排名。
4.1.2. TURBT后的残留病灶
TURBT后的临床问题是尿液生物标志物能否区分完全肿瘤切除与残留镜下病灶、隐匿性原位癌或早期分子复发。当前标准是对切除肿瘤的病理评估、切除的充分性、风险分层、必要时行二次TURBT、膀胱镜检查和细胞学。如果在适当的术后间隔后，尿液生物标志物能识别持续的肿瘤来源物质，则可能增加价值。肿瘤知情的尿液DNA在此背景下具有最强的生物学原理。在看似完全切除后检测到患者特异性突变提供了比通用蛋白、炎症或转录本升高更强的克隆持续性证据。相反，突变清除或显著下降可能支持有效的肿瘤切除，尽管假阴性结果可能源于低脱落、不合适的标本组分、不足的检测灵敏度或面板不匹配。来自肌层浸润性膀胱癌的循环肿瘤DNA的补充证据进一步支持了肿瘤来源DNA在分子残留病灶评估、预后分层和治疗反应监测方面的更广泛潜力，特别是在结合全身治疗和临床结局进行纵向评估时。甲基化持续性更难解读。癌症相关甲基化可能因存活残留肿瘤、隐匿性原位癌或在可见肿瘤切除后持续存在的分子改变尿路上皮场域而保持可检测。这种持续性可能在预后上具有信息价值，但它本身并不证明活的恶性细胞仍然存在。此背景下的不可接受危害是将急性切除后释放或场域改变误分类为分子残留病灶，或者相反地遗漏持续性高风险疾病。因此，时间安排至关重要。TURBT后立即出现的分子阳性可能反映血液、破坏的尿路上皮、坏死物质、炎症介质和操作相关的DNA释放。洗脱后持续存在或在初始清除后重新出现更符合残留克隆性疾病、隐匿性原位癌或场域相关异常，尤其是当信号是肿瘤知情的时候。因此，研究应预先规定采样间隔，并区分急性操作释放与持续性或重新出现的肿瘤来源信号。
4.1.3. 复发监测
监测中的临床问题是尿液生物标志物能否在不遗漏有临床意义的复发的情况下，减少、推迟或优先安排膀胱镜检查。当前标准仍然是计划性的膀胱镜检查，通常辅以细胞学和风险适应性监测间隔。生物标志物作为膀胱镜分诊工具在临床上最可行，特别是当它们对高级别复发实现高阴性预测值时。Cxbladder Monitor、Xpert Bladder Cancer Monitor、Bladder EpiCheck、Uromonitor及相关检测已报道了高的阴性预测值，尤其是对于高级别复发。因此，它们的作用应被框定为监测支持，而非复发的独立确认。只有在预先定义的监测路径中进行前瞻性验证后，阴性生物标志物才可能有助于识别较低风险的间隔期或支持延期策略。系列分子检测也可能在内窥镜下可见病变之前检测到复发。纵向研究中的尿液突变和甲基化信号已预示了膀胱镜或临床复发，创造了一个分子先兆的状态。然而，生物标志物阳性和膀胱镜阴性的发现在生物学上是异质的：它们可能代表隐匿性原位癌、小的乳头状病变、上尿路疾病、持续性场域改变、操作相关损伤或假阳性检测结果。不可接受的危害是虚假的放心导致延迟检测到高级别或进展性疾病。因此，纵向轨迹比孤立的测量更具信息价值。持续性阳性、切除后未能清除或上升的分子信号可能比单一的低水平阳性结果具有更大的临床意义。然而，在分子阳性但内窥镜阴性的状态下进行干预能改善结局的证据仍然有限。
4.1.4. BCG反应监测
在膀胱内BCG治疗期间的临床问题是尿液生物标志物能否区分免疫参与、治疗毒性、分子肿瘤清除和真正的临床反应。当前标准仍然是膀胱镜检查、细胞学、必要时活检以及基于风险的复发或进展评估。如果尿液生物标志物能阐明BCG是否激活了预期的免疫通路以及肿瘤来源信号是否正在清除，则可能有用。BCG创造了一个故意扰动的尿液免疫区室。基线免疫背景可能影响反应，而早期灌注后样本捕获由粒细胞、炎症细胞因子和髓系细胞募集主导的急性先天激活。后期测量可能反映适应性参与，包括T细胞和趋化因子反应。这些免疫状态在生物学上具有信息价值，但不应等同于肿瘤根除。因此，生物标志物的角色部分是药效动力学的，部分是分子的。免疫参与表明局部免疫通路已被激活，而免疫毒性反映过度或症状性炎症。分子肿瘤清除需要肿瘤知情的DNA、RNA、细胞学或其他恶性细胞相关信号的下降或消失。临床反应是指没有可见或组织学证实的复发或进展。这些结局可能重叠，但它们不可互换。CyPRIT模型整合了九种尿液细胞因子的变化，说明BCG反应可能编码在协调的动力学而非单一测量中。持续的CXCL10释放也与BCG诱导的免疫参与有关。尽管如此，增加的炎症不一定有益，单独的细胞因子诱导不应被视为肿瘤清除的证据。不可接受的危害是基于单纯的炎症过早升级，或者在具有持续性肿瘤生物学的患者中延迟治疗改变。因此，BCG反应监测应将免疫药效动力学与肿瘤知情的分子清除、细胞学、膀胱镜检查和临床结局相结合。
4.1.5. 进展和升级决策
进展和升级中的临床问题是尿液生物标志物能否识别需要二次TURBT、加强监测、替代膀胱灌注治疗、全身治疗或早期根治性膀胱切除术的患者。当前标准仍然是临床病理风险分层、组织学、分级、分期、CIS状态、对BCG的反应、膀胱镜检查、细胞学、影像学和多学科决策。生物标志物的潜在作用是风险细化和升级支持。持续的肿瘤知情尿液DNA、切除或治疗后分子信号未能清除以及高级别细胞学已与残留病灶、复发或不良病理发现相关。将持续的肿瘤来源信号与抑制性免疫特征（如髓源性抑制细胞富集或耗竭的尿液T细胞状态）相结合，可能进一步改善对BCG失败风险患者的识别。然而，证据成熟度仍不足以让尿液生物标志物独立决定升级。大多数可用证据是观察性的，并未证明生物标志物指导的二次切除、替代膀胱灌注治疗或根治性膀胱切除术能改善生存或安全地减少治疗负担。不可接受的危害是过度治疗，包括不必要的膀胱切除术，或对生物学侵袭性疾病治疗不足。直到前瞻性介入试验定义了经过验证的阈值和管理算法，尿液生物标志物应补充而非取代病理学、膀胱镜检查、影像学和既定的临床病理风险模型。
4.1.6. 转化准备度
膀胱癌拥有泌尿系统恶性肿瘤中最成熟的尿液生物标志物证据基础。细胞学仍然是膀胱镜检查的既定尿液辅助手段，特别是对于高级别疾病，而分子检测包括Cxbladder、Xpert Bladder Cancer Monitor、Bladder EpiCheck和Uromonitor已在非肌层浸润性膀胱癌（NMIBC）的检测和监测方面积累了大量的验证数据。基于突变和甲基化的检测，包括尿液肿瘤DNA方法，进一步显示出在复发检测和纵向监测方面的潜力。然而，膀胱镜检查仍然是参考标准，更广泛的实施需要更大的分析前标准化、对生物标志物阳性/膀胱镜阴性发现的更清晰管理，以及证明生物标志物指导的监测能安全减少侵入性操作的前瞻性证据。
4.2. 上尿路尿路上皮癌：距离和采集部位改变的直接接触
UTUC起源于肾盂或输尿管的尿路上皮，因此与尿液有直接的管腔接触。然而，与膀胱癌不同，病变位于最终排尿标本的上游。肿瘤来源物质必须穿过输尿管，经历稀释，与膀胱和下尿路物质混合，并保持足够的完整性以便检测。因此，UTUC尿液生物标志物不应被呈现为等同于膀胱癌生物标志物，因为解剖定位、标本获取和临床证据成熟度存在显著差异。
4.2.1. 高级别疾病检测
主要的临床问题是尿液检测能否识别需要输尿管镜检查、活检或确定性治疗的高级别UTUC。脱落和收集之间的距离对此问题至关重要。排尿尿液通常比选择性收集的肾盂或输尿管尿液具有更低的敏感性。靠近病变处获得的选择性细胞学可以实现比排尿细胞学显著更高的敏感性，支持邻近性和减少下游稀释的重要性。单一的阴性排尿标本因此不能排除疾病；在当代系列中，单独的尿液细胞学遗漏了相当一部分经病理证实的高级别UTUC。梗阻和肾积水进一步使检测复杂化。肿瘤可能在梗阻近端保留细胞和核酸，同时增加上皮损伤、炎症、血尿和肾小管应激信号。因此，阴性排尿检测可能反映较差的下游通路而非疾病缺失，而阳性信号可能反映肿瘤、损伤或炎症。尿液细胞学在UTUC评估中仍然核心，因为明确阳性结果对高级别尿路上皮癌高度特异，尽管对低级别肿瘤的敏感性显著较低。选择性上尿路细胞学通常比排尿细胞学提供更大的诊断相关性，特别是当膀胱镜检查已排除膀胱疾病时。巴黎系统通过强调高级别疾病改善了标准化，但操作相关的非典型性和低细胞量仍然是重要的局限性。荧光原位杂交（FISH）提供了一种基于细胞的染色体异常测量，并能在某些UTUC队列中相对于细胞学提高敏感性。突变检测提供了对肿瘤相关基因组物质的更直接测量，靶向尿液DNA面板已在UTUC中显示出诊断潜力，特别是与细胞学结合使用时。甲基化检测可以检测癌症相关的表观遗传状态，包括在没有信息性靶向突变的肿瘤中，配对研究报告称某些甲基化面板的敏感性高于细胞学，包括在高级别疾病中。然而，排尿尿液中的FISH或分子阳性都不能可靠地定位病变，甲基化阳性可能反映可见肿瘤、癌前克隆、场域癌化、炎症或既往膀胱癌。整合基因组和表观基因组特征的尿液肿瘤DNA方法最终可能有助于术前风险分层。广泛的基因组不稳定性或高风险分子谱可能支持对侵袭性疾病的怀疑，但尿液基因型不能可靠地确定浸润深度。因此，在决定保肾治疗与根治性肾输尿管切除术时，这些检测应补充而非取代影像学、输尿管镜活检、肿瘤大小、多灶性、细胞学和肾积水。
4.2.2. 选择性尿液与排尿尿液
UTUC中最重要的采样区别是选择性上尿路尿液与排尿尿液。选择性肾盂或输尿管尿液由于更接近可疑病变而改善了解剖归属，但它需要导尿或输尿管镜检查，并可能引入盐水稀释、出血、上皮创伤和低标本体积。排尿尿液更容易收集，但不能可靠地区分上尿路疾病与膀胱复发、同步膀胱癌或全尿路上皮场域效应。因此，选择性和排尿尿液应被视为不同的采样区室，而非可互换的标本。
4.2.3. 保肾治疗监测
保肾治疗保留了同侧上尿路，并产生了对可重复生物标志物的需求，这些标志物能够检测残留病灶、局部复发、进展、对侧疾病和随后的膀胱癌。目前的监测仍然依赖于输尿管镜检查、影像学、膀胱镜检查和细胞学，因为没有尿液检测显示出足够的敏感性、定位能力和临床结局益处来取代这些操作。在内窥镜消融后，阳性的选择性上尿路检测对于同侧残留或复发性疾病具有比阳性排尿检测更大的解剖学合理性。当检测到的改变与指数肿瘤相匹配时，肿瘤知情的尿液DNA可能特别有价值。然而，输尿管镜检查、激光消融、支架置入和局部治疗可引起血尿、上皮损伤、炎症募集和非存活肿瘤DNA的释放。因此，在将治疗后信号解读为分子残留病灶之前，必须指定采样时间。治疗后的尿液信号应按阶段进行解读：急性操作释放、洗脱、洗脱后持续存在和
