肝細胞癌早期篩查和診斷的研究進展

韓家鑫, 宓余強, 徐 亮

1 天津醫科大學第二人民醫院臨床學院, 天津 300192; 2 天津市第二人民醫院天津市肝病醫學研究所, 天津 300192

據Globocan 2020數據[1]顯示,肝癌已經成為全球第六大最常見癌癥和第三大癌癥死亡原因,全球近一半的肝癌發生在我國。每年我國的肝癌發病率和病死率非常接近,5年相對生存率也僅為14.1%[2],加重了我國肝癌疾病的負擔。肝癌病死率較高的首要原因是早期診斷率低,導致多數患者在診斷時已經進展到中晚期,已錯失肝切除術和肝移植等根治性手段時機,因此,如果能夠在危險人群中,盡可能的早發現、早診斷,對于疾病治療、延長患者生存時間以及提高患者生活質量等具有重要價值。

原發性肝癌包括肝細胞癌(HCC)、肝內膽管癌和混合型肝細胞癌-膽管癌3種病理學類型,其中HCC占75%～85%[3]。本文主要探討了HCC早期篩查和診斷的最新進展。

1 肝癌篩查的目標人群

在普通居民中篩查肝癌不利于社會成本效益,因此,確定肝癌高危人群是早篩的重要環節。肝癌高危人群主要包括HBV感染、HCV感染、非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)、重度飲酒、肝硬化以及有肝癌家族病史等,尤其是年齡超過40歲的男性人群[3]。其中HBV感染是我國導致肝癌的最常見病因,而各種原因所致的肝硬化是肝癌發生過程中最重要的環節。我國慢性HBV感染相關肝硬化的患者每年肝癌發生率為3%～6%,是肝癌發生的首要原因[4]。隨著HBV和HCV被有效抑制或根除,NAFLD相關肝癌的發病率呈上升趨勢,已成為歐美國家肝癌的重要病因[5-6]。因此,我國將年齡超過40歲、具備一種或多種上述危險因素的患者作為肝癌早期篩查和診斷的目標人群。然而,由于全球不同國家、地區導致肝癌的病因和認識不盡相同,所以在各自肝癌診療指南中對肝癌高危人群的定義也存在一定差異(表1)。

表1 全球各國/地區對肝癌高風險人群的定義Table 1 Definition of population at high risk of HCC by countries/regions in the world

2 肝癌的風險評估模型

2.1 THRI模型 Sharma等[9]構建的THRI模型為納入年齡、性別、肝硬化病因以及血小板計數四個參數的肝癌風險評估模型,總計366分,分為低、中及高危組。肝癌5年累積發病率分別為 1.2%、4.4%和15.4%,10年累積發病率分別為3%、10%和32%。同時在我國THRI風險評估模型也得到了驗證[10],歸類于低、中和高危組的肝硬化患者,5年肝癌累積發病率分別為 0、13%和34%。

2.2 REACH-B模型 REACH-B模型[11]是包括年齡、性別、ALT、HBeAg狀態和HBV DNA水平5個參數變量的多參數肝癌風險評估模型。該模型總分值為17分,主要針對HBV感染者但尚未接受抗病毒治療發生肝癌風險的分層評估,其中0～5分為低危組、6～11分為中危組、12～17分為高危組。在該模型評估肝癌風險的人群中,3年、5年、10年內得分值為17分的最高分組的肝癌發病率分別為23.6%、47.4%、81.6%。

2.3 PAGE-B模型 PAGE-B模型是Papatheodoridis等[12]主要針對接受抗病毒治療的HBV感染者肝癌發生風險所構建的包括年齡、性別和血小板計數三個參數變量的風險評估模型。但該模型是主要基于歐洲人群所建立的模型,Lee等[13]學者基于此模型增加了白蛋白水平參數變量,以此構建了mPAGE-B 模型,改良的模型更加適合在亞洲人群中肝癌風險的分層和評估。

2.4 APAC模型 APAC模型[14]是包括年齡、可溶性 β血小板衍生生長因子受體、甲胎蛋白(AFP)和肌酐四個參數的新風險評估模型,對于超早期/早期肝癌分期,APAC模型的敏感度85.2%,特異度89.2%。APAC模型優于目前基于AFP等血清學算法,并有可能改善對高危人群的監測效能。

2.5 aMAP模型 李秀華等[15]還構建了針對由各種病因、各種族的慢性肝病患者發生肝癌的風險評估模型(aMAP模型),該模型包括年齡、性別、膽紅素水平、白蛋白水平和血小板計數5個參數,作為肝癌早篩、早診工具得到了國內外學者的驗證,aMAP評分系統適用于評估社區人群肝癌發生的風險。

2.6 PLAN-B模型 PLAN-B模型[16]是韓國學者基于一個大型、多國、多中心數據庫提出的包括年齡、性別、肝硬化病因、血小板計數等10個參數的肝癌風險評估模型,主要用于預測慢性乙型肝炎患者肝癌發生風險,其實用性在獨立的韓國和白人隊列中得到驗證。

綜上,目前有關肝癌的風險評估模型較多,其適用人群也存在差異(表2),這些評估模型主要用于分層管理肝癌的風險人群,有助于提高肝癌早期的篩查率和診斷率,成為提高社會成本效益較為重要的措施。

表2 肝癌風險評估的預測模型Table 2 Prediction model for HCC risk assessment

3 肝癌篩查方法

3.1 臨床常規篩查

3.1.1 腹部超聲(ultrasonic,US)與血清AFP篩查 US被國內外研究和診療中心推薦作為肝癌早期篩查的一線手段,其優勢鮮明,包括操作簡便、價格低廉、無輻射、無創、易于開展等。US在臨床上對肝癌患者篩查診斷的總體敏感度為84%,但受肝癌直徑大小的影響,敏感度也不同,Harris等[17]的循證分析顯示,US對于>5 cm肝癌的診斷敏感度較<2 cm肝癌診斷敏感度提高約38.5%。

血清AFP是當前臨床上應用最為廣泛的血清標志物,在診斷肝癌和療效監測方面具有重要作用。血清AFP對早期肝癌診斷的敏感度為45.3%～62.0%,特異度為87%～93%[18]。Hughes等[19]對3 450例慢性肝病患者的長期隨訪與監測顯示,血清AFP識別出肝癌患者的準確性可達75%。

3.1.2 常規聯合篩查 由于US檢查往往容易受檢查者操作、經驗以及被檢查者脂肪厚度等影響,血清AFP升高需要排除妊娠、慢性肝病、活動性肝病、消化道腫瘤以及生殖腺胚胎源性腫瘤等情況影響,所以血清AFP聯合US有助于提高肝癌早期檢出率。嚴永鋒等[20]通過對進行US聯合血清AFP篩查的Meta分析,共納入54篇報道、47 728例患者,研究顯示US聯合血清AFP(截斷值20 ng/mL)篩查能夠有效提高肝癌早期診斷的敏感度,與單一US篩查進行對比,敏感度可從73.0%提高至96.0%。

3.2 影像學技術

3.2.1 增強CT與MRI 影像學技術在肝癌早期篩查和診斷中起著重要作用,尤其強化CT和肝特異對比劑釓塞酸二鈉(普美顯)MRI的應用,進一步提升了小肝癌的檢出率。增強CT診斷早期肝癌(<3 cm)的敏感度為66%～79%,特異度為84%～90%[21]。Nadarevic等[22]對納入的34項研究、4 841例患者的統計顯示,普美顯MRI診斷任何大小和階段的肝癌的敏感度和特異度分別為84.4%和93.8%。

此外,除常用普美顯MRI外,肝膽特異性對比劑(hepatobiliary specific contrast agent,HBSC)MRI或細胞外對比劑(extracellular contrast agent,ECA)MRI也常作為高?；颊吒谓Y節的檢測手段。Gao等[23]對分別接受ECA-MRI和HBSC-MRI檢查的222例高危肝結節患者進行研究,2 cm小肝癌的診斷敏感度分別為60.19%和90.16%。所以,ECA-MRI、HBSC-MRI能夠提高早期肝癌的檢出率和診斷性能。然而,增強CT和MRI均存在價格高昂、可及性差等缺點,尤其是CT存在高放射線損害或是造影劑所造成腎毒性的缺點,因此CT或是MRI都不能取代US作為肝癌一線常規篩查手段。

3.2.2 超聲造影(contrast-enhanced ultrasound,CEUS) CEUS是新超聲技術的典型代表,Sonazoid(注射用全氟丁烷微球、示卓安)及SonoVue(六氟化硫微泡、聲諾維) 是兩種第二代造影劑。Lv等[24]為評價肝臟早期病變患者的診斷效力進行了前瞻性評估,通過對218例接受Sonazoid、206例接受SonoVue患者的比對,Sonazoid的使用敏感度為79.8%,特異度為85.0%;SonoVue的使用敏感度為86.6%,特異度為82.4%。Fraquelli等[25]通過進行一項納入23項研究、6 546例患者的薈萃分析,結果表明CEUS 檢測小肝癌的敏感度為77.5%,特異度為92.7%。綜上,CEUS現已經成為繼US、CT、MRI之后肝癌早期篩查和診斷的另一影像學技術。

3.2.3 融合影像學技術 融合影像學技術是通過硬件和軟件實現兩種及以上影像學圖像在同一平臺進行顯示,并對其進行對比解讀和分析的技術。Zhang等[26]通過CEUS聯合增強CT對疑似早期肝癌患者進行篩查和診斷,結果顯示其聯合診斷具有較高的準確性、敏感度和特異度,診斷效能達92.86%,超過單一應用CEUS和增強CT。

3.2.4 人工智能(artificial intelligence,AI)聯合影像學技術 AI是一門研究開發用于模擬延伸和擴展人的智能的理論方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。在肝癌的影像學診斷中,AI技術對于提高診斷效能具有一定的幫助。卷積神經網絡是一個多層次的人工神經網絡,它通過將互連的所有輸入數據均歷經各個層進行信息處理的方式來生成輸出數據。卷積神經網絡是深度學習的一種高級形式,可以提高多種影像學檢查甚至病理學檢測的準確度[27]。

雖然增強CT和MRI在肝臟占位性病變的良惡性判斷中具有重要作用,但是對于一些病變直徑較小或影像學表現不典型的病例診斷依舊有難度。Yasaka等[28]通過AI技術對超過55 000張肝占位圖像(包括肝癌、膽管癌、肝轉移癌、肝囊腫、肝血管瘤)進行訓練后對識別肝癌和其他肝內惡性腫瘤、肝癌與良性腫瘤均具有較高的準確度。Hu等[29]通過AI技術輔助CEUS對211例患者進行早期聯合識別肝臟惡性或良性的局灶性病變的準確率為91.0%,優于單獨應用CEUS識別的準確率(82.9%～84.4%)。因此,將AI技術與CT、MRI、CEUS等影像學技術聯合應用將有助于提高肝癌的早篩、早診率,有望成為今后肝癌早篩的新方法。

3.3 血清學標志物

3.3.1 AFP-L3、PIVKA-Ⅱ 肝癌細胞所特有的AFP-L3占總AFP的比例(AFP-L3%)和維生素K缺乏癥或拮抗劑Ⅱ誘導的蛋白(PIVKA-Ⅱ)可作為血清AFP篩查的補充,用于早期肝癌的診斷。一項納入6項研究、2 447例患者的薈萃分析[30]顯示,AFP-L3%診斷直徑<2 cm肝癌的敏感度為48%,特異度為81%。另一項納入31項研究的薈萃分析[31]顯示,PIVKA-Ⅱ診斷肝癌的敏感度為66.0%,特異度為89.0%,準確度為86.3%。Best等[32]構建“三聯檢查”(AFP+AFP-L3+PIVKA-Ⅱ)的GALAD模型分析顯示,“三聯檢查”診斷早期肝癌的敏感度為85.6%,特異度為93.3%,有助于提高AFP陰性肝癌的早期篩查和早期診斷。

3.3.2 GPC-3 GPC-3是一組硫酸乙酰肝素蛋白聚糖一種亞型,在各種實體瘤中高表達,但在健康成人組織中很少表達,是肝癌特異性標志物之一。Caviglia等[33]對349例肝硬化患者的研究發現,GPC-3在早期肝癌診斷中的敏感度為73%,特異度為51%。

3.3.3 GP73 GP73是一種在上皮細胞中表達的高爾基體糖蛋白。在肝臟疾病中,肝細胞中GP73表達增加,早期肝癌患者的GP73表達增加率要高于肝硬化患者。因此,GP73被認為是HCC的潛在標志物[34]。有研究[35]顯示,GP73在肝癌早期篩查和診斷中的精確度要優于血清AFP的檢測,特異度和敏感度分別達70%～93%、69%～95%。

3.3.4 血清層黏連蛋白 層黏連蛋白γ2是異三聚體基膜蛋白層黏連蛋白-332的一個亞基。在癌癥患者的腫瘤細胞擴散前,γ2鏈已經高度表達,這說明此種蛋白的表達與肝癌患者的不良預后呈現高相關。Yamashita等[36]研究發現,層黏連蛋白對肝細胞癌的早期篩查和診斷的敏感度可達到62.9%,特異度達到70.5%,且血清層黏連蛋白基因的升高預示著肝癌患者的預后較差。

3.3.5 GGTⅡ GGTⅡ是一種結合在細胞表面的生物酶,在HBV感染的肝癌患者中有較高表達,在肝癌患者中活性進一步上升,所以GGTⅡ可作為肝癌診斷的指標。陳琳等[37]對104例慢性肝病患者進行GGTⅡ檢測,肝癌早期診斷的敏感度為70.61%,特異度為75.35%。

此外,Eun等[38]通過預測氨基酸序列中的信號肽裂解位點來識別潛在的分泌蛋白,檢測肝癌患者血清中的分子,發現透明質酸介導的運動受體、神經外毒素4、成對同源域1和血小板反應蛋白4可作為肝癌早期診斷的標志物,在大量肝癌患者隊列中顯示出優越的預測能力。

3.4 液體活組織檢查

3.4.1 循環腫瘤DNA基因測序與甲基化 細胞游離DNA(cell-free DNA,cfDNA)是人體血液循環中的、游離于細胞外的高度片段化DNA,來源于腫瘤細胞的cfDNA被稱為循環腫瘤DNA(circulating tumor DNA,ctDNA)。利用ctDNA基因組測序和5-羥甲基胞嘧啶檢測技術構建的多組學多維度HIFI評分系統,在慢性肝病患者中檢測出肝癌的敏感度為95.42%,特異度為97.83%[39]。ctDNA甲基化與肝癌細胞發生、進展相關,Chalasani等[40]基于10個甲基化基因和3種蛋白構建了一個肝癌早期診斷預測模型,敏感度和特異度分別約為71%和90%。

3.4.2 microRNA(miRNA) miRNA通過與靶mRNA的結合,調節靶蛋白的表達,參與調節腫瘤的發生和發展,具有腫瘤特異性等特點。Zhou等[41]對934例受試者,利用多種血漿 miRNA的表達水平建立肝癌預測模型,其敏感度和特異度分別達到86.1%和76.8%,且在AFP無法做出判斷患者中仍能做出準確的預測。

3.4.3 外泌體 外泌體是攜帶大量蛋白質及功能性的mRNA、miRNA及環狀RNA(circRNA)等生物活性物質,與多種疾病的發生和發展密切相關。一項對62例組織學確診肝癌患者的研究,采用實時定量PCR方法驗證其外泌體circRNA分子的表達情況,發現肝癌患者血清及健康志愿者血清中差異表達的circRNA達到2 094個[42],這些外泌體中差異表達的circRNA譜可作為肝癌早期篩查和診斷的標志物。

3.4.4 液體活檢聯合診斷技術 隨著液體活檢技術的發展,越來越多基于基因組學的聯合診斷技術開展大規模前瞻性研究,為了更加早期、更加準確的篩查和診斷肝癌提供可能(表3)。

HCCscreenTM是基于高通量測序,檢測外周血中游離DNA的多種甲基化、基因突變信息及蛋白表達等綜合性指標的肝癌早篩液體活檢技術,對慢性肝病所致肝癌患者進行早篩、早診,可在無癥狀期甚至超早期篩查出肝癌。HCCscreenTM在1 615例HBsAg陽性患者的前瞻性隊列實現了88%的敏感度與93%的特異度,顯著優于US聯合血清AFP檢測早期肝癌的敏感度與特異度[43]。

萊思寧(Liver Screening)基于全基因組測序(whole genome sequencing,WGS)技術,分析cfDNA中肝癌和非肝癌人群具有顯著差異的多個維度變異信息。在傳統血清學篩查為陰性的小肝癌患者中,cfDNA檢測陽性率可以達到54.5%,并可以聯合影像學輔助判定肝結節的良惡性,為臨床提供有效的參考指標[39]。

此外,液體活檢技術也常聯合HCC的其他篩查手段。HelioLiver檢測是包括患者年齡、性別、28個基因的77個CpG位點的cfDNA甲基化模型以及三種血清學標志物(AFP、AFP-L3%、DCP)的早期肝癌的聯合篩查診斷技術,其敏感度優于AFP和GALAD[44]。還有研究[45-46]發現血清線粒體tsRNA、循環RNA1002也可作為一種新的肝癌早期篩查和診斷的生物標志物。

3.5 代謝組學 肝癌發展的早期就可以檢測到血液中的各種代謝紊亂[47],通過提取、預處理等分析生物樣本尿液或血液等標本中的特征代謝物后通過譜庫檢索對化合物進行定性、定量分析,基于特征代謝物進行回歸分析,進而探索得到肝癌的生物標志物,建立診斷模型,為肝癌的早篩、早診提供了新的技術手段。王淑鳳等[48]通過應用UPLC-QTOF-MS/MS技術測定HCC患者血清代謝組,篩選出438個差異代謝物,其中涉及12個通路顯著變化,發現了牛磺膽酸、2-脫氧栗甾酮、脫氧膽酸甘氨酸偶聯物和甘膽酸可作為臨床上4種早期肝癌診斷標志物。Liu等[49]對來自門靜脈血代謝產物的變化進行了綜合代謝組學分析,發現肝癌患者門靜脈血清和組織代謝物中的DL-3-苯乳酸、L-色氨酸、甘膽酸和1-甲基煙酰胺水平顯著高于健康對照組。Yang等[50]通過蛋白質印跡、qPCR和免疫組織化學測定研究評價了B3GALNT2作為肝癌腫瘤標志物的作用。

3.6 糖組學 糖組學是研究細胞或生物體內糖蛋白分子結構、表達調控、與糖鏈識別分子相互作用以及生理功能的科學。AFP-L3%、PIVKA-Ⅱ以及AFP都是糖蛋白,但是惡性腫瘤細胞中的聚糖加工途徑經常受到干擾。與分析單一糖蛋白的聚糖特點相比,研究肝癌患者血清中全部糖蛋白的糖組學圖譜變化,可綜合反映肝癌相關多種糖蛋白的糖基化改變,可提供更多的信息。Cong等[51]通過對247例HBV相關慢性肝病診斷早期/極早期肝癌(early/very early stage hepatocellular carcinoma,EHCC)患者的前6個月和12個月的血清N-聚糖生物信號進行了回顧性分析,以此構建了糖組學EHCC預測模型,在慢性肝病患者篩查出EHCC的敏感度為84.6%,特異度為85.0%,優于血清AFP。

4 小結

提高肝癌早期篩查和診斷水平、實現肝癌早期治療,是提高肝癌根治率、延長生存期的根本所在。雖然當前肝癌早篩、早診仍面臨很多挑戰,但是隨著液體活檢技術、多組學、AI技術等的發展,將為肝癌早篩、早診提供更多方案。

利益沖突聲明:本文不存在任何利益沖突。

作者貢獻聲明:韓家鑫負責查找文獻,撰寫論文初稿;宓余強負責分析文獻,進行文稿審改;徐亮負責擬定寫作思路,指導撰寫文章并最后定稿。