癌症是全球主要的死亡原因之一。据国际癌症研究机构估计，到2040年，癌症病例将超过2800万，较2020年增长47%。这一增长的部分原因是预期寿命的延长，因为年龄是癌症最显著的风险因素。然而，50岁以下人群癌症诊断率令人担忧的上升趋势表明，环境和生活方式因素也起着重要作用。
随着科学界致力于改善癌症治疗，早期检测和诊断的重要性已成为有效癌症护理的关键组成部分。早期检测与手术、放疗和靶向治疗的更好疗效以及更高的生存率密切相关。因此，研究人员正积极寻求生物标志物方面的突破，这些生物分子能够指示癌细胞的存在或特定特征。
生物标志物包括多种生物分子类型和结构，如蛋白质、DNA和RNA、代谢物、外泌体等。通过识别这些生物预警信号，我们可以更早地诊断癌症，从而改善治疗效果并提高患者的生活质量。
通过对CAS Content CollectionTM和Excelra生物标志物洞察数据库的最新研究，我们确定了生物标志物研究的研究趋势和前景领域，包括胰腺癌和肝癌，这两种癌症是目前最难治疗且大多数患者预后较差的癌症。
这项研究揭示了生物标志物发现已取得的进展以及仍需完成的重要工作：
生物标志物在当前癌症诊断中的作用
用于早期癌症检测的生物标志物的发现和开发时间表揭示了一个复杂且持续的过程（见图1）。无细胞DNA可显示癌症相关的突变或其他染色体异常，于1948年首次被观察到。在随后的几十年里，研究人员定位了同样能指示癌细胞存在的“癌症抗原”，其中许多至今仍被广泛检测。例如癌胚抗原（CEA）、甲胎蛋白（AFP）和糖类抗原19-9（CA 19-9）。
随着遗传科学的进步，我们对生物标志物的理解也随之加深。BRCA1和BRCA2等基因突变被定期检测，以了解遗传性乳腺癌和卵巢癌的风险。科学家们继续识别能够发出癌症信号并辅助诊断的蛋白质，例如20世纪90年代发现的前列腺特异性抗原。成像技术也提高了我们发现生物标志物的能力，目前我们使用核磁共振成像（MRI）、超声波、正电子发射断层扫描（PET）和计算机断层扫描（CT）作为早期癌症检测的关键工具。
我们不仅发现了更多的生物标志物，而且对它们的意义有了更好的理解。一些生物标志物有助于诊断癌症是否存在，而另一些则有助于预测疾病的进程或其对不同药物和疗法的潜在反应。应用范围远不止于此，如今我们从以下所有类别评估生物标志物：
- 诊断： 检测并识别癌症的存在。
- 预后： 预测疾病的可能进程和复发率。
- 预测： 预测对特定药物或治疗的反应。
- 反应： 展示对某种药物的积极或消极反应。
- 监测： 评估疾病的状态。
- 易感性/风险： 指示患病的可能性。
- 安全性： 衡量暴露于潜在有害物质后的影响。
用于胰腺癌和肝癌检测的生物标志物
在过去20年中，与早期癌症检测生物标志物相关的出版物有所增加（见图2）。医学界已达成共识，即成功的癌症治疗只能在疾病的早期局部阶段实现，这解释了CAS Content Collection中生物标志物研究资料的强劲增长率。
很少有疾病能比胰腺癌和肝癌更好地说明这一点，这两种癌症由于诊断较晚，死亡率都很高。一些已知的生物标志物已被用于诊断这些癌症，例如用于胰腺癌的CA 19-9和用于肝癌的AFP。基因筛查和影像扫描也常被使用，但不幸的是，大多数此类检查只有在患者出现症状后才会进行。到那时，疾病往往已进入晚期，肿瘤切除和治疗已收效甚微。
通过与合作伙伴 Excelra 的协作，我们得以分析其生物标志物洞察数据库，其中涵盖了针对这些疾病的数千种潜在生物标志物。如表 1 所示，胰腺癌已识别出超过 1,900 种，肝癌则近 6,000 种。针对诊断或风险分级（即实现疾病早期发现并进行有效治疗的关键里程碑），胰腺癌有 1,163 种潜在生物标志物，肝癌有 3,582 种。
表 1
这些数据令人振奋，进一步的分析有助于我们深入了解这些生物标志物的潜力。例如，mRNA 是目前识别出的肝癌主要生物标志物类型（见图 3）。蛋白质则是胰腺癌中占比最大的类型，但由于蛋白质在人体内结构普遍，仍需更多研究来确定具体的蛋白质种类及其临床意义。
最令人振奋的是，其中 425 种生物标志物可能同时预示胰腺癌和肝癌。如果能利用这些共有指标同时检测两种疾病，将有望在改善早期诊断和患者预后方面迈出重要一步（见图 4）。
生物标志物研究的下一步需求
为了使生物标志物在癌症早期诊断中发挥作用，我们必须能够进行可靠的检测。这意味着最有前景的生物标志物应具备微创采样条件，例如通过血液检测、尿液检测甚至呼气测试。当我们根据这一标准评估 Excelra 生物标志物洞察数据库时，发现了 1,992 种适用于非侵入性或微创检测技术的胰腺癌或肝癌特异性生物标志物。
要将这些发现从研究阶段转化为实际的患者护理，需要做些什么？首先，我们需要持续的研究工作，以确保特定的生物标志物能成为有效的诊断工具。癌症具有显著的异质性，生物标志物可能导致假阳性及其他不准确情况。只有通过对潜在生物标志物候选者进行严谨研究，科学界才能筛选出具有广泛应用潜力的标志物。
其次，将这些突破性成果应用于患者，必须通过 FDA 批准的检测手段。对检测开发进行资本投入至关重要，持续开展临床试验也同样关键。目前，各类相关工作正在进行中，胰腺癌和肝癌诊断试验在疫情导致的下滑后已出现回升。持续的时间与资源投入，辅以人工智能驱动的复杂生物标志物数据分析等先进技术，将产生深远影响。
尽管面临诸多挑战，生物标志物研究仍有望开启癌症早期检测与诊断的新能力，为患者带来更光明的未来。欲了解生物标志物研究的最新进展及其对改善癌症诊断的影响，请参阅我们与 Excelera 合作撰写的最新 洞察报告。
