《Biomolecules》:Liquid Biopsy Biomarkers in Endometrial Cancer: Current Landscape and Future Perspectives
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子宫内膜癌是发达国家最常见的妇科恶性肿瘤,其在风险分层、疗效监测及复发早期检测方面仍具挑战性。液体活检作为一种微创手段,可对肿瘤来源的生物标志物进行动态评估,有望补充基于组织的诊断与分子分型。本叙述性综述总结了子宫内膜癌中循环生物标志物的现有证据,涵盖循环肿瘤
子宫内膜癌是发达国家最常见的妇科恶性肿瘤,其在风险分层、疗效监测及复发早期检测方面仍具挑战性。液体活检作为一种微创手段,可对肿瘤来源的生物标志物进行动态评估,有望补充基于组织的诊断与分子分型。本叙述性综述总结了子宫内膜癌中循环生物标志物的现有证据,涵盖循环肿瘤DNA(circulating tumor DNA, ctDNA)、循环肿瘤细胞(circulating tumor cells, CTCs)、细胞外囊泡(extracellular vesicles, EVs)、循环microRNAs及肿瘤驯化血小板(tumor-educated platelets),重点关注其有效性、适用性及实施障碍。在上述生物标志物中,ctDNA目前的证据基础最为坚实,尤其适用于高风险或复发性疾病的纵向监测、预后分层、分子残留病灶评估及复发早期检测。然而,其在早期、低负荷及低脱落肿瘤中的灵敏度仍有限。CTCs、EVs、microRNAs及血小板来源特征谱虽具前景,但目前仍处于研究探索阶段。人工智能或可支持多模态生物标志物的验证,但临床落地仍需外部验证、锁定算法、标准化工作流程及前瞻性效用试验。总体而言,液体活检是子宫内膜癌中基于组织的诊断与分子分型的有力补充,尤其在监测与随访领域潜力显著。当前亟需开展前瞻性研究,以明确液体活检指导的决策能否改善患者结局,或安全地减少过度治疗。
1. 流行病学与疾病负担
子宫内膜癌是发达国家最常见的妇科恶性肿瘤,全球疾病负担持续加重。2022年全球新发病例约42万例,死亡近9.8万例,发病率在多地区呈上升趋势,高收入国家尤为明显。疾病负担上升与人口老龄化、生育率下降、肥胖、糖尿病及其他代谢危险因素密切相关,仅肥胖一项即在发达国家病例中占相当大比例。大多数患者为绝经后女性,但10%–15%的病例发生于绝经前女性,少数与遗传易感性相关,尤其是林奇综合征(Lynch syndrome)。异常子宫出血常促使患者就诊并获得早期诊断,多数肿瘤被发现时局限于子宫体,但在晚期、复发、高级别或生物学侵袭性疾病中,患者结局仍较差。这种流行病学与临床异质性凸显了对能够补充组织病理学与分子分型的生物标志物的需求。在此背景下,液体活检的价值并非替代诊断性活检,而是作为一种微创策略,用于动态细化风险分层、监测治疗反应、评估分子残留病灶及早期发现复发。
文献检索方法
本研究采用针对性叙述性文献检索,系统筛选子宫内膜癌液体活检生物标志物的同行评议研究与注册临床试验。检索数据库包括PubMed/MEDLINE、Scopus、Web of Science及Google Scholar,时间跨度为建库至2026年6月11日,检索词组合涵盖子宫内膜癌、液体活检、ctDNA、循环肿瘤细胞、细胞外囊泡、外泌体、循环microRNA、肿瘤驯化血小板、分子残留病灶、复发监测、人工智能、机器学习及临床试验等。同时手动筛查相关文献的参考文献以补充原始研究。纳入研究类型包括转化或临床研究、系统评价、荟萃分析及高质量综述,排除仅针对非子宫内膜癌恶性肿瘤的研究,除非作为已验证监测范式(如宫颈癌ctHPV DNA)的比较证据。此外检索ClinicalTrials.gov,纳入明确评估子宫内膜癌液体活检、ctDNA、cfDNA、甲基化、片段组学及相关监测策略的注册试验。本文为叙述性综述,未采用PRISMA流程,未进行正式偏倚风险评估或定量证据分级。
2. 发病机制与分子图谱
子宫内膜癌的发生是激素、代谢、炎症、遗传及环境因素共同作用的结果。经典的Bokhman模型将其分为Ⅰ型(雌激素相关,多为低级别子宫内膜样癌)与Ⅱ型(包括浆液性癌与透明细胞癌,生物学行为更具侵袭性),但该二分模型无法完全涵盖疾病的分子多样性。癌症基因组图谱(The Cancer Genome Atlas, TCGA)将子宫内膜癌重新划分为四个分子亚型:POLE超突变型、错配修复缺陷/微卫星不稳定性高(mismatch repair-deficient/microsatellite instability-high, MMR-d/MSI-H)型、拷贝数低/无特定分子特征(copy-number-low/no specific molecular profile, NSMP)型及拷贝数高/p53异常(copy-number-high/p53-abnormal)型。各亚型在基因组结构、免疫微环境、预后及治疗意义上存在显著差异,POLE突变型肿瘤尽管突变负荷高,通常预后极佳,而p53异常型则与侵袭性行为及不良预后相关。因此,分子分型已成为当代风险分层与治疗决策的核心,现行指南推荐将分子亚型与组织学类型、分级、肌层浸润深度、淋巴脉管间隙浸润、宫颈受累情况及分期整合,以细化辅助治疗决策。此外,自噬调控及子宫内膜异位症相关恶性转化等生物学过程进一步体现了该疾病的异质性。然而,组织分子分型通常在单一时间点完成,难以全面反映治疗过程中的克隆演变或获得性耐药。液体活检可通过在治疗与随访期间连续评估肿瘤来源物质,弥补这一局限。
3. 现行诊断与预后策略
子宫内膜癌的诊断与管理依赖临床评估、影像学、组织病理学、手术及分子分型。绝经后异常子宫出血通常是首要警示信号,经阴道超声可作为初筛工具,确诊需依靠诊室内膜活检、诊断性刮宫或宫腔镜下定向活检。确诊后的手术分期与风险分层指导后续治疗,2023年FIGO分期系统与ESGO/ESTRO/ESP指南均体现了临床病理特征与分子风险整合的趋势。尽管如此,现有诊断与预后信息大多来源于诊断或手术时的组织标本,虽不可或缺,但不适合重复进行,难以实现对肿瘤负荷、分子演变、治疗反应及分子残留病灶的动态评估。
4. 现行诊断方法的局限性
基于组织的诊断方法提供了关键的诊疗信息,但仍存在明显局限。单次活检或手术标本可能低估瘤内异质性,在高分级、混合组织学、转移性及治疗暴露肿瘤中尤为突出。此外,组织分析是静态的,而子宫内膜癌可能在治疗过程中通过克隆选择及耐药机制获得发生演化。复发或转移性疾病中,反复组织取样往往不可行、有创、昂贵或技术上无法实现。常规随访依赖症状、体格检查与影像学,常仅在分子复发发生后才检测到临床复发。液体活检通过微创、可重复地获取肿瘤来源分子信号,在一定程度上解决了上述问题,但在早期低脱落肿瘤中,其解读需格外谨慎,因循环肿瘤分数可能极低。
5. 液体活检的生物学基础与技术
液体活检指对生物体液(最常见为血液,也包括尿液、子宫灌洗液、宫颈/阴道样本等)中肿瘤来源物质的分析,这些物质包括ctDNA、CTCs、EVs、循环RNA、蛋白质及血小板相关特征谱,由凋亡、坏死、主动分泌、细胞更新及肿瘤-宿主相互作用释放。其中ctDNA是目前临床成熟度最高的分析物,可携带肿瘤特异性突变、拷贝数改变、微卫星不稳定相关信号、甲基化模式及片段组学特征;CTCs提供细胞与表型信息;EVs、microRNAs及肿瘤驯化血小板则捕捉肿瘤生物学与宿主反应的额外层面。分析平台包括用于已知靶点高灵敏度检测的数字PCR(digital PCR),以及用于广泛基因组分析的二代测序(next-generation sequencing, NGS)。新兴技术如甲基化分析、片段组学、分子条形码、错误抑制、微流控及多模态机器学习模型,旨在提高低负荷环境下的检测灵敏度。临床核心问题并非能否检测到循环肿瘤来源物质,而是其检测能否改善患者管理,这需要标准化的前处理流程、经验证的检测方法、具有临床意义的阈值,以及证明效用的前瞻性研究。
6. 子宫内膜癌中的循环生物标志物
液体活检在子宫内膜癌中的应用日益聚焦于循环生物标志物的分子表征,以捕捉肿瘤异质性与动态基因组演变。不同于组织活检,循环生物标志物可同时反映肿瘤的时空多样性,特别适合纵向监测,主要包括ctDNA、CTCs、EVs、microRNAs及肿瘤驯化血小板。
6.1 循环肿瘤DNA(ctDNA)
ctDNA是目前子宫内膜癌中最成熟的液体活检生物标志物,由肿瘤细胞释放入外周血游离DNA(cell-free DNA, cfDNA)池。血浆基因组研究显示,在晚期患者中可检测到TP53、PIK3CA、PTEN、ARID1A、KRAS等基因的复发性改变及CCNE1扩增等临床相关拷贝数事件,支持ctDNA作为高脱落疾病中肿瘤基因组学的无创替代物。ctDNA检出率与疾病分期及生物学风险密切相关:现有研究因检测方法、采样时间点、是否采用肿瘤知情(tumor-informed)设计及阳性阈值不同而难以计算精确的FIGO分期分层检出率,但一致显示其在高分级、高风险、大体积、晚期或复发疾病中显著高于低负荷早期肿瘤。Ashley等在新诊断患者中基线cfDNA突变检出率为22%,阳性集中于晚期、高肿瘤负荷及侵袭性组织学病例;Casas-Arozamena等在手术时ctDNA检出率为29.4%,富集于高分级肿瘤、FIGO III–IV期、深肌层浸润、淋巴脉管间隙浸润及非子宫内膜样癌。因此,早期疾病中ctDNA阴性应解释为血液检测在低脱落环境中的局限性,而非肿瘤不存在。组织与血浆的一致性是有条件的:肿瘤知情或肿瘤引导的检测性能最佳,因其先确定患者特异性肿瘤突变再在血浆中靶向检测。纵向监测是ctDNA最具临床价值的用途,系列ctDNA水平可反映治疗反应、分子残留病灶、克隆演变及即将发生的复发。多项研究显示,ctDNA可在标准临床评估前数月检测到复发或进展,其动力学变化与治疗反应同步。总体而言,ctDNA主要应用于术后分子残留病灶评估、复发监测、治疗反应监测及风险细化,而非独立筛查。由于大多数子宫内膜癌在异常子宫出血后得以早期确诊,此时血液ctDNA灵敏度有限,其价值更多体现在识别已确诊患者中的生物学侵袭性疾病、隐匿残留病灶或即将复发,而非替代内膜取样、宫腔镜、影像学及组织病理学评估。与宫颈癌中循环HPV DNA的经验相比,子宫内膜癌缺乏通用病毒标记且分子异质性强,其临床验证需依赖肿瘤知情或分子亚型导向的检测、标准化采样时间点、预设阈值、克隆造血校正及证明ctDNA指导决策可改善结局的前瞻性试验。
6.2 循环肿瘤细胞(CTCs)
CTCs作为液体活检的补充组分,可对来自原发或转移灶的完整肿瘤细胞进行表型与分子解析。子宫内膜癌中CTCs表现为上皮、间质及中间可塑状态的生物学异质性群体,其分子特征富集于EMT及干性相关程序,包括ETV5、NOTCH1、SNAI1、TGFB1、ZEB1/2、ALDH及CD44,并涉及PI3K及Wnt/β-catenin等与肿瘤进展相关的通路改变。临床研究中,尽管队列规模有限,CTC检出与深肌层浸润、淋巴结受累及宫颈侵犯等不良病理特征相关,初步系列数据提示CTC动态变化可反映治疗相关改变。然而,外周血中CTC丰度低、表型异质性高,且缺乏标准化的富集与检测平台,限制了其在早期疾病中的分析灵敏度与临床应用。值得注意的是,在看似局限性疾病患者的卵巢静脉样本中可检出CTC,提示传统外周血检测可能低估肿瘤播散。总体而言,CTCs是生物学信息丰富的分析物,在风险分层、疾病监测及转移进展研究中具潜力,但其常规临床应用仍需更大规模前瞻性验证研究与稳健的标准化检测策略。
6.3 细胞外囊泡与外泌体
细胞外囊泡(EVs),尤其是外泌体,是液体活检中具有功能活性的组分,由肿瘤、基质、内皮及免疫细胞释放,介导细胞间通讯,携带可反映肿瘤生物学及肿瘤-微环境互作的DNA、mRNA、microRNAs、长链非编码RNA、蛋白质及脂质。子宫内膜癌的临床前与早期转化研究已识别出具有潜在诊断与预后价值的EV相关RNA及蛋白质特征谱。其脂质双分子层可保护分子货物免于降解,使其成为有吸引力的生物标志物发现来源,可与ctDNA、CTCs及循环microRNAs互补。然而,现有证据仍属探索阶段,EV异质性、分离与表征方法未标准化,以及难以区分肿瘤来源与非肿瘤来源囊泡,限制了其即时临床转化。目前EVs应被视为子宫内膜癌多模态液体活检策略中具前景但处于研究阶段的组分。
6.4 循环microRNAs
循环microRNAs(miRNAs)是由细胞外囊泡、蛋白复合物或死细胞释放的小分子非编码RNA,在血浆与血清中稳定性高,参与PI3K/AKT/mTOR、Wnt/β-catenin、TGF-β及p53介导的细胞周期调控等通路,是子宫内膜癌中有潜力的生物标志物。包括miR-200家族、miR-21、miR-155、miR-182、miR-183、miR-205及let-7家族在内的多种miRNAs已被关联到肿瘤进展、上皮-间质转化、免疫信号、PTEN/PI3K通路调控及侵袭性临床病理特征。多miRNA组合的诊断效能优于单个标志物,一项荟萃分析显示合并灵敏度为0.84,特异度为0.87,曲线下面积为0.91。尽管如此,现有研究在标本类型、归一化策略、检测平台及临床终点上异质性较高,且非肿瘤来源(尤其是血细胞与血小板)是重要混杂因素。目前miRNAs应视为研究性标志物,最有可能作为多模态组合的一部分而非独立临床检测发挥作用。
6.5 肿瘤驯化血小板(TEPs)
肿瘤驯化血小板(TEPs)反映了肿瘤细胞与宿主全身环境的相互作用。除止血功能外,血小板可摄取肿瘤来源的细胞外囊泡、RNA、蛋白质及细胞因子诱导信号,导致RNA含量、剪接模式、蛋白组成及功能行为发生改变。临床层面,TEP检测在多种肿瘤中显示出良好的诊断效能,但在子宫内膜癌中证据仍限于探索性研究。一项结合血小板RNA测序与人工智能的研究显示,TEPs可有效区分健康个体与子宫内膜癌患者,但对恶性与良性妇科疾病间的区分能力有限。TEPs丰度高且可整合肿瘤细胞与宿主微环境信号,但其临床落地受限于缺乏标准化的血小板分离、转录组分析及混杂因素(如炎症、合并症及非肿瘤全身状态)控制方案。因此,TEPs目前在子宫内膜癌中属于研究性平台,而非已确立的临床生物标志物。
6.6 液体活检分析物在子宫内膜癌中的临床定位
各液体活检分析物的临床相关性取决于其在具体决策场景中的贡献能力。ctDNA目前证据最为一致与坚实,尤其适用于术后风险评估与复发监测;CTCs、microRNAs及EVs则基本仍处于研究阶段,临床验证有限且异质性高,但可提供互补信息,在多模态策略中具潜在价值。需强调的是,该定位仅为假设性框架,旨在辅助解读现有证据,随领域快速发展,仍需高质量前瞻性验证研究支持方可广泛临床应用。
6.7 子宫内膜癌液体活检的分子亚型与组织学特异性解读
液体活检结果应在分子亚型与组织学特异性框架下解读。POLE突变型、MMR缺陷型、p53异常型及NSMP肿瘤在预后、突变负荷、免疫微环境、基因组不稳定性及脱落概率上存在差异,同一血浆结果在不同亚型中可能具有不同生物学与临床意义。p53异常型及浆液样肿瘤因侵袭性生物学行为、高肿瘤负荷、染色体不稳定性及复发风险高,是最可能从血浆ctDNA检测中获益的场景,可用于纵向监测、早期复发检测及耐药机制识别。相比之下,低级别子宫内膜样癌及多数NSMP肿瘤常为局限于子宫体的低脱落病变,阴性血浆结果不应在未经验证的方案中改变诊断或随访决策。MMR缺陷型肿瘤在免疫治疗监测中具有应用前景,ctDNA动力学或可反映治疗反应或耐药,但子宫内膜癌特异性证据仍有限。POLE突变型肿瘤则面临不同挑战:即使检测到肿瘤来源改变,其极佳的预后意味着分析阳性并不自动等同于需要加强治疗。这些考量强化了ctDNA是对组织分子分型的补充而非替代。肿瘤知情检测、子宫灌洗或宫颈/阴道样本等非血液体液,以及多分析物策略,在低脱落疾病中可能尤为重要。
7. 临床整合与未来展望
液体活检最可能以互补性监测平台的角色进入子宫内膜癌临床实践,而非替代组织病理或分子分型。近期最现实的应用场景包括术后分子残留病灶评估、复发监测、治疗反应监测,以及在无法重复组织活检时进行分子分型。临床应用需依据疾病场景调整:在晚期、复发、高分级或p53异常疾病中,ctDNA更可能提供有效信息;在早期、低分级或低负荷疾病中,血液检测灵敏度有限,阴性结果不应改变管理,除非在前瞻性方案中得到验证。未来价值很可能依赖于整合组织分子分型、ctDNA动力学、其他循环分析物、影像学、组织病理学及临床变量。
7.1 人工智能、计算验证与临床采纳
人工智能(AI)与机器学习方法可将高维分子信号转化为可解释的风险估计,加速液体活检生物标志物的验证与临床采纳。在子宫内膜癌中,相关输入包括ctDNA变异等位基因分数及其动力学、甲基化或片段组学特征、miRNA与EV特征谱、血小板RNA谱、组织分子亚型、组织病理学危险因素、影像学、CA-125(如适用)、治疗暴露及纵向结局。AI的实际价值不仅在于提升分类准确性,还在于支持样本质量控制、识别低脱落疾病中的微弱多模态信号、区分克隆造血或前处理伪影、个体化制定随访计划、富集临床试验高风险人群及标准化多学科报告。纵向模型尤其有助于区分真正的分子复发与随机低水平检测噪声。然而,AI应被视为验证与实施工具,而非通往临床应用的捷径。基于小规模回顾性队列训练的模型易出现过度拟合、批次效应、谱系偏倚、类别不平衡及跨实验室泛化能力差等问题。临床采纳前,算法需在验证前锁定,在多中心队列中进行外部测试,校准至具有临床意义的阈值,通过决策曲线与健康结局分析进行评估,并遵循CONSORT-AI与SPIRIT-AI指南进行报告。
7.2 注册临床试验与前膽性转化研究
临床采纳需超越分析有效性,向前瞻性临床效用研究迈进。ClinicalTrials.gov检索显示,已有多项已完成、招募中或计划中研究明确评估子宫内膜癌中的ctDNA、cfDNA、DNA甲基化或其他液体活检策略,重点涵盖组织-血浆一致性、术后分子残留病灶、复发风险分层、ctDNA指导的辅助治疗选择、晚期/复发疾病治疗时长决策,以及利用非血液体液或cfDNA特征进行早期检测。需注意,注册试验证据应谨慎解读,入组状态、终点及检测细节可能随时间变更,且多数试验旨在确立可行性、预后价值或风险分层,而非立即改变临床实践。决定性下一步将是证明液体活检指导的干预措施能够改善患者结局、安全减少过度治疗,或在不过度增加不必要影像学、焦虑及成本的前提下优化随访。
7.3 液体活检在保育治疗、EIN/AEH及早期内膜样癌中的应用
保育治疗及早子宫内膜肿瘤性病变是液体活检极具吸引力但也极具挑战性的应用场景。EIN/AEH或IA期G1子宫内膜样癌患者在孕激素保守治疗期间需反复进行内膜取样,若能有非侵入性生物标志物早期识别治疗无反应或复发,将具有重要临床价值。然而,目前循环生物标志物在这些病变中的灵敏度预期较低,因其常体积小、分级低、脱落少,ctDNA在许多患者中可能无法检出。子宫灌洗、宫颈/阴道样本及尿液等非血液体液,或包含甲基化与miRNA特征的多模态组合,可能是更可行研究方向。目前尚无液体活检检测可替代组织病理学用于EIN/AEH或保育治疗中的诊断、疗效评估或随访。未来研究应采用肿瘤知情纵向设计、预设时间点及具有临床意义的终点,如早期识别无反应、进展或复发。
7.4 液体活检与病理工作流程的整合
液体活检的临床价值取决于其与以病理为核心的工作流程的整合。组织病理学仍是诊断、分级、组织学分型、分期背景及分子分型的基础,液体活检应被解读为附加的动态层面,而非组织评估的替代。一个实用的工作流程应从组织诊断与分子分型开始,仅在解决明确临床问题时引入液体活检,如术后分子残留病灶评估、疑似复发、晚期疾病纵向监测,或无法获取新组织时的分子分型。解读时应结合验前概率、肿瘤亚型、疾病负荷、治疗背景及检测局限性。当组织与血浆结果不一致时,需谨慎复核:组织阳性/血浆阴性在低脱落疾病中常见,不应据此排除肿瘤存在;血浆独有改变可能反映空间异质性、克隆演变或非肿瘤来源(如克隆造血),必要时需进行配对白细胞测序。实施还需统一的前处理协议、经验证的检测性能、可追溯的报告体系及多学科解读。实践中,子宫内膜癌液体活检结果应与组织学、免疫组化、组织分子分型及可用的细胞学或辅助分子数据一同报告,因其他肿瘤领域的经验表明,只有整合入病理工作流程而非孤立解读分子检测结果,才能获得最强的临床效用。
8. 结论
液体活检正成为子宫内膜癌中重要的临床补充手段,尤其在诊断后的动态疾病评估中。现有分析物中,ctDNA在纵向监测、术后分子残留病灶评估、预后分层及高风险或复发疾病早期复发检测方面的证据基础最为成熟。其在早期、低负荷及低脱落肿瘤中灵敏度有限,因此不可替代组织病理学诊断或基于组织的分子分型。最合理的实施路径是以亚型为导向且采用肿瘤知情策略:由组织分子分型界定生物学背景与患者特异性靶点,在循环脱落预期可提供信息的场景中开展系列液体活检。CTCs、EVs、microRNAs及TEPs可提供互补生物学信息,但仍属研究阶段,需标准化工作流程与外部验证。AI与多模态建模或可将复杂的液体活检数据转化为临床可用工具,但前提是算法透明、经过外部验证、前瞻性评估并与可操作的决策相挂钩。越来越多的注册临床研究标志着该领域正向ctDNA指导的监测与治疗策略迈进。若前瞻性试验证实其可改善结局或安全减少过度治疗,液体活检有望成为子宫内膜癌精准肿瘤学的重要组成部分。