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2.DepartmentofPulmonaryMedicine, CentralHospitalofXuhuiDistrict,Shanghai200031,China) ABSTRACTLungcanceristhetypeofmalignancywiththehighestmorbidityandmortality worldwide.Earlydiagnosisisofgreatsignificanceforimprovingtheprognosisoflungcancer .Theoccurrenceoflungcancerisacomplexprocessinvolvinginmultiplefactorsandmultiple genes.Inrecentyears, theabnormalexpressionofbiomarkershasbecomeahotspotintheresearchofearlydiagnosis oflungcancerandsomenewbiomarkers,suchasautoantibodies,circulatingtumorDNA, circulatingtumorcells, andmicroRNAhavebeenemergingwiththerapiddevelopmentofdetectiontechnology.The researchprogressinthisfieldisbrieflyintroducedinthisarticle. KEyWORDSlungcancer;
earlydiagnosis;
biomarkers 肺癌是全球范圍内最常见的恶性肿瘤类型,其发病率和死亡率在各类 恶性肿瘤中均居首位,且发病率和死亡率仍在上升[1]。早期肺癌缺乏特异性表 现,故大部分肺癌诊出时已处于中、晚期,失去了根治的机会,只能采用化疗、 靶向治疗为主的综合治疗,患者的5年生存率15%[2]。如果临床上能够早期诊断 肺癌,即可显著改善患者的预后。研究显示,Ⅰ期肺癌患者术后的5年生存率高 达90%[3]。由此可见,肺癌的早期诊断具有重要的临床意义。
目前已见有以胸部低剂量螺旋CT、支气管内镜、痰脱落细胞等作为 筛查方法进行早期肺癌诊断的多项研究报告,但这些方法的敏感度、特异度和适 用性等均存在一定的局限性。随着分子生物学理论的快速发展、相关检测方法的 不断改进,分子诊断已成为肿瘤病理学研究的主要内容和手段。近年来,国内外 学者对生物标志物用于肺癌早期诊断进行了大量研究,本文就其研究进展作一概 要介绍。1血清蛋白标志物 1.1血清肿瘤标志物 血清肿瘤标志物检测具有无创、快捷、简便等优点,成为肺癌筛查及 其辅助诊断的主要手段。现阶段临床上常用的血清肺癌标志物包括癌胚抗原 (carcinoembryonicantigen)、神经元特异性烯醇化酶 (neuronspecificenolizationenzyme,NSE)、鳞状上皮细胞癌抗原 (squamouscellcarcinomaantigen,SCC)、细胞角蛋白19片段(cytokeratin19fragment, CYFRA21-1)、前胃泌素释放肽(pro-gastrin-releasingpeptide,pro-GRP)等,但 这些标志物单独用于肺癌早期诊断的敏感度和特异度均不高[4-7],如癌胚抗原水 平用于肺癌诊断的敏感度只有33.3%~52%[5-6]。NSE和pro-GRP水平异常主要见 于小细胞肺癌患者,癌胚抗原、SCC和CYRFA21-1水平异常主要见于非小细胞肺 癌(non-smallcelllungcancer,NSCLC)患者。这些标志物的水平在不同个体间的 差异较大,在同一个体中则与肿瘤负荷有一定的相关性。
为提高诊断的敏感度,多项研究探讨了多种标志物联合检测的应用价 值,结果显示癌胚抗原、NSE、SCC、CYFRA21-1的三联或四联检测用于肺癌筛 查的敏感度可达80%~90%,特异度70%[5-7],显著优于这些标志物单独检测的 结果。这些标志物水平异常也见于其他恶性肿瘤类型。不过,由于早期肺癌的肿 瘤负荷较小,这些标志物的敏感度还是太低,特别是在肺毛玻璃结节的鉴别上, 这些标志物几乎没有鉴别诊断价值。
1.2肺癌自身抗体 在肺癌发生的早期,机体的免疫系统能识别肿瘤细胞表面的特异性抗 原,然后分泌针对这些抗原的自身抗体。肺癌自身抗体在肺癌早期即出现,故可 用于肺癌早期筛查[8]。然而,单独检测肺癌自身抗体用于肺癌筛查同样存在敏 感度和特异度不理想的问题,而联合检测多种肺癌自身抗体可弥补这一缺陷。上 海市肺科医院组织进行的一项多中心研究探讨了7种肺癌自身抗体(GAGE7、 CAGE、MAGEA1、SOX2、GBU4-5、p53、PGP9.5)检测在肺癌早期诊断中的 应用价值,结果显示联合检测这7种肺癌自身抗体用于肺癌筛查的敏感度和特异 度分别达61.0%和90.0%,其中用于Ⅰ期和Ⅱ期NSCLC诊断的敏感度分别为62% 和59%,用于局限期小细胞肺癌诊断的敏感度为59%[9]。
2循环肿瘤DNA循环肿瘤DNA是指血液循环中的肿瘤细胞凋亡后产生的双链或单链 DNA片段,其基因改变与肿瘤组织的一致。随着分子生物学技术的快速发展, 如第二代基因测序技术、数字聚合酶链式反应(polymerasechainreaction,PCR) 等技术的出现,循环肿瘤DNA的检测灵敏度已大大提高,具有用于肿瘤早期诊 断的潜力。肿瘤细胞在血流中凋亡后,血浆中来自不同染色体的循环肿瘤DNA 片段数量与染色体拷贝数成正比,通过第二代测序技术捕获测序1000万个DNA 片段,其相应染色体的数量变化就有了统计学意义,从而可用来判断体内的肿瘤 负荷和肿瘤类型[10-11]。此外,肿瘤细胞DNA携带的倒序、点突变信息也可通 过测序获得[12]。
Newman等[13]在采用癌症个体化深度测序方法检测循环肿瘤DNA的 研究中发现,循环肿瘤DNA检测用于肺癌诊断的敏感度在Ⅱ~Ⅳ期和Ⅰ期 NSCLC患者中分别为100.0%和50.0%,特异度均为96.0%,且循环肿瘤DNA的表 达量与肿瘤大小相关,相关系数为0.89。该研究表明,采用高通量的第二代测序 技术检测循环肿瘤DNA中的基因变异有助于NSCLC的早期诊断。不过,由于循 环肿瘤DNA的含量较低,在早期肺癌患者中的含量更低,因此欲更好地发挥循 环肿瘤DNA检测在肺癌早期诊断中的应用价值,还需不断改进检测技术、DNA 抽提技术并建立多基因检测谱。
3循环微小RNA(microRNA,miRNA) miRNA是一类高度保守的小分子RNA,是长度为19~25个核苷酸的 内源性非编码调控RNA,可通过靶向结合mRNA的3′-非翻译區而致mRNA降解或 翻译受到抑制,从而实现对靶基因表达的调控。miRNA在不同组织中的表达谱 不同,在肺癌与正常组织之间以及不同的肺癌组织之间的表达谱也不相同,故其 检测有用于肺癌诊断的潜力。
Geng等[14]的研究发现,NSCLC患者和健康人群的循环miRNA (miRNA-20a、miRNA-145、miRNA-21、miRNA-223、miRNA-221)的表达有 显著差异,故miRNA可用作早期NSCLC诊断的肿瘤标志物。Hennessey等[15]采 用实时定量PCR技术检测了30例NSCLC患者和20名健康者血清中180种miRNA 的表达,结果发现miR-15b和miR-27b的检测有助于NSCLC诊断,miR-15b和 miR-27b检测用于NSCLC诊断的敏感度和特异度分别达100%和84%。多种miRNA 的联合检测有助于提高肺癌早期诊断的敏感度和特异度。4循环肿瘤细胞(circulatingtumorcell,CTC) CTC是指进入了血液循环的肿瘤细胞,它们在肿瘤进展和转移中起着 关键作用。由于在早期肿瘤、甚至癌前病变的患者外周血中即已存在CTC,故如 能检测CTC,就可用于肿瘤早期诊断。
上海市肺科医院、上海市胸科医院和中国医学科学院肿瘤医院联合进 行了一项多中心研究,采用靶向PCR技术检测了560例肺癌患者、350例肺良性肿 瘤患者、150名健康者和150例非肺源性恶性肿瘤患者的CTC,结果发现CTC检测 用于肺癌辅助诊断的价值显著高于血清肿瘤标志物,敏感度和特异度分别达 79.6%和88.2%,其中对Ⅰ期(早期)肺癌诊断的敏感度达67.2%[16]。
5呼出气中的有机化合物(volatileorganiccompounds,VOC) VOC检测具有快速、无创、便捷、灵敏度高和可重复性好等优点,是 一种潜在的新型肿瘤诊断方法。多项研究结果表明,VOC的组成及其浓度可以反 映肺癌的疾病状况,建立和开发其数据库及预测模型对肺癌早期诊断具有重要的 应用价值[17-18]。陈璐等[17]采用电子鼻检测了63例肺癌患者和72名健康者的 VOC并予以比较,建立了肺癌预测模型,后者用于肺癌诊断的敏感度达74.0%, 特异度达93.0%。
下呼吸道表面产生的代谢产物会以气溶胶形态存在于呼出气中,呼出 气被引入冷凝系统后转化为液体或雪状物,即呼出气体冷凝物 (exhaledbreathcondensate,EBC)。多项研究结果提示,通过检测EBC中的肿瘤 相关基因(主要包括p53、p16、Bcl-2、K-ras等)以及微卫星改变、细胞因子、 氧化应激产物等可实现肺癌的早期诊断[19-22]。有关研究发现,在33%~70%的 肺腺癌患者EBC中可检出p53突变[19],在53%的肺癌患者EBC中可发现微卫星改 变[20]。
6结语 综上所述,肺癌的早期诊断是改善肺癌患者预后的关键,因此人们一 直在开发肺癌早期诊断新技术。肺癌早期诊断技术除须有高敏感度和特异度外, 还应具有创伤小、操作简单、成本低廉等特点。近年来,新的肿瘤相关生物标志 物不断被发现,它们的检测和应用相对方便,而联合检测有助于提高肺癌诊断的 敏感度和特异度,特别是血清肿瘤标志物、肺癌自身抗体和miRNA等联合检测 的应用价值已进入临床研究阶段,有望成为肺癌早期诊断和筛查的有效手段。当然,在生物标志物用于肺癌早期诊断方面也存在不少问题,如较多新的肿瘤相关 生物标志物的检测技术尚不成熟,检测成本很高;
这些生物标志物检测用于临床 实践的证据不足等。因此,临床上应进行更深入的研究或验证工作,同时更深入 地了解从癌前病变至肺癌发生的动态过程,在此基础上不断研究和开发新的技术 和方法,使肺癌早期诊断技术日臻完善。
作者:张龙富
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