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在非DRE前列腺尿液检测癌抗原3和前列腺癌易感候选提高前列腺癌的诊断在中国人口
抽象
虽然前列腺活检是前列腺癌,这也导致负活检的发病率高,临床上低风险前列腺癌的诊断和过度治疗以后的诊断的金标准。它仍然是一个未被满足的需求,以推迟在临床实践中不必要的活检发现新的生物标志物。在这项研究中,我们描述了一种新方法,LBXexo得分,以测量来自非DRE尿尿液外来体PCA3 / PRAC表达作为一种非侵入性诊断,以改善与一低血清PSA水平在中国人群的检出率。第一空隙尿样品收集到分离外来体,并通过定量逆转录PCR测量PCA3和PRAC的外来体的RNA。在这两种任何级和高等级前列腺癌组中观察到在exoPCA3 / PRAC甲显著增加时与活检阴性组进行比较。接受者操作特性曲线分析表明,LBXexo得分显著改进的诊断性能预测活检结果,具有0.723的AUC( )和0.736( )for any-grade and high-grade (GS ≥ 7) prostate cancer, respectively. For high-grade cancer, LBXexo had the negative and positive predictive values of 100% and 27.59%, respectively, and could potentially avoid unnecessary biopsy. This is the first report in Chinese population that demonstrates the predictive value of the exosomal expression of PCA3 and PRAC derived from non-DRE urine in predicting prostate biopsy outcomes. It could be used in clinical practice to make a better informed biopsy decision and avoid unnecessary biopsies in Chinese population.
1.简介
前列腺癌(PCA)是最常见的癌症,并在世界范围内男性癌症死亡的第二大原因,确诊近1.3万个新病例,并在2018年359,000人死亡[1个]。随着经济的发展和生活方式的改变,前列腺癌是中国最迅速增加男性癌症,并且它是在男性大约60300个新病例在2015年目前的第六常见的癌症[2个]。前列腺穿刺活检仍是确诊患者的血清PSA升高和可疑数字直肠检查(DRE),随着年龄的增长和家族史在一起的金标准。Although the PSA test significantly increases the PCa detection rate in those patients with considerably elevated serum PSA levels, the detection rate for low PSA levels, especially in patients with serum PSA levels between 4 and 10 ng/ml (grey zone), is generally low [三]。由于PSA和低风险前列腺癌的患病率较高的特异性低,患者70%以上都是不必要的活检[4个]。过度诊断也造成过度治疗的低风险前列腺癌患者,和患者无痛前列腺癌通常不需要治疗。作为侵入性手术,前列腺活检通常与在某些情况下的疼痛和一些严重的并发症,如感染,出血,和勃起功能障碍,甚至死亡[相关联5个]。因此,有一个巨大的未被满足的需求,以减少误诊的前列腺癌造成目前临床实践。
近年来,已经采取了很大的努力,以确定前列腺癌检测新的生物标志物。几个PSA衍生物测试,如%游离PSA [6个,7个],PSA速度[八],和PSA前体(2proPSA)已经被用于提高PSA测试的性能[9个,10]。前列腺癌抗原3(PCA3),长的非编码RNA,其与非癌性前列腺组织相比在前列腺癌中高度表达,已经发现,不依赖于前列腺尺寸和血清PSA水平的[11]。该PCA3测试,测量PCA3 mRNA的DRE后尿样中并在2012年被FDA批准用于前列腺癌的风险评估工具,已被证明是一个有用的工具,以帮助指导男子与之前阴性的前列腺活检中活检的决定和提高早期前列腺癌的检出率[12–14]。然而,PCA3的预测肿瘤侵袭性的能力仍存在争议[15,16]。该TMRPSS2号-尔格基因融合,对前列腺癌的高度特异性的标记物,据报道,在高加索人前列腺癌患者中的大约50%[17,18]。从后DRE尿样PCA3和TMRPSS2-ERG测量的结合改进了前列腺癌检测的灵敏度,降低了活检的数量,并增加了显著预测值来预测活检结果[19,20]。
胞外囊泡(电动汽车),来自活细胞与富集的大分子释放的脂质封装的颗粒以反映来源的细胞中,最近已报道作为用于各种疾病[有用的液体活检工具21–23]。最近的研究突出尿液衍生外来体的临床上显著前列腺癌的临床应用作为一个有用的生物标记物,以判别无痛[24,25]。所述ExoDx前列腺(IntelliScore)测试,其分析PCA3和的外来体RNA表达TMRPSS2-ERGfrom non-DRE urine, has been reported in two trials to have better sensitivity than the existing risk calculator to predict high-grade PCa (GS ≥ 7) at initial biopsy, and the IntelliScore test could defer unnecessary biopsies [26,27]。
由于前列腺癌的异质性TMPRSS2-尔格融合转录本因种族而异。与高加索人的高患病率相比TMPRSS2-尔格在中国人群中是非常低的,而PCA3的患病率在中国人群高,增加表达在中国前列腺癌患者[据报道28]。前列腺癌的易感性的候选的下调(PRAC)表达在癌性组织中发现与BPH组织相比,表明PRAC表达与前列腺癌发展[之间的相关性29]。在这项研究中,我们报道了首次PCA3和PRAC基因表达的非DRE尿样品中分离在中国人群中预测活检结果的无创性检查外来体的组合。
2。材料和方法
2.1。研究人群
从2017年6月5日到2018年5月29日,由于高的PSA水平和/或可疑的直肠指诊(DRE)定于初始或重复前列腺穿刺活检89人被邀请在泌尿外科参与这项研究福建省立医院的单位。所有受试者签署知情同意书,并且该协议是经福建省立医院伦理委员会(K2017-09-065)。
2.2。样品采集和处理
第一捕获prebiopsy尿样(盲法实验人员)收集并根据标准方案分配有一个ID。样品收集在一个标准的尿液收集杯,并在福建省立医院进行初步处理冰上传送到中心实验室。该urine samples were centrifuged at 5000 rpm for 15 min at 4°C to remove debris, filtered through a 0.8 μm syringe filter, and then stored in 30 ml aliquots at −80 C until further processing.
2.3。胞外囊泡(EV)的分离,RNA提取和RT-PCR
A 25 ml aliquot of each sample was thawed in a water bath at 37°C for ∼15 minutes, followed by filtration through a 0.8 μ米注射器过滤器。外来体是从由串行超速离心分离滤液[三十]。In brief, the urine samples were ultracentrifuged at 170,000 rpm for 2 hours and the pellets were then washed with ice-cold PBS for another 90 min at 4°C. The EV pellets were resuspended in 200 μ升PBS的用于进一步的RNA提取。外来体RNA从使用RNeasy Mini试剂盒(Qiagen公司,德国)的电动车萃取。
2.4条。RNA逆转录与qRT-PCR
的RNA(20 μ升)中的溶液,根据制造商的方案,使用的RNA成cDNA EcoDry™预混物试剂盒(Clontech,美国)反转录成cDNA。qPCR was performed using the ABI ViiA 7 Real-Time PCR System: 95°C for 10 min, followed by 40 cycles of 95°C for 15 s and 60°C for 15 s. For each PCR, the following was added to the qPCR reaction mix: 4 μ升预扩增的cDNA,12.5 μ的Taqman™通用PCR预混,2.5 l的 μ升的引物,和6 μ的H L2个O,使25总体积 μ湖对于外来体RNA基因的相对表达,感兴趣的基因进行归一化到exoRNA KLK3(CŤ靶基因:CŤKLK3)。
2.5。统计分析
曼惠特尼U型检验用于比较不同组之间的PCA3和PCA3 / PRAC的表达。接收器操作特征曲线分析和统计分析,进行了使用R统计计算软件版本3.5.1(http://www.r-project.org)。
3.结果
3.1。病人的特点
非DRE尿液样本来自89个科目谁入选2017年6月5日和2018年5月29日之间收集的,并没有采取药物或已知会影响血清PSA水平至少入选前6个月的激素。Among these subjects, 57 met the eligibility criteria as “intended population” for this study with prebiopsy serum PSA < 20 ng/ml. First-voided urine samples were collected before biopsy for each subject. The median age was 65 years, and the median serum PSA was 9.59 ng/ml. The median number of prostate biopsy cores was 10. Most of the subjects had nonsuspicious DRE (70%) and had no prior biopsy (91.2%). Of all, 14 (24.6%) had prostate cancer and 43 (75.4%) were biopsy negative for prostate cancer (benign prostatic hyperplasia and prostatic intraepithelial neoplasia). Among the subjects with prostate cancer, 8 (57.1%) had Gleason score ≥7 and 6 (42.9%) had GS = 6. The clinical characteristics of subjects are summarized in Table1个.
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3.2。PCA3,PRAC的尿外来体的表达,并且在前列腺癌PCA3 / PRAC
本文采用qRT-PCR方法检测非DRE尿标本外显体PCA3、PRAC和PSA的表达。57例首次排尿的非DRE尿标本均检测到PCA3、PRAC和PSA的外体mRNA转录。然而,在这些患者的血浆样本中,这些基因的外显体表达非常低(数据未显示)。如图所示1个在前列腺癌患者的尿液的外来体PCA3表达高于活检阴性者,但没有达到统计学意义(图1(甲); )。高级别前列腺癌中PCA3表达增加更为明显(图1(b); )。与前列腺癌组织中PRAC表达降低相似[29]中,外来体PRAC表达的前列腺癌组中(降低,尤其是在低品位前列腺癌组图1(d); )。有趣的是,外来体PRAC表达与高等级前列腺癌组相比,低档前列腺癌组中显著更低。重要的是,在计算出的尿外来体PCA3 / PRAC比时,我们发现,前列腺癌组中的PCA3 / PRAC值比活检阴性组中显著更高(图1(e)中; )。In particular, the exosomal PCA3/PRAC value was significantly higher in the high-grade prostate cancer group (GS ≥ 7) than that in the biopsy-negative group ( )而PCA3 / PRAC是低档和活检阴性组之间比较的(图图1(f))。
(一个)
(b)中
(C)
(d)
(e)中
(F)
3.3。外体PCA3和PCA3 / PRAC在预测活检结果性能
为了评估在预测前列腺癌活组织检查结果的外来体PCA3 / PRAC表达式的值,我们计算出的得分LBXexo对于每个受试者。所述LBXexo分数被定义为相对于表达PRAC对数转换PCA3表达水平。接收机工作特性(ROC)曲线来确定与最大化约登指数为LBXexo得分的最佳截止点。对于任何两个档次,高品位的前列腺癌,LBXexo评分(5临界值)显示出良好的临床表现来预测活检结果。Among 14 biopsy-positive subjects, an LBXexo cutoff point of 5 correctly identified 100% of high-grade prostate cancer subjects (GS ≥ 7) and missed two low-grade prostate cancer subjects (GS = 6) (Table2个)。所述LBXexo得分表现出比单独PCA3相对更高的灵敏度,以85.7%和71.4%对任何级癌症和100%对用于高档癌87.5%。重要的是,LBXexo得分具有比PCA3更高的特异性在预测活检结果,具有60.5%对34.9%和57.1%对36.7%,用于分别任何级和高等级前列腺癌,(表三)。在预测任何同类癌,LBXexo分数表现出比单独PCA3更大PPV(41.38%对26.32%)和NPV(92.86%对78.95%)。此外,26活检阴性者与LBXexo中得分低于临界点值,12名受试者随访收集一年的活检结果,所有12个前列腺癌活检阴性。该se data demonstrated that the LBXexo score outperformed PCA3 alone in predicting the high-grade biopsy-positive outcome in Chinese population with PSA levels lower than 20 ng/ml, and the LBXexo score test could potentially reduce unnecessary repeat biopsies.
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缩写:PPV,阳性预测值;NPV,阴性预测值。 |
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然后,我们进一步评估LBXexo得分和孤独PCA3的预测性能由ROC曲线分析和活检阳性和良性前列腺样本区分与PSA比较。与在预测活检阳性结果的特异性低线,PCA3单独有0.561(95%CI 0.38-0.746的AUC, )。对于LBXexo得分AUC为0.723(95%CI 0.58-0.849, )在预测任何级别的癌症时,明显高于单用PCA3和PSA(0.595,95%CI 0.436–0.754, )。为高等级前列腺癌,单独和LBXexo得分PCA3有0.703(95%CI 0.511-0.899的的AUC值, )和0.736(95%CI 0.592-0.868, )分别与0.529的AUC(95%可信区间0.334–0.723, )对于PSA(图2个;表格4个)。这些数据证实所述LBXexo得分来区分高等级和任何级前列腺癌的预测价值。
(一个)
(b)中
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缩写:CI,置信区间;AUC,曲线下面积。
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的5 LBXexo截止点的预测准确性的验证队列中进一步评价(补充表1个). 在新登记的28名PSA水平低于20 ng/ml的受试者中,LBXexo评分正确识别了100%的高级别前列腺癌受试者GS ≥7和所有低级别前列腺癌受试者(GS =6)(表5个)。
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4。讨论
这是首次报道非DRE尿在预测前列腺活检结果中的诊断价值。我们鉴定了一种新的尿液指数LBXexo评分,用于测量非DRE尿液样本外体PCA3/PRAC的表达,并证明了其独立于血清PSA的预测价值,并且在血清PSA水平低于20 ng/ml的中国人群中可能减少不必要的活检。
前列腺癌诊断的金标准是基于前列腺活检的组织病理学评估,这是一种与不适、痛苦和严重并发症相关的侵入性手术,由于血清PSA水平升高和可疑的DRE。然而,PSA的低特异性导致活检阴性率高达70%-80%,尤其是血清PSA水平较低的患者[31–33]。此外,Macefield等。报告说,男性血清PSA升高75%具有良性活检结果[34]。因此,存在未满足的需要发现可以区分临床显著前列腺癌无痛,并能降低重复活检的数量比较敏感的生物标志物。
According to the European Association of Urology new guideline in 2017, additional diagnostic options are recommended for asymptomatic men with a normal DRE and a PSA between 2.0 and 10 ng/ml to avoid unnecessary biopsy, including additional serum- or urine-based tests, such as prostate health index blood (PHI), the 4-kallikrein blood test (4K score), and PCA3 and SelectMDx in urine samples after DRE. It has been reported that the PSA level in Asians is lower than that in Caucasians, and the detection rate for the same PSA range is much lower in Asian population [35]。Compared with the positive detection rate of 25% and 38% for the PSA range of 4–10 ng/ml and 10–20 ng/ml, respectively, in Caucasians [36]中国人群前列腺癌检出率分别为16%和25%[37]。In China, the majority of patients who underwent biopsy have PSA levels under 20 ng/ml [三]。Thus, it has been proposed that the expanded PSA range such as 4–20 ng/ml should be used as the grey zone for Chinese population [38]。In this study, we demonstrated the diagnostic value of the LBXexo score in predicting biopsy outcomes in Chinese population with serum PSA < 20 ng/ml.
美国食品及药物管理局(FDA)2012年批准的尿PCA3检测提高了诊断准确性,以预测重复活检结果[39]。然而,PCA3测试需要DRE程序,这是非常主观的,需要门诊由医生进行前列腺按摩,以收集足够的细胞用于RNA分析。所述ExoDx前列腺(IntelliScore)试验,测量的外来体的基因表达TMPRSS2-尔格和PCA3非DRE尿样中,最近展示了独立的诊断价值,从低档和良性前列腺疾病在白种人判别高品位,提高高档前列腺癌的临床鉴定,并减少不必要的活检的数目[24,26,27]。
我们的数据表明,尿外来体PCA3 / PRAC在活检阳性队列高度上调和精确地预测所有高档前列腺癌。In our intended study population with PSA < 20 ng/ml, the LBXexo score significantly improved diagnostic performance for both any-grade (AUC 0.723) and high-grade (AUC 0.736) biopsy subjects. The AUC values are comparable to the recently published data by using the ExoDx Prostate test in Caucasians, which had AUCs of 0.715 and 0.764 for any-grade and high-grade cancer, respectively [24]. LBXexo评分在预测任何级别的前列腺癌方面均优于PCA3,ROC曲线分析的AUC更高(0.723对0.561),特异性更高(60.5%对34.9%)。此外,LBXexo评分显示了相对较高的诊断性能(AUC:0.736 vs.0.703)和特异性(57.1 vs.36.7%)优于PCA3单独治疗高级别前列腺癌。我们的发现还暗示PCA3单独是无效的,需要与额外的前列腺相关基因结合以提高前列腺癌的检测性能。因为TMPRSS2-尔格在中国人群中,我们检测到尿液来源的外显子中PRAC的mRNA,发现尿液外显子PCA3和PRAC的联合表达提高了对任何级别和高级别前列腺癌活检结果的预测价值,从而有可能避免不必要的活检。这些数据重申了LBXexo评分在不需要DRE程序的早期检测中的诊断价值。
虽然细针活检是前列腺诊断和活检芯的附加数字的标准过程提高检出率[40,41],其以反映整个前列腺病理学能力前列腺癌是含有肿瘤细胞的异质群体多焦点疾病是有限的。电动车是由所有类型的活细胞的分泌到循环中的纳米颗粒和富集与蛋白质和从供体细胞的核酸,反映活生物体的生理病理学状态[快照42,43]。因此,从生物流体中分离癌来源的电动汽车代表有价值和非侵入性的资源作为液体活检标记物,其可以提高诊断和预后[44,45]。几个候选人已经在前列腺癌来源的外来体[被确定46]。的mRNA雄激素受体剪接变体7(AR-V7)在血浆衍生的外来体中检测到从患者去势抗性前列腺癌性的预测生物标记激素疗法[47]。P-糖蛋白(P-gp)的血清衍生的外来体的表达,药物外排泵有助于化疗耐药,在耐多西紫杉醇患者比治疗过的患者[更高48]。外来体是目前正在广泛研究作为一种新型的药物传递工具,用于癌症治疗[49]。Similar to the ExoDx Prostate (IntelliScore) test in Caucasians, we showed the clinical usefulness of exosomes isolated from non-DRE urine in predicting any-grade and high-grade prostate cancer in Chinese population with PSA levels lower than 20 ng/ml. Although all high-grade prostate cancer subjects were identified, the PCA3/PRAC test also identified 17 “false-positive” subjects in the biopsy-negative group (39.5%). It could be related to the heterogeneity of prostate cancer that biopsy core numbers used in this study could miss the clinically important prostate cancer, especially for those “false-positive” subjects with a high LBXexo score.
尽管有希望的结果,目前的研究有一些限制。首先,患者数目相对较小,其结果需要在一个较大的队列被进一步验证。较长的随访期应在未来大规模队列研究,以监察活检阴性的参与者予以考虑。第二,由于临床分期和这些病人的家族病史的数据不完整,我们无法将它们包含为照顾变量的标准的部分比较随尿外来体测试性能。最后,应列入今后的研究与现有的包括前列腺的健康指数血(PHI),4激肽释放酶验血(4K分)其它测定法的比较我们的尿外来体试验的诊断性能和PCA3测试后DRE尿样英寸
5。结论
This study demonstrates the LBXexo score, a novel noninvasive method utilizing first-voided, non-DRE urine, as a diagnostic tool that could independently predict any-grade and high-grade biopsy outcomes in Chinese population with serum PSA levels below 20 ng/ml. Once validated in a larger cohort, it could be used along with current prognostic indexes to make a better informed biopsy decision and avoid unnecessary biopsies in Chinese population. As a routine liquid biopsy option, a series of non-DRE urine exosome tests could provide benefits to track real-time progression of prostate cancer, which is not feasible by biopsy because of its invasiveness.
缩略语
| 前列腺癌: | 前列腺癌 |
| DRE: | 直肠指检 |
| PCA3: | 前列腺癌抗原3 |
| PRAC: | 前列腺癌易感性候选者 |
| GS: | Gleason评分 |
| 鹏: | 接受者操作特性 |
| AU: | 曲线下面积 |
| PPV: | 阳性预测值 |
| NPV: | 阴性预测值 |
| CI: | 置信区间。 |
数据可用性
本研究中生成或分析的所有数据都包含在文章及其附加文件中。
泄露
李复业、沙河、吴晓培、蒋胜英、张若琛、杨泽松、陈发文、潘丹玲、董莉为合著者。
利益冲突
XW,SJ,和GL是L-BioMedx技术的员工。其余的作者宣称的利益有关这篇文章的发表任何冲突。
作者的贡献
烈福叶和沙河同等贡献的纸张。
致谢
作者感谢庆国朱民雄虎,惲红,宋茂陈望海蔡康虹潘洁和泉冲(福建省立医院)的技术援助和有益的讨论。这项研究是支持的,部分由福建省,中国(2018J01258到L.Y。)的自然科学基金。
补充材料
补充表1:受试者在验证队列临床特征。.(补充材料)
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