CN116741409A - 基于外周血生物标志物构建的模型在预测上消化道肿瘤化疗疗效中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于外周血生物标志物构建的模型在预测上消化道肿瘤化疗疗效中的应用。本发明所述的外周血生物标志物选自血红蛋白、嗜酸细胞、CD4+T细胞、记忆CD4+T细胞、CD8+T细胞、CD4CD28+T细胞、CD4CD28+T/CD4+T细胞比值、CD8CD28+T细胞、ELR、白细胞、血小板、中性粒细胞、单核细胞中的一种或多种，所述的上消化道肿瘤为食管癌、胃癌或胃食管交界处癌。本发明的针对上消化道肿瘤化疗疗效建立了预测模型，所采用的外周血检测指标低成本，省时，方便临床操作及动态监测，具有重要的临床意义及广泛的适用性。
Description
本申请是申请日为2023年5月12日的题为“一种检测样本中外周血生物标志物的试剂在制备预测食管癌化疗疗效的产品中的应用”的中国专利申请第202310533252.X号的分案申请。
技术领域
本发明属于生物技术领域，特别涉及基于外周血生物标志物构建的模型在预测上消化道肿瘤化疗疗效中的应用。
背景技术
上消化道肿瘤是世界范围内最常见的恶性肿瘤，其包括食管癌、胃癌等。早期食管癌、胃癌手术切除有治愈可能，但仅30-40％的患者在就诊时为潜在可切除病变，即有60％以上的患者已处于局部晚期或已出现远处转移，预后不佳。对于不可切除的食管癌和胃癌，目前主要治疗方法为化疗、靶向治疗、免疫检查点抑制剂治疗等；对于进展期食管癌及胃癌，这些治疗手段的疗效均有限。治疗后转移性食管癌及胃癌的中位生存期仅10-13个月左右。
目前，对于进展期或晚期食管癌、胃癌患者，化疗仍然是所有治疗方案的基础用药。目前主要的联合化疗方案为针对食管癌的紫杉醇联合铂类，针对胃癌的较多选择奥沙利铂与氟尿嘧啶类药物的方案。如何预测化疗方案的疗效，始终是临床选择治疗策略的难题，在接受化疗前精准评估治疗有效性和失败风险，明确化疗获益人群对于上消化道肿瘤的治疗至关重要。目前预测化疗疗效的生物标志物有限，部分疗效预测的标志物需要外周血游离DNA或有创肿瘤活检的方式检测，并且采用昂贵的检测手段，很难实施动态监测，临床应用局限。因此，选择可靠、简便的生物标记物或疗效预测模型具有重要的研究意义。
发明内容
为弥补现有技术的不足，寻找可靠、简便的预测上消化道肿瘤(如食管癌、胃癌、胃食管交界处癌)与化疗疗效相关的生物标志物，本发明提供了基于外周血细胞、生化指标及淋巴细胞亚群等指标联合建立的疗效预测模型，能很好地针对上消化道肿瘤化疗的疗效，提供一种经济、省时的方法进行预测。
本发明的第一方面，提供了一种检测样本中外周血生物标志物的试剂在制备预测和/或评估上消化道肿瘤化疗疗效的产品中的应用，所述的外周血生物标志物选自血红蛋白、嗜酸细胞、CD4+T细胞、记忆CD4+T细胞、CD8+T细胞、CD4CD28+T细胞、CD4CD28+T/CD4+T细胞比值、CD8CD28+T细胞、ELR、白细胞、血小板、中性粒细胞、单核细胞中的一种或多种。
进一步地，所述的上消化道肿瘤为食管癌、胃癌或胃食管交界处癌。
优选地，所述的上消化道肿瘤为食管鳞癌、胃腺癌或胃食管交界处腺癌。
进一步地，所述的化疗疗效的评估等级分为部分缓解、疾病稳定和疾病进展(参考实体瘤疗效评价标准1.1(Response Evaluation Criteria in Solid Tumors 1.1，RECISTv1.1))。其中，将部分缓解和/或疾病稳定评估为达到疾病控制。
在本发明的一个实施例中，食管癌的化疗方案为以紫杉醇联合铂类药物为主的治疗。
在本发明的一个实施例中，胃癌的化疗方案为以奥沙利铂联合氟尿嘧啶类药物(如替吉奥或卡培他滨)的治疗。
在本发明的一个实施例中，所述的外周血生物标志物中的血红蛋白、嗜酸细胞、CD4CD28+T/CD4+T细胞比值、记忆CD4+T细胞、CD4CD28+T细胞可作为联合指标用于预测和/或评估食管癌化疗疗效。其中，所述的外周血生物标志物的含量越高，所述疗效越易达到部分缓解和/或疾病稳定(疾病控制)。
在本发明的另一个实施例中，所述的外周血生物标志物中的嗜酸细胞、CD8+T细胞、记忆CD4+T细胞、ELR可作为联合指标用于预测和/或评估食管癌化疗疗效。其中，所述的外周血生物标志物的含量越高，所述疗效越易达到部分缓解，甚至完全缓解。
在本发明的一个实施例中，所述的外周血生物标志物中的嗜酸细胞、记忆CD4+T细胞、ELR可作为联合指标用于预测和/或评估胃癌化疗疗效。其中，所述的外周血生物标志物的含量越高，所述疗效越易达到部分缓解和/或疾病稳定(疾病控制)。
在本发明的另一个实施例中，所述的外周血生物标志物中的白细胞、血小板、中性粒细胞、单核细胞、CD8CD28+T细胞可作为联合指标用于预测和/或评估胃癌化疗疗效。其中，所述的外周血生物标志物的含量越高，所述疗效越易达到部分缓解，甚至完全缓解。
进一步地，所述的样本为来自于活检受试者中获得的外周血。
进一步地，所述的受试者为哺乳动物，特别是人类。
进一步地，所述的预测和/或评估上消化道肿瘤化疗疗效的产品包括检测所述外周血生物标志物的含量的产品。
进一步地，所述的检测所述外周血生物标志物含量的产品可以为试剂、试剂盒、试纸或仪器平台。
进一步地，所述的检测所述外周血生物标志物含量的产品可以基于细胞计数技术原理，例如，电阻法、光散射法、特殊细胞染色法、显微图像法、体积电导光散射联合检测法、电阻抗射频技术联合检测法、光散射与细胞化学技术等。
本发明的第二方面，提供了一种预测和/或评估上消化道肿瘤化疗疗效的产品，所述的预测和/或评估上消化道肿瘤化疗疗效的产品包括检测第一方面所述外周血生物标志物的含量的产品。
进一步地，所述的上消化道肿瘤为食管癌、胃癌或胃食管交界处癌。
优选地，所述的上消化道肿瘤为食管鳞癌、胃腺癌或胃食管交界处腺癌。
进一步地，所述的化疗疗效的评估等级分为部分缓解、疾病稳定和疾病进展。其中，将部分缓解和/或疾病稳定评估为达到疾病控制水平。
进一步地，所述的检测所述外周血生物标志物含量的产品可以为试剂、试剂盒、试纸或仪器平台。
进一步地，所述的检测所述外周血生物标志物含量的产品可以基于细胞计数技术原理，例如，电阻法、光散射法、特殊细胞染色法、显微图像法、体积电导光散射联合检测法、电阻抗射频技术联合检测法、光散射与细胞化学技术等。
本发明的第三方面，提供了一种上消化道肿瘤化疗疗效的预测模型，所述的预测模型以第一方面所述外周血生物标志物作为变量。
进一步地，所述的上消化道肿瘤为食管癌、胃癌或胃食管交界处癌。
优选地，所述的上消化道肿瘤为食管鳞癌、胃腺癌或胃食管交界处腺癌。
进一步地，所述的化疗疗效的评估等级分为部分缓解、疾病稳定和疾病进展。其中，将部分缓解和/或疾病稳定评估为达到疾病控制。
在本发明的一个实施例中，所述的食管癌化疗疗效的预测模型的变量为血红蛋白、嗜酸细胞、CD4CD28+T/CD4+T细胞比值、记忆CD4+T细胞和CD4CD28+T细胞的组合。
在本发明的另一个实施例中，所述的食管癌化疗疗效的预测模型的变量为嗜酸细胞、CD8+T细胞、记忆CD4+T细胞和ELR的组合。
在本发明的一个实施例中，所述的胃癌化疗疗效的预测模型的变量为嗜酸细胞、记忆CD4+T细胞和ELR的组合。
在本发明的另一个实施例中，所述的胃癌化疗疗效的预测模型的变量为白细胞、血小板、中性粒细胞、单核细胞和CD8CD28+T细胞的组合。
本发明的第四方面，提供了一种预测和/或评估上消化道肿瘤化疗疗效的方法，其包括检测第一方面所述外周血生物标志物的试剂的步骤。
进一步地，所述的上消化道肿瘤为食管癌、胃癌或胃食管交界处癌。
优选地，所述的上消化道肿瘤为食管鳞癌、胃腺癌或胃食管交界处腺癌。
进一步地，所述的化疗疗效的评估等级分为部分缓解、疾病稳定和疾病进展。其中，将部分缓解和/或疾病稳定评估为达到疾病控制水平。
进一步地，所述的方法包括如下步骤：
(1)获取受试者样本；
(2)检测受试者样本中所述外周血生物标志物的含量；
(3)将测得的所述外周血生物标志物的含量与受试者的上消化道肿瘤(如食管癌、胃癌、胃食管交界处腺癌)化疗疗效联系起来。
进一步地，所述的样本为来自于活检受试者中获得的外周血。
进一步地，所述的受试者为哺乳动物，特别是人类。
进一步地，所述的预测和/或评估上消化道肿瘤化疗疗效的标准为：检测所述外周血生物标志物的含量，和参照相比，受试者化疗前的所述外周血生物标志物的含量越高，表明上消化道肿瘤化疗疗效越易达到疾病控制(如部分缓解和/或疾病稳定)水平，反之亦然。
进一步地，所述的参照为受试者化疗前的所述外周血生物标志物的最大约登指数所对应的含量值。
在本发明的一个实施例中，所述的血红蛋白、嗜酸细胞、CD4CD28+T/CD4+T细胞比值、记忆CD4+T细胞、CD4CD28+T细胞的含量越高，表明食管癌的化疗疗效越易达到部分缓解和/或疾病稳定(疾病控制)。
在本发明的另一个实施例中，所述的嗜酸细胞、CD8+T细胞、记忆CD4+T细胞、ELR的含量越高，表明食管癌的化疗疗效越易达到部分缓解。
在本发明的一个实施例中，所述的嗜酸细胞、记忆CD4+T细胞、ELR的含量越高，表明胃癌的化疗疗效越易达到部分缓解和/或疾病稳定(疾病控制)。
在本发明的另一个实施例中，所述的白细胞、血小板、中性粒细胞、单核细胞、CD8CD28+T细胞的含量越高，表明胃癌的化疗疗效越易达到部分缓解。
本发明提供了一种预测上消化道肿瘤(如食管癌、胃癌、胃食管交界处癌)化疗疗效的外周血生物标志物，可用于预测上消化道肿瘤化疗风险的辅助诊断，检测特异性好，灵敏度高。本发明所采用的外周血指标检测均为常规试剂盒，低成本，省时，方便临床操作及动态监测，有重要的临床意义及广泛的适用性。本发明的外周血联合指标分别反映了部分炎症因子、外周血细胞及淋巴细胞亚群与肿瘤的发展密切相关，并且与机体的免疫微环境之间有相互作用，有望作为上消化道肿瘤病程监控、预测和预后判断的评价指标。
附图说明
图1所示为联合指标模型A预测食管癌化疗疗效达到疾病控制的ROC曲线。
图2所示为联合指标模型B预测食管癌化疗疗效达到疾病部分缓解的ROC曲线。
图3所示为联合指标模型C预测胃癌化疗疗效达到疾病控制的ROC曲线。
图4所示为联合指标模型D预测胃癌化疗疗效达到疾病部分缓解的ROC曲线。
具体实施方式
除非另有定义，本发明中所使用的所有科学和技术术语具有与本发明涉及技术领域的技术人员通常理解的相同的含义。
术语“约登指数”，是评价筛查试验真实性的方法，表示筛检方法发现真正的患者与非患者的总能力。约登指数是敏感性与特异性之和减去1。最大约登指数处所对应的截断点对应值作为CUT OFF值能够保证试剂盒的准确度最优。
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
1.1研究对象
本研究前瞻性入组上消化道肿瘤患者共92例(食管癌38例，胃癌54例)。
入组标准：(1)年龄大于18岁；(2)病理组织学或细胞学确定诊断的食管鳞癌、胃或胃食管交界区腺癌；(3)入组时分期为局部晚期或Ⅳ期(AJCC 7.0)；(4)入组前6个月内未接受手术或其他抗肿瘤治疗；(5)脏器功能正常；(6)符合化学药物治疗的要求；(7)自愿参加本研究。
1.2研究方法
1.2.1治疗方案及疗效评估
临床研究者选择标准化疗方案：食管鳞癌以紫杉醇联合铂类为主；胃及胃食管交界区腺癌主要选择奥沙利铂联合氟尿嘧啶类药物方案(替吉奥或卡培他滨)。
疗效评估：参考实体瘤疗效评价标准1.1(Response Evaluation Criteria inSolid Tumors 1.1，RECIST v1.1)，每6周进行疗效评估；疗效评估等级分为：部分缓解(PR)、疾病稳定(SD)、疾病进展(PD)；将部分缓解和疾病稳定均评估为达到疾病控制。
1.2.2检测项目
在患者抗肿瘤治疗前1周内(基线)留取外周血查：全血细胞分析、淋巴细胞亚群、红细胞沉降率(erythrocyte sedimentation rate,ESR)、超敏C反应蛋白(hypersensitiveC-reactive protein,hsCRP)、白蛋白ALB/前白蛋白preALB、淋巴细胞亚群等检测项目。分别计算每例患者的组合标记物水平(MLR,NLR,ELR,BLR,PLR,CAR,COP,CLR,CBR)。
MLR＝单核细胞数/淋巴细胞数；NLR＝中性粒细胞数/淋巴细胞数；ELR＝嗜酸细胞数/淋巴细胞数；BLR＝嗜碱细胞数/淋巴细胞数；PLR＝血小板数/淋巴细胞数；CAR＝CRP/ALB；COP＝CRP/preALB；CLR＝CRP/淋巴细胞；CBR＝CRP/BMI。
1.3统计学分析
统计学分析应用SPSS26.0，采用T检验、ANOVA方差分析比较组间数据差异，非参数检验应用Mann-Whitney及Kruskal-Wallis检验。应用Kaplan-Meier生存分析比较生存期差异，采用ROC分析判断标记物差异作为诊断标准的效能。设定双向P<0.05提示差异有统计学意义。应用GraphPad Prism 8.0软件(San Diego,USA)进行统计学分析及绘图，并采用Mann-Whitney及Kruskal-Wallis秩和检验比较临床数据差异。
1.4入组患者临床特征
表1食管癌及胃癌患者的临床特征
表2食管癌及胃癌患者的循环参数
1.5单指标筛选
表3食管癌指标筛选结果
表4胃癌指标筛选结果
如表3所示，前期食管癌化疗达到疾病控制的单指标筛选发现，血红蛋白(Hb)、嗜酸细胞(EOS)、CD4CD28+T/CD4+T细胞、记忆CD4+T、CD4CD28+T细胞具有显著性差异；前期食管癌化疗达到部分缓解的单指标筛选发现，嗜酸细胞(EOS)水平、CD8+T细胞水平、记忆CD4+T、ELR具有显著性差异(P＜0.05)。
如表4所示，前期胃癌化疗达到疾病控制的单指标筛选发现，嗜酸细胞(EOS)、记忆CD4+T、ELR具有显著性差异；前期胃癌化疗达到部分缓解的单指标筛选发现，白细胞(WBC)水平、血小板(PLT)水平、中性粒细胞(NEUT)、单核细胞(Mono)、CD8CD28+T细胞具有显著性差异(P＜0.05)。
实施例2筛选与食管癌化疗疗效相关的外周血标记物，构建预测模型
通过前期的单指标筛选，发现血红蛋白(Hb)、嗜酸细胞(EOS)、CD4CD28+T/CD4+T细胞比例、记忆CD4+T、CD4CD28+T细胞计数越高，食管癌化疗越容易达到疾病控制(部分缓解+疾病稳定)，越不易进展。
将以上有疗效预测价值的单指标联合，构建疗效预测模型，通过ROC诊断分析评估了它们的预测效果，结果表明，它们在接受者工作特征曲线下的面积(AUROC)在0.4210至0.7920之间。
联合指标模型A预测食管癌化疗疗效达到疾病控制(部分缓解PR+疾病稳定SD)的AUC曲线下面积79.2％(图1)，敏感性为82.6％，特异性为80％，p＝0.012(95CI 0.609-0.975)，较单指标预测效能更好。
同时发现，嗜酸细胞(EOS)水平、CD8+T细胞水平、记忆CD4+T计数、ELR越高，越容易达到部分缓解(PR)。将有疗效(PR)预测价值的单指标联合，构建疗效预测模型，通过ROC诊断分析评估了它们的预测效果，结果表明，它们在接受者工作特征曲线下的面积(AUROC)在0.701至0.851之间。
联合指标模型B预测食管癌化疗疗效达到疾病部分缓解(PR)的AUC曲线下面积85.1％(图2)，敏感性为77.8％，特异性为89.7％，p＝0.002(95CI 0.691-1.000)，较单指标预测效能更好。
实施例3筛选与胃癌化疗疗效相关的外周血标记物，构建预测模型
通过前期单指标筛选，发现嗜酸细胞(EOS)、记忆CD4+T、ELR越高，胃癌化疗越容易达到疾病控制(部分缓解+疾病稳定)，越不易进展。
将以上有疗效预测价值的单指标联合，构建疗效预测模型，通过ROC诊断分析评估了它们的预测效果，结果表明，它们在接受者工作特征曲线下的面积(AUROC)在0.722至0.936之间。
联合指标模型C预测胃癌化疗疗效达到疾病控制(部分缓解PR+疾病稳定SD)的AUC曲线下面积93.6％(图3)，敏感性为84.1％，特异性为90％，p<0.001(95CI 0.861-1.000)，较单指标预测效能更好。
白细胞(WBC)水平、血小板(PLT)水平、中性粒细胞(NEUT)计数、单核细胞(Mono)、CD8CD28+T细胞越高，越容易达到部分缓解(PR)。
将有疗效(PR)预测价值的单指标联合，构建疗效预测模型，通过ROC诊断分析评估了它们的预测效果，结果表明，AUROC在0.671至0.807之间。
联合指标模型D预测胃癌化疗疗效达到疾病部分缓解(PR)的AUC曲线下面积80.7％(图4)，敏感性为88.9％，特异性为66.7％，p<0.001(95CI 0.692-0.922)，较单指标预测效能更好。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (4)
1.一种检测样本中外周血生物标志物的试剂在制备预测和/或评估上消化道肿瘤化疗疗效的产品中的应用，其特征在于，所述的外周血生物标志物为血红蛋白、嗜酸细胞、CD4CD28+T/CD4+T细胞比值、记忆CD4+T细胞和CD4CD28+T细胞，所述上消化道肿瘤为食管癌；
或，所述的外周血生物标志物为嗜酸细胞、记忆CD4+T细胞和ELR，所述上消化道肿瘤为胃癌；
或，所述的外周血生物标志物为白细胞、血小板、中性粒细胞、单核细胞和CD8CD28+T细胞，所述上消化道肿瘤为胃癌。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的样本为来自于活检受试者中获得的外周血。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的预测和/或评估上消化道肿瘤化疗疗效的产品包括检测所述外周血生物标志物的含量的产品。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述的检测所述外周血生物标志物的含量的产品为试剂、试剂盒、试纸或仪器平台。
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