DKK1蛋白可作为肝癌早查早诊的血清标志物

上海交通大学覃文新研究组在《柳叶刀·肿瘤学》发表肿瘤转化医学最新成果

上海交通大学医学院附属仁济医院上海市肿瘤研究所“癌基因及相关基因国家重点实验室”覃文新研究组，6月26日在国际著名的医学杂志《柳叶刀·肿瘤学》（Lancet Oncology）发表题为“血清DKK1蛋白作为肝癌诊断标志物的大规模临床多中心研究”的研究论文，证明DKK1蛋白可作为肿瘤标志物用于肝细胞癌的血清诊断。这是我国科学家首次在国际一流的临床肿瘤学和肿瘤转化医学杂志上发表具有原始创新和自主知识产权的肿瘤血清蛋白标志物Ⅱ期试验研究论文。

主持这一研究的是“癌基因及相关基因国家重点实验室”覃文新研究员。在国家重点实验室主任王红阳院士、杨胜利院士和顾健人院士的支持下，覃文新研究员及研究团队于2003年首次发现并证明分泌蛋白DKK1（Dickkopf-1）在人类多种肿瘤包括肝癌中特异高表达，并在人类多种肿瘤细胞的培养上清和肝癌患者血清中检测到其分泌性高表达，可作为肿瘤血清蛋白标志物用于肺癌、肝癌、乳腺癌、宫颈癌等恶性肿瘤的血清诊断，上述创新发现已于2005年和2006年申请了中国发明专利和国际专利并在国内外公开，随后其研究结果得到了国内外实验室的广泛验证。在此基础上，2008年覃文新研究员率领研究团队设计并开展了肿瘤血清蛋白标志物DKK1用于肝细胞癌血清诊断的大规模临床多中心试验研究。该临床试验由我国重要的肝癌临床中心和研究基地复旦大学附属中山医院、第二军医大学东方肝胆外科医院、苏州大学附属第一医院和上海交通大学医学院附属仁济医院上海市肿瘤研究所四家单位共同完成，研究结果以“快速通道”形式在《柳叶刀·肿瘤学》发表。主要创新发现如下：作为肿瘤血清蛋白标志物，DKK1蛋白对肝细胞癌总体诊断的敏感性可达69.1%、特异性为90.6%；特别是对早期肝细胞癌（BCLC 0+A）和小肝癌（单个小于2厘米）的诊断敏感性分别可达70.9%和58.5%、特异性分别为90.5%和84.7%；同时，DKK1蛋白能够弥补甲胎蛋白（AFP）对肝细胞癌诊断能力的不足，对甲胎蛋白阴性（低于20纳克/毫升）肝细胞癌的诊断敏感性为70.4%、特异性为90%，并可从甲胎蛋白阳性（高于20纳克/毫升）的慢性乙型肝炎及肝硬化等高危患者中鉴别诊断肝细胞癌，鉴别诊断敏感性达69.1%、特异性为84.7%；DKK1蛋白与甲胎蛋白联合应用，可将肝细胞癌总体诊断率提高至88%；此外，手术后患者血中的DKK1浓度迅速下降，血清DKK1蛋白亦可作为肝癌疗效监测和预后判断指标。

世界卫生组织（WHO）2008年的统计资料显示：全球每年肝癌新发病例约75万人、死亡约70万人。肝细胞癌是肝癌的主要类型、约占肝癌的80%以上，全球每年半数以上的新发和死亡病例发生在中国，是危害我国人民生命健康的重大疾病。由于诊断方法的局限性，大多数肝细胞癌患者就诊时已属中晚期，失去了最佳治疗时机。因此，发现新的肝细胞癌诊断标志物特别是血清诊断标志物，及时有效的早查、早诊、早发现，是提高患者生存率、降低死亡率的关键之一。目前临床常规诊断和筛查中广泛使用的肿瘤血清标志物基本为血清蛋白标志物，主要原因在于肿瘤血清蛋白标志物除具有非侵袭性特点外，还具有所需血清样本量少（通常少于100微升）、无需对血样进行抽提纯化等前处理、检测方法简单易推广、可自动化快速批量检测、重现性高、费用低等优点。DKK1就属于肿瘤血清蛋白标志物，具备广阔的临床应用前景。

论文通信作者覃文新研究员致力于肿瘤微环境、肿瘤转移和肿瘤早期诊断研究。从肿瘤微环境中发现分泌蛋白DKK1可作为肿瘤血清蛋白标志物到临床试验，整个研究工作已历经十年。按《柳叶刀·肿瘤学》杂志的发表要求，论文对肿瘤血清蛋白标志物DKK1研究工作的首创性、专利申请和发现历史进行了系统回顾。此外，论文还对具有临床应用价值的肿瘤血清蛋白标志物所应具备的标准进行了定义和讨论。近日从美国国家专利商标局传来好消息，所申请的国际专利“DKK1在癌症诊断中的应用”已获得美国专利授权，为肿瘤血清蛋白标志物DKK1诊断产品占领国际市场提供了知识产权保障。据论文第一作者、博士研究生沈秋瑾介绍，现已初步研制出具有自主知识产权的血清DKK1蛋白检测系统，进一步的后续临床试验在有关单位的通力协作下正在进行中。肿瘤血清蛋白标志物DKK1的临床转化工作，还需在国家有关部门、上海市政府和企业的共同推进下，进行肿瘤血清蛋白标志物DKK1的产业化，尽早在临床应用，造福广大癌症患者。

该研究得到国家科技重大专项、国家973计划和国家自然科学基金等项目的共同资助。

doi:10.1016/S1470-2045(12)70233-4

Serum DKK1 as a protein biomarker for the diagnosis of hepatocellular carcinoma: a large-scale, multicentre study

Qiujin Shen MSc a ?, Prof Jia Fan MD b c ?, Xin-Rong Yang PhD b ?, Prof Yexiong Tan PhD d ?, Prof Weifeng Zhao MD e ?, Yang Xu MD b, Ning Wang PhD a, Yongdong Niu PhD a, Zheng Wu BSc a, Prof Jian Zhou MD b, Prof Shuang-Jian Qiu MD b, Ying-Hong Shi MD b, Bin Yu PhD a, Ning Tang MSc a, Wei Chu BSc a, Min Wang BSc d, Jinhua Wu MSc e, Prof Zhigang Zhang PhD a, Prof Shengli Yang PhD a, Jianren Gu MD a, Prof Hongyang Wang MD a d, Prof Wenxin Qin PhD a

Summary

Background

Hepatocellular carcinoma (HCC) is prevalent worldwide and improvements in timely and effective diagnosis are needed. We assessed whether measurement of Dickkopf-1 (DKK1) in serum could improve diagnostic accuracy for HCC.

Methods

We analysed data for patients with HCC, chronic hepatitis B virus (HBV) infection, liver cirrhosis, and healthy controls, recruited from two Chinese centres between December, 2008, and July, 2009. A validation cohort matched for age and sex was recruited from another centre in China between July, 2010, and June, 2011. DKK1 was measured in serum by ELISA by independent researchers who had no access to patients' clinical information. We used receiver operating characteristics (ROC) to calculate diagnostic accuracy.

Findings

We assessed serum DKK1 in 831 participants: 424 with HCC, 98 with chronic HBV infection, 96 with cirrhosis, and 213 healthy controls. The validation cohort comprised 453 participants: 209 with HCC, 73 with chronic HBV infection, 72 with cirrhosis, and 99 healthy controls. Levels of DKK1 in serum were significantly higher in patients with HCC than in all controls. ROC curves showed the optimum diagnostic cutoff was 2·153 ng/mL (area under curve [AUC] 0·848 [95% CI 0·820—0·875], sensitivity 69·1%, and specificity 90·6% in the test cohort; 0·862 [0·825—0·899], 71·3%, and 87·2% in the validation cohort). Similar results were noted for early-stage HCC (0·865 [0·835—0·895], 70·9%, and 90·5% in the test cohort; 0·896 [0·846—0·947], 73·8%, and 87·2% in the validation cohort). Furthermore, DKK1 maintained diagnostic accuracy for patients with HCC who were α-fetoprotein (AFP) negative (0·841 [0·801—0·882], 70·4%, and 90·0% in the test cohort; 0·869 [0·815—0·923], 66·7%, and 87·2% in the validation cohort), including for patients with early-stage HCC (0·870 [0·829—0·911], 73·1%, and 90·0% in the test cohort; 0·893 [0·804—0·983], 72·2%, and 87·2% in the validation cohort), compared with all controls. Raised concentrations of DKK1 in serum could differentiate HCC from chronic HBV infection and cirrhosis (0·834 [0·798—0·871], 69·1%, and 84·7% in the test cohort; 0·873 [0·832—0·913], 71·3%, and 90·6% in the validation cohort). Moreover, measurement of DKK1 and AFP together improved diagnostic accuracy for HCC versus all controls compared with either test alone (0·889 [0·866—0·913], 73·3%, and 93·4% in the test cohort; 0·888 [0·856—0·920], 78·5%, and 87·2% in the validation cohort).

Interpretation

DKK1 could complement measurement of AFP in the diagnosis of HCC and improve identification of patients with AFP-negative HCC and distinguish HCC from non-malignant chronic liver diseases.

Funding

National Key Basic Research Programme of China, National Key Sci-Tech Special Projects of Infectious Diseases, National Natural Science Foundation of China, Research Fund for the Doctoral Programme of Higher Education of China.