综述：结直肠癌分子谱分析：早期检测的机遇

　　本综述系统阐述了结直肠癌（CRC）全球发病率上升的严峻态势，强调了早期检测对提升生存率的决定性作用。文章深度剖析了现有筛查手段（如FIT、结肠镜）的局限性（灵敏度不足、依从性低），并前瞻性评述了新兴液体活检技术（如多组学血液检测、粪便DNA/RNA检测）在捕获肿瘤与非肿瘤源信息（如代谢重编程、免疫微环境）方面的突破，为开发高灵敏度、非侵入性的早期诊断方案提供了关键见解。

　　

1 为何此刻需要结直肠癌的早期检测？

结直肠癌（Colorectal Cancer, CRC）是全球第三大常见癌症，每年新增病例约200万例，同时也是致死率最高的癌种之一。令人担忧的是，其发病率在未来二十年预计将持续上升，且年轻人群（早发性CRC）中的病例数增长尤为显著。数据显示，早期（I期）CRC的5年生存率可达91%，而晚期（IV期）则骤降至15%，这凸显了早期诊断与干预的极端重要性。

目前的筛查体系面临巨大挑战。结肠镜检查虽是诊断金标准，但因具有侵入性、医疗资源有限且成本高昂，难以作为大规模人群筛查工具。非侵入性的粪便免疫化学测试（Fecal Immunochemical Test, FIT）虽被广泛应用，但其对早期CRC和癌前病变（如晚期腺瘤 Advanced Adenoma, AA）的灵敏度有限，例如对I期CRC的检测灵敏度仅约50%。此外，患者对粪便检测的接受度和依从性较低，这些都导致了大量患者直至晚期才被确诊。

因此，开发准确、经济、微创且依从性高的新型诊断技术，以优化筛查路径、缩短结肠镜等待时间并最终实现早期干预，已成为迫在眉睫的临床需求。

2 结直肠癌的流行病学与统计学

CRC的疾病负担沉重，90%的新发病例集中在50岁及以上人群（晚发性）。然而，49岁及以下人群的早发性CRC（Early-Onset CRC）预计在未来20年将增长超过15%，且在男性和中低人类发展指数（HDI）地区更为高发。这种“出生队列效应”表明，出生于1960年后的群体共享某些风险暴露，共同推动了发病率的增长。

3 肿瘤发生：从腺瘤到恶性肿瘤

CRC的发展始于腺瘤性息肉的形成，这是一个长达数年的多步骤过程。其分子基础涉及一系列驱动基因的突变：

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  APC基因：约80%的CRC中存在其失活突变，是Wnt/β-连环蛋白（β-catenin）通路异常激活、启动腺瘤形成的关键事件。
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  后续突变：从腺瘤进展为癌通常还需伴随KRAS、TP53以及TGF-β通路中的SMAD2/4等基因的连续突变。

根据分子特征，CRC可被分为四种共识分子亚型（Consensus Molecular Subtypes, CMS），它们在各方面的特征均不相同：

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  CMS1（免疫型）：特征为高微卫星不稳定性（MSI）、CpG岛甲基化表型（CIMP）和高BRAF突变率。
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  CMS2（经典型）：特征为染色体高度不稳定（CIN）及Wnt和MYC通路过度激活。
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  CMS3（代谢型）：特征为代谢失调和KRAS突变。
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  CMS4（间质型）：特征为CIN以及VEGF/VEGFR和整合素-β3（Integrin-β3）通路富集。

这种高度的异质性使得基于单一生物标志物的检测面临巨大挑战。

3.1 早发性CRC的特殊性

早发性CRC通常诊断时已处于更晚期（III-IV期），更具侵袭性，且约30%的病例与遗传性癌症综合征（如家族性腺瘤性息肉病FAP、MUTYH相关息肉病MAP）相关。除遗传背景外，肥胖、过量饮酒、西方饮食模式（高脂、低纤维、超加工食品）、抗生素使用导致的肠道菌群失调等环境与生活方式因素，都被认为是其重要的风险驱动因素。

3.2 早期检测未满足的需求

当前早期检测的核心瓶颈在于缺乏能够高灵敏度识别癌前病变和早期肿瘤的工具。结肠镜受限于资源，FIT灵敏度不足，而患者对结肠镜的恐惧和对粪便采样的抵触心理进一步加剧了诊断延迟。因此，亟需能够克服这些障碍的新一代筛查技术。

3.3 癌前状态中的代谢与免疫反应

癌变过程不仅涉及肿瘤细胞自身的基因突变，还深刻受到其微环境（即“非肿瘤源信息”）的影响。两大关键机制包括：

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  代谢重编程：在癌前和恶性阶段均会发生，是癌症的标志性特征之一。
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  免疫炎症：慢性炎症（如结肠炎相关癌变CAC）和免疫细胞（如巨噬细胞、中性粒细胞）的浸润会促进基因组不稳定性并驱动肿瘤发生。
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  肠道菌群：菌群失调通过影响宿主代谢和免疫监视，在CRC发病机制中扮演着关键角色。

捕获这些早期的代谢与免疫信号，为开发更灵敏的早期诊断技术提供了新的方向。

4 当前结直肠癌的诊断检测

4.1 筛查项目

英国和美国的筛查路径均以非侵入性检测（如FIT）作为初筛，阳性者再行结肠镜检查。美国筛查选项更多样，包括多靶点粪便DNA（mt-sDNA）检测和血液生物标志物检测。美国医疗保险和医疗补助服务中心（CMS）已将推荐筛查年龄降至45岁，并要求血液检测必须达到≥74%的灵敏度和≥90%的特异性方可获批。

4.2 结直肠癌检测的新产品

近年来，多项新产品获美国FDA批准，性能较FIT有显著提升：

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  Cologuard?（mt-sDNA）：对CRC灵敏度达92%，对I期CRC灵敏度达90%。
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  Shield?（血液ctDNA检测）：对CRC灵敏度为83%，但对AA的灵敏度较低（13%）。
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  Epi proColon?（血液甲基化SEPT9检测）：灵敏度（68%）和特异性（79%）均显不足。

尽管这些新技术取得了进展，但血液检测对早期肿瘤的灵敏度仍有提升空间，且 stool-based 检测的依从性问题依然存在。未来的趋势是结合多组学信息（基因组学、蛋白组学、代谢组学）和临床风险因素，构建更全面的疾病签名，以提高检测性能。

5 结直肠癌的前瞻性诊断技术

液体活检是当前最活跃的研究领域。除已上市产品外，多家公司的产品在大型验证研究中展现了潜力，例如Freenome的血液检测在PREEMPT CRC^?研究中实现了79.2%的CRC总灵敏度和57.1%的I期灵敏度。

5.1 前瞻性蛋白组学

蛋白质及其修饰（如糖基化）作为早期生物标志物具有巨大潜力。新技术平台使得大规模、高通量的蛋白质筛选成为可能：

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  Olink^?平台：利用邻位延伸技术（PEA）和qPCR，可同时检测上千种蛋白，已用于大型生物样本库研究。
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  SomaScan^?平台：基于改良的适配体（SOMAmers），同样具备强大的多重蛋白检测能力。
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  Seer^? Proteograph^?平台：利用纳米粒子富集低丰度蛋白，结合质谱技术，旨在深度挖掘血浆蛋白组。

这些技术有望发现与CRC早期发生相关的特异性蛋白标志物。

5.2 非肿瘤源信息的重要性

未来的诊断范式必将超越传统的肿瘤衍生标志物（如ctDNA），转而整合对免疫反应、代谢变化和微生物组等“非肿瘤源信息”的解读。这些信息在癌前阶段就已发生变化，是实现真正早期检测的关键。

5.3 多组学光谱分析

红外（IR）光谱技术是一种新兴的、有前景的技术。它通过检测生物样本（如血清）中分子键的振动来获取全面的生化信息（蛋白质、脂质、核酸、碳水化合物），无需复杂样本前处理，成本低廉。

基于机器学习算法分析光谱数据，能够高精度区分癌症患者与健康人。例如，Dxcover公司的IR光谱液体活检技术在发现研究中显示，对I期和II期CRC的检测灵敏度达到100%，总灵敏度和特异性分别为91%和76%。该技术目前正在进行大规模临床验证。

6 结论

结直肠癌的防治面临日益严峻的挑战，尤其是早发性CRC比率的快速上升。现有的筛查和诊断手段在灵敏度、特异性和可及性方面均存在不足，导致许多患者错过最佳治疗时机。

未来的发展依赖于对肿瘤生物学，特别是癌前病变演化机制的更深层次理解。成功的下一代液体活检技术将不再是单一的基因组学检测，而是能够整合基因组学、蛋白组学、代谢组学和光谱学等多维度信息，同时捕捉“肿瘤源”和“非肿瘤源”信号的多组学平台。通过这种方式，我们有望最终实现结直肠癌的早期、准确、无创检测，从而显著改善患者预后并减轻全球疾病负担。