综述：胃癌早期检测中的潜在生物标志物

本综述系统梳理了胃癌（GC）早期诊断领域的新型生物标志物研究进展，重点涵盖了组织、唾液、尿液中的蛋白编码基因（如HSPA6、FAP、SERPINH1）、非编码RNA（如NEAT1、m6A相关lncRNA、circRNA）以及代谢通路（如Hippo、L-精氨酸代谢、戊糖磷酸途径）相关靶点。文章强调了多组学整合与联合标志物面板在提升诊断灵敏度与特异性方面的巨大潜力，为开发非侵入性早期筛查策略和改善患者预后指明了方向。

引言

胃癌（Gastric Cancer, GC）是全球范围内一个严重的公共卫生问题。根据2020年的数据，其发病率和死亡率分别位居全球恶性肿瘤的第五位和第四位。国际癌症研究机构（IARC）预测，到2040年，胃癌的年新增病例和死亡人数将显著增加。胃癌的发病具有明显的地理和种族差异，在东亚地区尤为高发。由于早期症状隐匿，多数患者确诊时已处于晚期，导致预后较差。因此，发现用于早期诊断的高灵敏度、高特异性生物标志物至关重要。

胃癌相关的信号通路

多种信号通路和代谢途径的失调在胃癌的发生发展中扮演关键角色，其分子改变可作为潜在的诊断和预后生物标志物。

Hippo信号通路

Hippo通路是一个重要的肿瘤抑制通路，通过调控细胞增殖和凋亡来控制器官大小。该通路的核心成分包括MST1/2、SAV1、LATS1/2等激酶。当通路失活时，其下游效应分子YAP（Yes-associated protein 1）和TAZ（transcriptional co-activator with PDZ-binding motif）发生去磷酸化并进入细胞核，与TEAD（TEA domain transcription factor）家族转录因子结合，激活促癌基因的转录，从而驱动肿瘤发生。研究表明，HSPA6等分子可能通过激活Hippo通路促进胃癌细胞增殖。

L-精氨酸代谢通路

L-精氨酸是一种重要的氨基酸，其代谢产物如一氧化氮（NO）、鸟氨酸和多胺在细胞增殖、免疫调节和肿瘤发生中发挥作用。在胃癌中，L-精氨酸代谢通路常发生失调，影响T细胞功能并可能增加幽门螺杆菌（Helicobacter pylori）感染的风险。关键酶如精氨酸酶（ARG1）和精氨琥珀酸合成酶（ASS1）的表达改变与肿瘤免疫微环境的调节相关。

戊糖磷酸途径（Pentose Phosphate Pathway, PPP）

PPP是葡萄糖代谢的一个重要分支，分为氧化和非氧化两个阶段。氧化阶段产生NADPH，用于维持细胞的氧化还原平衡；非氧化阶段生成核糖-5-磷酸，用于核苷酸合成。在胃癌细胞中，PPP的关键酶葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G6PD）常出现过表达，并与肿瘤的侵袭性和不良预后相关。PAK4、Erk和PLK1等激酶可通过磷酸化G6PD直接调节PPP通量，促进癌症进展。

谷氨酰胺代谢通路

谷氨酰胺是癌细胞快速增殖所需的关键营养来源。它通过转运蛋白（如ASCT2、SNAT1/2）进入细胞，在谷氨酰胺酶（GLS）的作用下转化为谷氨酸，进而参与三羧酸循环（TCA cycle）、抗氧化物质谷胱甘肽的合成以及mTORC1信号通路的激活。Skp2蛋白被发现在约50%的胃癌患者中高表达，并受mTORC1调控，影响细胞的增殖与存活。

脂质代谢重编程

癌细胞表现出独特的代谢特征，即瓦博格效应（Warburg effect），即使在有氧条件下也倾向于将葡萄糖酵解为乳酸。在胃癌中，脂质代谢发生重编程，癌细胞既可从外界摄取脂质，也可通过从头合成途径（de novo synthesis）满足其需求。脂肪酸合酶（FASN）和乙酰辅酶A羧化酶（ACC）等关键酶的表达上调与胃癌的增殖和耐药性相关。肝脏X受体（LXR）等因子也参与其中。

新型胃癌诊断生物标志物

生物标志物是可客观测量的分子指标，能够指示正常生理过程、病理过程或对治疗的反应。近年来，高通量技术的发展推动了多种新型胃癌生物标志物的发现。

组织生物标志物

直接检测肿瘤组织中的分子改变能最直接地反映肿瘤的特性。

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  HSPA6（热休克蛋白家族A成员6）：属于HSP70家族，在正常状态下几乎不表达，但在包括胃癌在内的多种癌症中高表达。研究表明，HSPA6在胃癌组织中显著上调，高表达与较大的肿瘤体积、浸润性胃癌（IGC）分型以及较差的总生存期（OS）相关。其促癌作用可能与激活Hippo通路有关。
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  SDF-4（基质细胞衍生因子4）：研究发现，即使在胃癌I期，患者血清中的SDF-4水平也显著升高，其诊断准确度（AUC可达0.973）远优于传统的癌胚抗原（CEA）和糖类抗原19-9（CA19-9）。
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  CAMSAP2：在胃癌组织中高表达，与晚期肿瘤分期、高级别分级及血清肿瘤标志物水平升高相关。功能实验表明，CAMSAP2过表达可通过诱导上皮-间质转化（EMT）促进癌细胞迁移和侵袭。
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  细胞外基质相关基因：通过生物信息学分析发现，COL5A2、SPARC、COL1A1和P4HA3等与细胞外基质（ECM）重塑相关的基因在胃癌组织中显著上调，且与较差的生存预后相关。
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  mRNA面板：由AGTR1、DNER、EPHA7和SUSD5组成的4基因mRNA面板，结合临床特征，能有效预测局部晚期胃癌的复发风险。

尿液蛋白质组学特征

尿液采集具有非侵入性、简便易行的优点，适合大规模人群筛查。尿液中的蛋白质可能反映全身性的病理生理变化。

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  ANXA11（膜联蛋白A11）：属于钙依赖性磷脂结合蛋白家族，参与细胞分化、信号转导和凋亡等过程。研究发现，从非萎缩性胃炎到胃癌的进展过程中，尿液中ANXA11水平呈阶梯式上升，且在胃癌组织中也证实其高表达。其促癌机制可能与Akt/GSK-3β信号通路有关。
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  CDC42（细胞分裂周期蛋白42）：是Rho家族GTP酶成员，调控细胞周期进程、细胞极性和转录等。在胃癌细胞中敲低CDC42可导致G₁/S期细胞周期阻滞，并显著抑制细胞增殖、迁移和侵袭能力。其活性受miR-497、miR-148b-3p等microRNA的调控。
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  SLC25A4：是一种线粒体ADP/ATP转运蛋白，是cGMP/PKG信号通路的组成部分。其在尿液中的上调可能反映了与恶性肿瘤相关的系统性代谢压力。
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  联合标志物：研究还发现，包含尿TFF1（uTFF1）、尿ADAM12（uADAM12）和幽门螺杆菌感染状态的联合检测面板，对早期胃癌也显示出良好的诊断效能。

差异表达基因

通过机器学习算法（如SVM-RFE和LASSO）对基因表达数据库进行分析，筛选出与胃癌密切相关的差异表达基因（DEGs）。

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  FAP（成纤维细胞激活蛋白-α）：是一种Ⅱ型跨膜丝氨酸蛋白酶，在正常成人组织中表达极少，但在胃癌相关成纤维细胞（CAF）中高表达。FAP的高表达与较差的肿瘤消退分级（TRG）、晚期TNM分期以及EMT和癌症干细胞（CSC）标志物表达相关，提示其在化疗耐药中起作用。
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  SERPINH1（丝氨酸蛋白酶抑制剂家族H成员1）：也被称为HSP47，是一种胶原蛋白特异性分子伴侣，对胶原蛋白的正确折叠和分泌至关重要。在胃癌组织中，SERPINH1的mRNA和蛋白水平均显著高于正常组织，其高表达与患者不良预后相关。功能上，抑制SERPINH1可降低胃癌细胞的迁移和侵袭能力。
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  PSAPL1：也被识别为潜在的胃癌诊断生物标志物，并参与由H19和miR-378a-5p构成的竞争性内源RNA（ceRNA）调控网络。

唾液生物标志物

唾液中含有丰富的蛋白质和核酸分子，可作为反映口腔及全身疾病的窗口。

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  Cystatin B（胱抑素B）：是一种半胱氨酸蛋白酶抑制剂。研究发现，胃癌患者唾液中的Cystatin B水平显著低于健康对照，其下调可能通过影响PI3K/Akt/mTOR通路促进胃癌进展。
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  DMBT1（恶性脑瘤缺失蛋白1）：是一个候选的抑癌基因，参与先天免疫和上皮细胞分化。与健康对照相比，胃癌患者唾液中的DMBT1浓度显著升高。
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  TPI1（磷酸丙糖异构酶1）：是糖酵解途径中的关键酶。定量蛋白质组学研究表明，TPI1与Cystatin B、DMBT1联合可作为诊断胃癌的生物标志物面板。
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  microRNA：唾液外泌体中的miR-376c在胃癌患者中显著上调，而miR-140-5p则发挥肿瘤抑制作用，例如通过靶向YES1癌基因来抑制胃癌细胞增殖和转移。

长链非编码RNA（lncRNA）生物标志物

lncRNA是一类长度超过200个核苷酸的非编码RNA，在基因表达调控中发挥重要作用。

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  NEAT1（核旁斑组装转录本1）：是一种核内富集的lncRNA，是旁斑（paraspeckle）结构的骨架成分。在多种癌症中，NEAT1高表达与患者预后不良相关。在胃癌中，其表达存在争议，有研究报道其下调，并可能通过调控EZH2等分子影响肿瘤进展。
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  m⁶A相关lncRNA：N⁶-甲基腺苷（m⁶A）是真核生物mRNA中最常见的内部化学修饰之一，由甲基转移酶（Writer，如METTL3/METTL14）、去甲基化酶（Eraser，如FTO/ALKBH5）和识别蛋白（Reader，如YTHDF1）共同调控。m⁶A修饰也存在于lncRNA上，影响其与蛋白质的相互作用和稳定性。研究发现，胃癌组织中m⁶A总体水平升高，并且鉴定出一组与胃癌患者总生存期相关的m⁶A相关lncRNA，可作为预后预测的标志物。

环状RNA（circRNA）生物标志物

circRNA是一类具有共价闭合环状结构的非编码RNA，由于其结构特性，比线性RNA更稳定。

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  circRNA可作为microRNA的“分子海绵”（miRNA sponge），通过竞争性结合miRNA来解除其对下游靶基因的抑制，从而参与肿瘤发生。例如，hsa_circ_0010882在胃癌患者血浆中表达上调，并通过与PI3K/Akt通路相互作用促进胃癌细胞增殖和转移。
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  研究构建了包含8个circRNA（如hsa_circ_0055521、hsa_circ_0004339等）的生物标志物面板，在区分胃癌患者和健康对照方面表现出很高的诊断潜力（AUC = 0.87），展示了其作为非侵入性液体活检标志物的应用前景。

蛋白编码基因生物标志物

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  HAMP（铁调素抗菌肽）：是调节铁代谢的关键激素。在炎症和感染等状态下，HAMP表达增加，导致循环铁减少。在胃癌中，HAMP的表达上调，并且其高表达与更晚的TNM分期、更高的组织学分级以及更差的总体生存期、无进展生存期（PFS）相关，同时与免疫细胞浸润密切相关。
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  PRTN3（蛋白酶3）：是一种中性粒细胞衍生的丝氨酸蛋白酶。通过iTRAQ定量蛋白质组学技术发现，在早期胃癌（EGC）患者的胃黏膜组织中，PRTN3的表达显著高于健康对照（NGC）和进展期胃癌（PGC）患者，提示其可能作为内镜下筛查早期胃癌的新型生物标志物。

多组学整合与联合生物标志物面板

单一生物标志物往往在灵敏度或特异性上存在局限。将基因组学、表观基因组学（如DNA甲基化）、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等多组学数据整合分析，构建联合标志物面板，是提高胃癌早期诊断性能的有效策略。

例如，一项名为ASCEND-GASTRIC的液体活检研究结合了循环游离DNA（cfDNA）甲基化、循环肿瘤DNA（ctDNA）突变和血清蛋白标志物，显示出比单层分析更强的早期检测能力。另一项研究利用cfDNA的片段大小、拷贝数变异、核小体覆盖和单核苷酸模式等多维度信息检测I-II期胃癌，在验证队列中取得了极高的受试者工作特征曲线下面积（AUROC）。这些研究表明，通过机器学习等方法整合互补的分子信号，可以显著提升诊断的精确度，并有助于理解肿瘤异质性。

结论与未来展望

新型生物标志物的发现为胃癌的早期诊断带来了希望。从组织、唾液、尿液、血液等不同来源发现的各类分子标志物，以及对其相关信号通路的深入理解，为开发更便捷、无创的筛查方法奠定了基础。然而，该领域仍面临挑战，包括许多标志物缺乏大规模临床验证、不同人群间的可重复性不佳、以及单独使用时灵敏度和特异性不足等。

未来研究应致力于多组学数据的整合，利用人工智能优化生物标志物组合，并进行前瞻性、多中心临床试验。同时，开发基于生物传感器、放射性标记探针和先进分子成像技术的无创、床旁诊断平台也是重要的方向。通过结合分子生物学、生物工程、计算科学和临床研究的跨学科方法，有望最终研发出可靠、高效的生物标志物体系，用于胃癌的早期发现和监测，从而改善患者生存。