前列腺癌诊断面临的挑战与新希望
前列腺癌（PCa）是威胁男性健康的常见恶性肿瘤。早期筛查对于及时干预和改善预后至关重要。然而，目前临床常用的早期筛查手段，如血清前列腺特异性抗原（PSA）检测，存在特异性不足的问题，容易导致过度诊断和不必要的侵入性检查（如活检）。因此，寻找一种高特异性、高灵敏度且非侵入性的生物标志物，对于实现前列腺癌的早期精准诊断具有迫切的临床需求。
细胞外囊泡（EV）作为液体活检领域的研究热点，广泛存在于血液等体液中，具有良好的稳定性和丰富的分子信息，能够反映疾病早期的病理变化，被视为开发新型生物标志物的重要来源。然而，从复杂的大规模临床体液样本中高效、可靠地分离和分析EV，一直是限制EV来源标志物临床应用的技术瓶颈。
创新性的血浆EV分析体系
近日，四川大学华西医院和四川省人民医院的研究团队在ACS Nano杂志上发表了一项重要研究成果，旨在解决大规模血浆EV蛋白质组学分析的技术难题。该研究团队系统评估了多种血浆EV分离方法，并优选了基于TiO2的化学亲和捕获法。这种方法利用Ti(IV)与EV表面磷脂的螯合作用，实现了高效的EV分离。
该方法具有显著优势：分离回收率高（约75%），重现性好（CV<20%），处理速度快（约30分钟），通量高（每天可处理上百例样本），成本低，所需样本量少（仅需100 μL血浆和约2mg TiO2微球），操作简便，无需特殊昂贵设备。更重要的是，该方法与下游蛋白质组学检测具有良好的兼容性，在蛋白质鉴定深度上优于传统的沉淀法、体积排阻法、超速离心法等，且受血浆高丰度蛋白干扰小。
研究团队进一步将TiO2亲和捕获法与数据非依赖型质谱采集方法相结合，构建了一套简单、快速、稳定、低成本、高通量的血浆EV分析体系，为大规模临床样本的EV高效分离和蛋白质组学检测提供了有力的技术支撑。
图2. TiO2亲和捕获法分离血浆EV的表征。
图3. 蛋白质组学分析比较五种EV分离方法的效果。
发现并验证GDF15作为潜在生物标志物
应用这套高效的血浆EV分析体系，研究人员对80例前列腺癌和良性前列腺增生（BPH）患者的血浆EV进行了富集和检测。共鉴定到1183个蛋白，其中87%被确认为EV蛋白，且与前列腺及相关疾病密切相关，能够准确反映样本和疾病的特性。通过生物信息学分析，研究团队筛选出一系列潜在的EV蛋白质组诊断标志物，这些标志物能够显著区分前列腺癌和BPH。
在这些候选标志物中，生长分化因子15（GDF15）表现出优异的诊断潜力。定量评估显示，GDF15作为EV蛋白标志物的预测AUC值高达0.908，显著优于临床常用的PSA指标（AUC 0.781）。
图4. TiO2亲和捕获与蛋白质组学检测前列腺癌和良性前列腺增生血浆EV。
GDF15的临床应用潜力：优于PSA且具有协同效应
为了进一步验证GDF15的诊断能力，研究团队在包含457例样本的四个独立队列中进行了深入验证。初步的Western Blot（WB）分析显示，EV中的GDF15（EV_GDF15）在区分前列腺癌和BPH方面优于血浆总GDF15和临床PSA。值得注意的是，研究还发现血浆和EV中的GDF15存在亚型差异，EV中同时包含成熟亚型及其前体蛋白。
在后续队列中，研究人员同时使用了ELISA和靶向定量质谱技术（平行反应监测，PRM）这两种高通量方法，再次证实了GDF15在前列腺癌患者中显著高表达，且两种方法的结果高度一致，验证了其可靠性。在更大规模的队列中使用ELISA检测显示，前列腺癌组血浆EV_GDF15中位浓度为33.31pg/mL，而BPH组为17.98pg/mL。
通过机器学习算法评估GDF15与临床PSA的联合诊断效果发现，二者联合使用能显著提高诊断的准确性（0.843）、灵敏度（0.875）、特异性（0.815）和AUC值（0.864），显示出明显的协同效应。即使在临床PSA诊断的“灰区”，GDF15与PSA的联合也能显著增强诊断能力。
此外，研究在前列腺癌细胞和组织中验证了GDF15的表达，发现PCa细胞和组织是血浆GDF15阳性EV的来源之一。定量免疫组化分析显示，GDF15在前列腺癌组织中的表达显著高于BPH组织，并且在Gleason评分为7和8的PCa组织中表达量明显高于评分为6的组织，这提示GDF15可能具有区分不同分期前列腺癌的潜力，特别是对于低风险（6分）和高风险（≥7分）PCa的早期检测。
图5. GDF15蛋白对前列腺癌诊断能力的验证。
图6. GDF15蛋白在前列腺癌细胞和组织中的表达验证。
总结与展望
这项研究成功建立了一套高效、高通量的血浆EV分离和蛋白质组学分析体系，并在此基础上发现并验证了血浆EV中的GDF15作为前列腺癌潜在无创诊断生物标志物的价值。GDF15作为独立标志物或与PSA联合使用，均展现出优于传统PSA的诊断效能，特别是在提高诊断准确性和区分不同风险等级前列腺癌方面显示出潜力。
这些发现为前列腺癌的无创精准诊断提供了新的思路和方法，有望促进GDF15作为临床生物标志物的转化应用。未来，结合更灵敏的质谱技术和大规模多中心临床研究，将进一步验证GDF15的临床价值，并推动其在前列腺癌筛查和诊断中的应用。
对于面临前列腺癌诊断或治疗选择的患者及家属，了解这些前沿的诊断技术进展至关重要。准确的诊断是制定有效治疗方案的第一步，可能涉及靶向药、抗癌药或仿制药的使用。如果您需要获取所需的药物，或者希望寻求专业的AI问诊服务以获取更多信息和建议，以及查阅更多关于癌症治疗的药物信息和诊疗指南，可以考虑通过专业渠道获取支持。
