肺癌是当今世界各国常见恶性肿瘤，严重影响人类健康。早期诊断是改善肺癌预后的关键。某些遗传学改变和表观遗传学改变等分子异常均可发生在肺癌癌前病变及早期癌中，为肺癌早期诊断提供了理论基础，生物芯片等分子生物学技术的迅猛发展进一步拓展了分子标志物应用前景。

人们一直试图寻找一种新的在肿瘤初期甚至在癌前期就有结构和功能异常的基因。1996 年科学家在3p14.2 找到一种新抑癌基因，该基因包含人类最常见染色体脆性部位 FRA3B，并含有编码组氨酸三联体的功能区，故命名为脆性组氨酸三联体基因(fragile histidine traid，FHIT) 。近期研究显示FHIT 基因功能和结构异常可能是肺癌发生的最早期事件，由于FHIT 基因功能和结构异常，导致下游K-ras、p53 等基因功能丧失和结构异常。

FHIT 基因是烟草致癌物靶基因，是肺癌患者吸烟致癌的重要分子标志。De Flora 等^[1]人将小鼠暴露于烟雾中连续15 d，发现小鼠支气管上皮FHIT 蛋白表达缺失与细胞增殖周期促进同时发生，烟草导致机体产生大量DNA 加合物，引起呼吸道发生细胞损伤，证实FHIT 基因是烟草致癌物靶基因。 FHIT 等位基因丢失在吸烟人群中比不吸烟人群明显增高，可能是吸烟致癌的早期分子生物事件^[2]。 肺癌患者和健康吸烟者的吸烟史与FHIT 基因缺失关系密切，痰液中FHIT 基因和HYAL2 基因联合检测对肺癌早期诊断具有较高敏感性(76%) ^[3]。检测FHIT 基因改变有助于对重度吸烟者进行肺癌早期预测，便于早期发现癌症。

FHIT 基因与职业性肺癌关系也很密切。Bian 等^[4]选用云锡矿粉染毒永生化人支气管上皮细胞 (BEAS-2B) ，结果显示云锡矿粉诱导可导致BEAS-2B 细胞Ki-67 阳性细胞数增加，增殖活性增强，FHIT 可能是云锡矿粉诱导BEAS-2B 细胞转化的一个作用靶点。Liu^[5]在多环芳烃和亚硝胺类物质诱发小鼠肺癌中发现，FHIT 基因甲基化在鳞状上皮化生组织、原位癌和浸润癌中非常普遍，在正常组织中则没有发生，并且FHIT 蛋白表达水平在癌变过程中明显降低。因此，FHIT 基因异常可能作为一个独立指标用于职业性肺癌早期预报和早期诊断。

陈宏^[6]对101 例肺癌病人分别检测痰、支气管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid，BALF) 及肺癌组织等3 种标本中K-ras 基因突变情况，同时检测痰、BALF 中的脱落细胞进行比较。 3 种标本中K-ras 基因突变率在肺癌组明显高于良性肺疾病组(P < 0.05) ; 基因突变率高于细胞学阳性率; 基因突变率在肺癌组织中最高，在痰中最低，但差异无统计学意义。K-ras 基因突变率在腺癌中最高。K-ras 基因、p53 基因与细胞学进行联合检测，可明显提高肺癌诊断率。但由于K-ras 突变在原发性肺癌中发生频率较低，因此仅有一少部分肺癌患者可从这项检查中受益。最近，国外学者还发现K-ras 基因是对肺腺癌最具有疗效预测作用的分子标志物^[7]，对K-ras 基因改变在肺癌早期诊断中作用还有待进一步研究。

p53 基因结构和表达异常是迄今为止肺癌中最常见的分子改变和早期事件，在肺癌形成过程中起着关键作用。Keohavong 等^[8]对中国宣威92 例没有任何肺癌证据人群的痰标本进行了 p53 基因突变分析，结果表明p53 基因突变与煤烟排放物关系密切，并能增加患癌风险。黎银燕等^[9] 探讨p53 基因突变在肺癌癌前病变(支气管黏膜上皮不典型增生) 和肺癌中作用，结果表明p53 突变与肺组织癌变过程密切相关，吸烟暴露可导致p53 基因突变。Gessner 等^[10]对11 例非小细胞肺癌(nonsmall cell lung cancer，NSCLC) 患者呼出气冷凝物(EBC) 标本进行了p53 基因突变研究，结果表明除痰标本以外，EBC 标本也可检测p53 基因突变，用于肺癌诊断。p53 蛋白在转化细胞或肿瘤细胞中含量可较正常细胞增加100 倍以上，通过对细胞p53 蛋白含量检测亦可进行肺癌基因诊断。但是目前观点尚不统一，可能原因是: 检测方法不灵敏，特别是对只有极少数免疫阳性病例; 所观察到p53 蛋白聚集，部分并非由p53 基因突变所引起，而是与某些病毒蛋白结合，导致野生型p53 基因稳定性改变发生聚集等。

p53 抗体也可作为肺癌早期诊断指标之一。Li 等^[11]在肺癌发病率极高的石棉肺患者中检测p53 抗体，结果表明，p53 抗体是独立于吸烟、石棉暴露程度等因素之外的肺癌预测因素。国外研究表明 p53 抗体可在肺癌亚临床期出现^[12]。另有Boyle 等^[13]研究表明血清中p53 抗体测定可成为临床诊断肺癌敏感性及特异性均较高的有效指标，以及对肺癌高危人群进行监控的有潜力方法。抗体检测方法简捷、方便，采集人体静脉血即可，无需组织学标本，费用也较低廉，可广泛用于临床。

Hsu 等^[14]对82 例肺癌患者肺癌组织、痰液中D9S942、D9S286、D9S942、GATA49D12 和D13S170 等微卫星位点进行检测，并联合检测p16 基因和RARbeta 基因甲基化，37 例无肿瘤正常人群作为对照，结果发现痰液标本肺癌检出率敏感性为82%，特异性为75%，并且痰液检测结果与组织存在较好一致性(79%) 。3 例无肿瘤患者痰液有> 2 个检测指标出现异常者，其患癌风险明显增高，其中1 例在痰液检测18 个月之后被确诊患上肺癌。结果显示，联合检测遗传学和表遗传学分子改变能提高肺癌检出率。目前临床工作中以液基细胞学为基础检测痰液脱落细胞基因MSI 和 LOH，已成为肺癌早期诊断新途径。但微卫星改变在受致癌因素严重损伤的气管表皮细胞中也常可检测到，因此影响了微卫星检查特异性。今后需要找到可分辨哪些微卫星改变将最终导致肺癌发生的方法。

基因甲基化是指DNA 的CpG 岛中胞嘧啶被甲基修饰，CpG 岛常位于基因5'端启动子区，这是DNA 在转录水平上的修饰方式之一。DNA 甲基化改变不仅可以直接或间接影响基因转录，也可通过5-甲基胞嘧啶脱氨基导致胞嘧啶转变为胸腺嘧啶，诱发基因表达异常，其出现往往早于细胞的恶性增生，因而可用于肿瘤发生的早期预测^[15]。

Palmisan^[16]用甲基化特异性聚合酶链技术 (methylation specific PCR，MSP) 同时检测p16 和 MGMT 基因，发现100% 的肺鳞癌患者痰液中可检测出该二基因之一的甲基化，而且在部分临床肿瘤诊断前5 ～ 35 个月收集的痰液中检测到同样改变。 Hsu 等^[17]通过考察6 个基因(BLU、CDH13、FHIT、 p16、RARβ 和RASSF1A) 甲基化状态，不仅证实了使用甲基化作为肺癌分子诊断指标的有效性。而且提出6 个基因中超过2 个基因甲基化可以被认为肺癌风险增加，其敏感性为73%，特异性为82%。对于临床影像学、病理学不能确诊的早期肺癌患者或肺癌高危人群，进行基因甲基化检测可能有助于肺癌早期诊断。MSP 技术非常敏感，能发现0.1% 甲基化DNA(～ 50 pg) ，高度敏感性使其能够用于血清或血浆标本、痰标本中微量模板甲基化检测。随着分子生物技术发展，成套试剂盒生产，该技术有望广泛应用于临床。

microRNAs 是一大类小的内源性非编码RNAs，通过与靶mRNA 3' 端非翻译区部分互补配对，在翻译后水平调节靶基因表达。研究显示，肺脏中的miRNAs 表达模式从胎儿到成人、从正常到肺癌均发生改变，特定的miRNAs 可能在肺脏的形成中发挥多重功能，而异常表达的miRNAs 也可能诱导肺癌发生^[18]。正常肺脏组织和肺癌组织中 miRNAs 表达明显改变，使miRNAs 有望成为新型肺癌生物学标志物。

Yanaihara 等^[19]通过对肺癌患者肺癌组织与正常肺脏组织miRNAs 表达谱对比分析，发现有43 种 miRNAs 表达存在差异，其中15 种miRNAs 在肺癌组织中表达上调。除肺癌组织外，血清中miRNAs 是最近肺癌分子标志研究热点。Mitchell 等^[20]研究证实，miRNAs 在血清或血浆中以非常稳定形式存在，无论是高温、骤冷，还是强酸、强碱条件下均不会被降解，特别是能够抵抗RNA 酶降解，表明血清或血浆miRNAs 可以作为足够稳定的生物标记物被加以应用。Chen 等^[21]发现NSCLC 患者血清中缺失 28 种正常人血清中存在的miRNAs，但是存在63 种正常人血清中没有的miRNAs。此外，有57 种miRNAs 分别存在于NSCLC 患者的血清和血细胞中，有 76 种miRNAs 仅存在于NSCLC 患者血清中，而健康人血清和血细胞miRNAs 表达谱基本相同，miR-25 和-223是NSCLC 特异性血清miRNAs。尽管目前对于血清、血浆和痰液miRNAs 与肺癌关系的研究尚处于起步阶段^[22]，但是血清、血浆、痰液miRNAs 已经显示出有望成为肺癌早期诊断的新型无创性生物标记物的较好前景。

长期以来对肿瘤相关基因研究方法或集中于单一基因和少数材料，或只是某一组织或细胞的多数基因研究，难以对肿瘤相关基因表达全貌有完整认识。基因芯片问世解决了研究方法学问题。Spira 等^[23]用基因芯片技术分析怀疑肺癌的吸烟者正常大气道上皮细胞的基因表达，筛选出80 个基因组成的生物标记物，以此区别肺癌患者与非肺癌患者。这些基因功能涉及炎症、细胞周期、抗氧化防御作用等方面。并证明此项检查与气管镜下取得的下气道细胞病理学检查结合，可以获得95% 的敏感性和95% 的特异性，由此得出结论: 正常大气道上皮细胞基因表达可以作为肺癌生物标记，用于筛选吸烟者中肺癌高危人群。Yokota^[24]也认为利用基因组学技术可以更好发现肺癌易感基因，评估高危人群患癌风险。但基因芯片也存在设备昂贵、 检查费用高、技术比较繁琐、质量控制体系不完善等缺点，难以在临床广泛实际应用。

在肿瘤所有标志物中蛋白质是最好的分子标志物，而表面增强激光解析电离-飞行时间-质谱(surface enhanced laserdesorption ionization-time of flight mass spectrometry，SELDI-TOFMS) 技术是继基因芯片之后的新一代生物芯片技术，为临床上筛选肿瘤蛋白标志物提供了技术平台。 应用SELDI 蛋白质芯片技术筛选肿瘤标志物实质是探寻可用于临床的肿瘤早期诊断新方式，在肺癌中的应用价值更显得尤为重要。

Han 等^[25]应用SELDI-TOF-MS 技术，检测127 例肺癌患者和108 例健康人血清，筛选出质荷比分别为5 808、5 971 和7 779 的3 种蛋白质峰构建肺癌分类簇诊断模型。利用这个分类模型对89 例肺癌患者和68 例正常人进行盲筛分类，可以把正常人群和肺癌患者区分开，其敏感度和特异度分别高达 91% 和97%。Yang^[26]等用SELDI-TOF-MS 对158 例肺癌患者和50 例正常对照者血清进行分析，发现其诊断肺癌敏感度和特异度分别为86.9% 和 80.0% (非小细胞肺癌的敏感度达91.4%) ，其阳性预测值为92.4%。其中，对于早期肺癌(Ⅰ/Ⅱ 期) 的敏感度为79.1%，远远超过目前临床使用的肿瘤标志物。应用激光捕获显微切割(解决肺癌组织的异质性问题) 联合SELDI-TOF-MS 方法，Yang 等^[26]还对13 例Ⅰ/Ⅱ期肺癌及6 例良性肺疾病组织进行分析，筛选出一个由2 种肽组成的标志物谱，其诊断肺癌的敏感性、特异性和阳性预测值均为 100%。蛋白质芯片对生物样品的要求较低，使得样品预处理大为简化，甚至可以直接检测血清、尿、体液、细胞或组织等生物样品，为肺癌大规模筛查和早诊早治、术后随访的进一步研究提供了简便易行的诊断技术^[27]。

目前SELDI 蛋白质芯片技术还处在不断发展和完善过程中，很多实验条件还需要探索，在国内应用该技术的检测费用较高，分析质谱尚需大量后续工作支持，临床接受尚需一定时间。

尽管已有许多分子肿瘤标志物被不断发现、研究和应用，分子生物学检测技术对肺癌早期诊断和筛查已显现出良好的应用前景。但至今真正应用于肿瘤临床的分子标志物仍寥寥无几。首先，在分子标志物的发现和验证阶段存在问题，研究方法、实验设计、检测手段、样本和数据收集与处理、统计分析方法等方面存在任何的不合理性都可能影响实验结果。其次由于肺癌组织病理的多样性、同种病理肿瘤细胞的异质性和肿瘤生物学行为的复杂性，目前尚未找到一种敏感性和特异性均很高的标志物，难以真正做到肺癌早期诊断。未来，在更加严谨的实验设计、实验操作和完善的评价机制引导下，进一步研究已有的肺癌标志物并进行优化组合、多元分析、 综合评价及建立有效的联合检测，以提高灵敏性和特异性，继续探索新的更灵敏、更特异的肺癌标志物是今后研究方向。