《Cancer Letters》：Emerging biomarkers in melanoma: Bridging molecular discovery and precision oncology
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这篇综述系统性总结了黑色素瘤研究领域内跨越基因组、免疫、蛋白质组学、液体活检及数字影像等多个维度的新兴生物标志物。文章深入探讨了驱动突变（如BRAFV600E）、免疫检查点（如PD-L1、LAG-3）及循环肿瘤DNA（ctDNA）等在诊断、风险分层、治疗选择及耐药监测中的核心作用，并强调了亚型特异性（黏膜、肢端、葡萄膜黑色素瘤）及人工智能（AI）辅助技术在推动临床转化中的潜力。本文为整合型生物标志物框架的发展，以实现黑色素瘤的个性化管理提供了前沿视角。
黑色素瘤生物标志物的全景展望：从基础到临床的精准之路
尽管靶向治疗和免疫疗法取得了重大进展，黑色素瘤仍是最具致死性的皮肤癌。生物标志物如今在诊断、风险分层、治疗选择和疾病监测中扮演着核心角色，然而其临床整合仍不一致。这篇综述旨在全面梳理快速演变的生物标志物格局，并展望其在精准肿瘤学中的未来。
1. 遗传与基因组生物标志物
遗传与基因组改变是黑色素瘤发病机制的驱动因素，也是决定疾病行为、预后和治疗反应的核心。下一代测序技术的广泛应用使得黑色素瘤能够被系统性地划分为具有不同生物学行为和临床特征的分子亚型。关键的驱动突变和分子亚型包括：
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BRAF突变：在约40-50%的皮肤黑色素瘤中存在，最常见的是V600E和V600K变异，导致下游MAPK/ERK信号通路组成性激活，预示对BRAF抑制剂（如维莫非尼、达拉非尼）联合MEK抑制剂的敏感性。
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NRAS突变：存在于约15-20%的病例中，同样激活信号通路，但目前缺乏已批准的靶向疗法，这类肿瘤主要依赖免疫检查点抑制剂进行治疗。
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NF1突变：定义了一个主要的分子亚群，表现为MAPK通路异质性激活，对靶向治疗耐药，但对免疫治疗的反应取决于免疫环境。
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KIT突变与扩增：在黏膜、肢端和慢性日光损伤黑色素瘤中富集，可能对KIT抑制剂（如伊马替尼）产生应答，但继发性耐药常见。
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其他改变：PTEN缺失、CDKN2A/CDK4/CCND1改变、TERT启动子突变以及葡萄膜黑色素瘤中特有的BAP1丢失等，均与疾病进展、转移风险和治疗反应相关。
非皮肤黑色素瘤（如肢端、黏膜、葡萄膜黑色素瘤）具有独特的基因组结构，其肿瘤突变负荷（TMB）低，对免疫检查点抑制剂的反应通常较差。这些亚型特异性差异强调了需要不同于皮肤黑色素瘤的生物标志物框架。
在治疗压力下，肿瘤会通过MAPK通路再激活、旁路信号激活（如PI3K-AKT）、抗原呈递缺陷（如B2M突变）或干扰素信号通路缺陷（如JAK1/2突变）等机制产生获得性耐药。这凸显了持续进行分子监测，而非仅依赖基线生物标志物的重要性。
未来方向包括推动基因组检测的临床标准化，以及发展多组学整合策略，将基因组改变置于转录组、蛋白质组和免疫特征的背景下，生成更稳健的复合预测指标，从而将基因组生物标志物从静态分类器发展为动态、纵向的临床工具。
2. 免疫生物标志物
免疫疗法已彻底改变了黑色素瘤的治疗，但临床反应仍存在高度异质性。关键的免疫生物标志物包括：
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PD-L1表达：是最广泛使用的临床免疫生物标志物，但其表达具有空间异质性和动态性，且检测方法、评分系统和阈值存在差异。部分PD-L1阴性患者仍能从PD-1阻断中获益，因此其阴性预测价值有限。
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肿瘤突变负荷：黑色素瘤具有最高的TMB之一，高TMB与产生免疫原性新抗原和更好的免疫治疗反应相关。然而，并非所有突变都能产生免疫原性肽段，且肿瘤可能通过抗原呈递缺陷逃避免疫识别。因此，TMB常需与免疫激活特征、T细胞炎症基因特征等结合使用。
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肿瘤浸润淋巴细胞：TILs的密度、组成和空间组织是预后和免疫治疗反应的有力决定因素。CD8+T细胞（尤其在侵袭边缘）的密集浸润与改善的生存和对免疫检查点抑制剂的增强反应相关。而富含调节性T细胞、髓源性抑制细胞和M2样巨噬细胞的肿瘤则与原发性耐药相关。空间免疫分析显示，PD-1+CD8+T细胞与PD-L1+黑色素瘤细胞的紧密空间邻近性可预测对PD-1阻断的良好反应。
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新型免疫检查点：LAG-3、TIGIT、TIM-3和B/T淋巴细胞衰减因子等新型抑制性受体在耗竭的CD8+T细胞上共表达，进一步抑制效应功能。其中，PD-1/LAG-3双重阻断疗法已在临床获批，显示出优于PD-1单药治疗的疗效。这些检查点为联合免疫治疗提供了新靶点。
单一的免疫生物标志物不足以捕捉抗肿瘤免疫的复杂性。因此，整合PD-L1表达、TMB、TIL组成、免疫基因表达谱、空间结构和功能耗竭状态的多维免疫特征，能更准确地反映免疫能力和治疗脆弱性。人工智能驱动的数字病理、单细胞RNA测序和空间转录组学等高分辨率技术正在推动这一领域的发展。
3. 蛋白质组和代谢组学生物标志物
蛋白质组和代谢组分析提供了超越基因组改变的实时功能洞察，反映了肿瘤和免疫细胞的生化状态、通路激活和代谢重编程。
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蛋白质组改变：细胞周期调节蛋白、侵袭相关介质和免疫调节蛋白的过表达与疾病进展相关。血清标志物如S100B和乳酸脱氢酶（LDH）广泛用于疾病监测。磷酸化蛋白质信号（如pERK、pAKT）可作为靶向治疗疗效的动态指标。肿瘤微环境中的细胞因子谱（如IFN-γ、CXCL9/10与良好反应相关；IL-10、TGF-β与免疫抑制和耐药相关）也具有预测价值。
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代谢重编程：黑色素瘤细胞重塑糖酵解、谷氨酰胺分解和脂质代谢途径以满足生物合成需求，并塑造免疫抑制性肿瘤微环境。升高的LDH不仅是预后标志物，其驱动的乳酸积累还会抑制CD8+T细胞功能。代谢组学分析可识别与治疗反应和耐药相关的代谢表型。
质谱、反相蛋白阵列、邻近延伸分析和高通量代谢组学等技术平台使得从有限样本中进行深度功能表征成为可能。将这些数据与基因组和转录组数据整合，可以构建更强大的复合生物标志物，用于预测治疗脆弱性和耐药演化。
4. 液体活检与循环生物标志物
液体活检通过分析循环中的肿瘤源性成分，实现了对肿瘤负荷、克隆演变和治疗反应的实时、无创评估。
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循环肿瘤DNA与循环游离DNA：ctDNA水平的变化与肿瘤负荷和早期治疗疗效密切相关，通常比影像学进展提前数周至数月。对ctDNA进行突变谱分析（如BRAF、NRAS、TERT启动子突变）可以无创检测可操作的基因组变异和耐药亚克隆。cfDNA甲基化特征（如RASSF1A、MGMT）也与疾病侵袭性和预后相关。
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循环肿瘤细胞与外泌体：CTCs提供了关于肿瘤播散和细胞可塑性的信息，但其丰度较低。外泌体等细胞外囊泡携带DNA、RNA、脂质和蛋白质，反映了亲本肿瘤细胞的分子状态。例如，外泌体相关的PD-L1水平与PD-1阻断疗法的反应相关。
液体活检的临床实施仍面临分析敏感性、检测标准化等挑战。然而，将ctDNA动力学作为前瞻性临床试验的预设终点，以及开发整合ctDNA、外泌体、蛋白质和代谢组特征的多分析物检测面板，正加速其向临床转化。液体活检最好作为组织活检的补充，在诊断、治疗和纵向监测中提供连续性的分子信息层。
5. 生物标志物的类型与功能分类
从功能角度看，黑色素瘤生物标志物可分为诊断性、预后性、预测性和药效学/监测性类别，它们在临床决策中集成运作：
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诊断性生物标志物：用于准确识别黑色素瘤，包括BRAF、NRAS、NF1、TERT启动子突变等分子标志物，以及S100、HMB-45等免疫组化标记。人工智能辅助的皮肤镜和数字病理分析也提高了诊断准确性。
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预后性生物标志物：与疾病进展和临床结局相关，用于风险分层。包括血清标志物（LDH、S100B）、肿瘤内在标志物（PTEN缺失、CDKN2A失活）以及免疫微环境特征（CD8+T细胞密度、三级淋巴结构）。
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预测性生物标志物：识别最可能从特定治疗中获益的患者。例如，BRAFV600突变预测对BRAF/MEK抑制剂的反应；PD-L1表达、TMB、TILs等与免疫检查点抑制剂的反应相关。然而，这些标志物单独使用均有局限性，整合性生物标志物模型具有更优的预测性能。
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药效学/监测性生物标志物：动态反映治疗反应和耐药演变，如治疗期间ctDNA水平的变化、磷酸化蛋白信号通路的抑制/再激活、循环细胞因子谱的改变等，可用于实时治疗调整。
迈向整合的生物标志物框架与临床转化
尽管生物标志物发现取得了快速进展，但将其转化为常规临床实践仍面临诸多挑战，包括检测标准化、平台间可重复性、成本效益和公平获取等问题。未来的发展方向包括：
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开发标准化、分步式的诊断-治疗框架：整合组织和血液生物标志物与人工智能辅助影像，以支持辅助和转移性环境下的个性化管理。
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推动检测的协调统一：特别是在PD-L1、TMB、ctDNA等关键标志物上，建立国际共识和标准。
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开展务实的前瞻性临床试验：将生物标志物驱动的终点纳入试验设计，进行证据分级验证。
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构建多维、系统水平的表征：利用空间多组学、单细胞分析和人工智能，超越静态的单参数测量，实现对肿瘤生物学更全面的理解。
通过解决这些转化瓶颈，生物标志物指导的精准肿瘤学有望成为跨越不同医疗体系的、可持续的临床现实，最终改善黑色素瘤患者的预后。
