《Clinica Chimica Acta》：Gelsolin as a diagnostic biomarker in non-small cell lung Cancer
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肺癌诊疗中gelsolin（GSN）作为生物标志物的潜力及其标准化挑战
作者列表：
Imran Kazmi
Shakilur Rahman
Saleh Al Ghamdi
Mohammed Al-Zharani
Tarique Hussain Ashraf
Muhammad Afzal
Fahd A. Nasr
Faisal Fahad Almutairi
Sami I. Alzarea
沙特阿拉伯吉达阿卜杜勒-阿齐兹国王大学理学院生物化学系，邮编21589
摘要
肺癌是导致癌症相关死亡的主要原因之一，其预后很大程度上取决于诊断阶段和生物学异质性。为了改进用于风险分层、肺部结节不确定分类、预后评估和治疗监测的成像和组织学方法，整合实验室生物标志物至关重要。Gelsolin（GSN）是一种既能与钙结合又能与肌动蛋白结合的蛋白质，在细胞骨架重塑、细胞凋亡和细胞内信号传导中起着关键作用。可以通过临床可扩展的平台在肿瘤组织和生物流体中对其进行定量分析。非小细胞肺癌（NSCLC）的起始、侵袭和转移过程与组织中Gelsolin（GSN）表达的改变以及血浆中Gelsolin（pGSN）水平的降低有关，这两种变化呈现出相反的方向。这需要针对不同细胞区室进行具体解释，并控制炎症等干扰因素。本文综述了GSN在NSCLC中的机制和转化医学证据，总结了其异构体、肌动蛋白复合物的生物学特性、分析前变量、分析平台以及作为诊断、预后和监测生物标志物的临床应用。特别关注了慢性阻塞性肺疾病、感染、吸烟和重症等可能影响pGSN水平的混杂因素，这些因素会阻碍其作为诊断标志物的使用。我们提出了一个框架，以整合组织和循环中的GSN生物学信息，并探讨了分析前和分析标准化的要求，以及将GSN作为辅助性、基于机制的生物标志物在临床化学中应用的必要措施，包括标准化测量指标、可互换的校准品、多中心验证以及其在低剂量肺癌诊疗路径中的定位。
引言
早期基于组织的分析显示，某些NSCLC亚群（尤其是重度吸烟者）中的GSN水平较低，而低水平的肿瘤GSN与不良的临床病理特征相关，这促进了针对不同细胞区室中GSN生物学特性的研究[1]。血浆中的Gelsolin（pGSN）参与清除细胞外环境中的肌动蛋白，其水平受全身炎症反应和组织损伤的影响，因此GSN的循环情况可能反映了宿主反应和肿瘤负担[2]。矛盾的是，在非小细胞肺癌（NSCLC）和全身炎症的背景下，组织中的Gelsolin（GSN）表达与循环中的血浆Gelsolin（pGSN）水平往往呈现相反的趋势，形成了这种细胞区室特异性的生物学差异，这也是本综述的重点。从实验室医学的角度来看，候选生物标志物应具有明确的测量指标、适用的基质，并使用经过验证的方法进行测量，这些方法需要具备已知的精确度、偏差范围和抗干扰能力。目前用于检测和监测癌症的循环miRNA检测方法易受到溶血、提取过程中的变异性、标准化策略和平台效应的影响。因此，需要统一的工作流程和质量控制[3]。组织病理学和分子谱分析仍然是诊断和治疗的前沿技术。然而，取样侵入性和肿瘤内的异质性是限制因素，因为它们影响了样本的代表性和重复的纵向评估[4]。放射学评估仍然是主要手段，但实验室检测对于提供可重复的决策支持是必要的。通过敏感的循环肿瘤DNA（ctDNA）技术，可以实现肿瘤基因组学的扩展和对低肿瘤比例肿瘤的非侵入性监测。不过，这需要严格的分析前处理、检测设计和报告标准[5][6]。共识指南强调应根据具体用途进行检测、确保分析有效性并正确实施临床应用，以减少误解和不必要的后续流程[7]。尽管已有多项研究在不同领域展开，但GSN仍是一个实验性的辅助生物标志物，尚未被纳入NSCLC的标准临床实践指南。肺癌是全球癌症发病率和死亡率的重要原因，其预后受诊断阶段和生物学异质性的显著影响。这凸显了开发能够促进风险分层、不确定结节的分类、术后预后评估和治疗监测的生物标志物的迫切需求。此外，还需要考虑慢性阻塞性肺疾病、感染、吸烟引起的呼吸道损伤和重症等常见混杂因素[8]。本文详细探讨了GSN在转化医学途径中的生物学依据、标本和基质的选择、分析方法以及验证要求，并评估了其在诊断、预后和监测方面的临床证据，同时定量评估了关键混杂因素的影响，并为将低剂量计算机断层扫描技术应用于临床化学实践提供了实用路线图。
细胞质与血浆中的Gelsolin：来源、循环和代谢
分子研究表明，细胞质中的Gelsolin（cGSN）和血浆中的Gelsolin（pGSN）是由同一基因转录产生的不同形式的蛋白质，具有特定的细胞内定位或分泌特性[9]。转录表达分析表明，骨骼肌和心肌是pGSN mRNA的主要产生来源，而肝脏中的表达较少，说明循环中的pGSN主要来源于肝外合成。
肿瘤生长与生存信号传导
细胞生物学研究证实，高水平的GSN表达会通过与磷脂酰肌醇4,5-二磷酸（PIP2）竞争并阻断蛋白激酶C（PKC）的激活来抑制活细胞中缓激肽激活的磷脂酶Cb（PLCb）的活性，而PKC是一种参与肿瘤发生过程的信号通路[40]。在NSCLC培养模型和原发性肿瘤中均发现GSN表达降低，尤其是在暴露于吸烟的肿瘤中，这表明GSN表达的变化与肿瘤生长有关。
基质选择与标本类型（血清/血浆、组织、支气管肺泡灌洗液/胸腔积液、细胞外囊泡）
选择GSN测定的基质应符合不同细胞区室的生理特性和预定的测量指标（完整蛋白与片段蛋白；游离状态与与肌动蛋白结合的状态）。比较不同基质的结果需使用标准化的实验室程序进行，以确保结果的互操作性和方法转移性。肌动蛋白清除的动力学测量显示，肝脏对循环肌动蛋白的摄取迅速，而与肌动蛋白结合的pGSN的清除速度更快。
免疫测定（ELISA/CLIA）：表位特异性、校准和批次间差异
最初的定量研究使用免疫化学方法测量循环中的GSN水平，发现同一标本的不同检测方法得出的数值存在差异，表明明确测量指标及其可重复的校准对于研究间的可比性至关重要[91]。随着单克隆抗体的引入，开发出了夹心ELISA平台，其中H6B11抗体可以结合pGSN和血小板来源的GSN。
验证要求与质量保证（实验室医学视角）
GSN检测方法应基于其预定的临床用途进行验证，明确测量指标（如基质、结构状态（完整蛋白与片段蛋白）和与肌动蛋白的结合状态）。LC MRM研究显示，使用稳定的同位素肽标准和严格设计的校准方案可以实现对蛋白质的绝对定量测量，适用于血浆和血清中的GSN[101]。蛋白质生物标志物的计量学研究也得出了类似结论。
研究设计与偏倚（STARD/QUADAS 2标准；光谱和对照选择）
大多数早期关于GSN与肺癌关系的转化医学研究采用手术和探索性设计，虽然支持了生物学上的合理性，但限制了研究结果在临床诊断中的适用性。在切除的NSCLC样本中，始终观察到GSN表达显著降低或消失，这与长期吸烟有关，表明肿瘤-宿主相互作用可能仅在治疗相关的队列中观察到。
临床证据：预后、预测和监测
GSN是一种能与肌动蛋白结合的蛋白质，在NSCLC中具有两种生物学功能。实验模型表明，GSN在NSCLC细胞系和切除肿瘤中通常缺失或不表达，尤其是在重度吸烟者中，推测它参与了癌变的早期阶段，包括肌动蛋白动态的紊乱和细胞对压力的反应[1]。在患者中，切除标本中的GSN水平降低或局部缺失具有临床意义。
转化为常规临床实践：实施考虑
将GSN应用于NSCLC的预后和预测需与其预定的临床用途相匹配，包括使用完整的蛋白质、与肌动蛋白结合的复合物及其蛋白水解片段作为测量指标。从机制上看，循环中的GSN与肌动蛋白的结合遵循化学计量比（1:2复合物），这一过程发生在钙浓度升高时，适用于细胞损伤导致肌动蛋白释放的血液样本。
结论
Gelsolin（GSN）在生物学上合理且可定量，使其成为肺癌检测的潜在候选生物标志物。GSN的主要临床价值不在于其作为癌症检测工具的能力，而在于其作为辅助性生物标志物在特定应用中的价值，如辅助诊断、预后风险评估和治疗监测。本文结合了不同细胞区室（组织cGSN与血浆pGSN）的生物学特性，阐明了组织与血浆之间的悖论，并评估了关键混杂因素的影响。
作者贡献声明
Imran Kazmi： 数据整理、概念构建。
Shakilur Rahman： 形式分析、数据整理。
Saleh Al Ghamdi： 验证、监督。
Mohammed Al-Zharani： 初稿撰写、验证。
Tarique Hussain Ashraf： 撰写、审稿与编辑、初稿撰写。
Muhammad Afzal： 数据可视化、方法学设计。
Fahd A. Nasr： 撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化。
Faisal Fahad Almutairi： 撰写、审稿与编辑、形式分析。
Sami I. Alzarea： 撰写：
利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了伊玛目穆罕默德·伊本·沙特伊斯兰大学（IMSIU）科学研究处的支持和资助（资助编号：IMSIU-DDRSP2501）。
