泌尿系肿瘤发病率及病死率逐年升高，传统的生物标志物和影像成像技术在癌症诊断中发挥着重要作用^[1,2]。液体活组织检查相对传统的活组织检查属于一种非侵入检测，对患者而言更方便、准确、无害，并已成为未来癌症诊断的主流。无创液体活组织检查的发展代表了精准医学领域的重大创新，由于其微创性质，可以更频繁地在连续的时间点进行检测。文章概括了循环肿瘤细胞（CTC）、循环无细胞DNA（cfDNA）、循环RNA、循环蛋白质和多肽、外泌体等作为泌尿系癌症生物标志物潜在的初步临床应用^[2,3]。

外周血中的CTC源自原发性肿瘤或转移灶，CTC的检测需要具有极高分析灵敏性和特异性的技术。尽管它们在外周血细胞中很稀少，但是CTC作为癌症生物标志物具有重大价值。美国食品药品监督管理局（FDA）已经批准了CellSearch检测CTC运用于转移性前列腺癌患者的检测^[4]。传统的活组织检查是侵入性的，不适合重复进行，对疾病进展和转移风险具有不可预测性^[5]。CTC可以提供反映患者疾病状态的持续转移动态信息，使用外周血的CTC检测方法是可行且安全的，此外，还可以进行连续和重复采样。液体活组织检查技术可以随时监测疾病状态，包括进展和对治疗的疗效动态观察^[6]。

肾癌患者中CTC的存在与肿瘤的TNM分期相关，表明CTC的存在可能是肾癌患者的预后标志物^[7]。研究发现晚期肾癌患者侵蚀能力越强，外周血中的CTC水平升高，两者是否存在必然关系还有待进一步验证。后来一项研究^[8]发现外周血中CTC的水平与肾癌中的淋巴结侵犯和转移存在相关性，除了CTC波形蛋白表达状态外，还发现外周血中CTC的计数与肾癌进展显著相关。进一步说明了CTC能够预测当前和未来的转移。

CTC可作为高风险非肌层浸润性膀胱癌患者危险分层的预后标志物，可预测复发和进展^[9]。基于叶酸受体α（FRα）高表达的CTC定量对膀胱癌检测具有82%的敏感度和62%的特异度。一项荟萃分析发现外周血中的CTC计数也是尿路上皮癌肿瘤分期、组织分级、转移和总病死率的有力预测指标^[10]。

在多西紫杉醇治疗转移性去势抵抗性前列腺癌患者的研究表明，在治疗开始时通过CTC计数可以最好预测患者生存率。在3个治疗周期后，CTC计数上升预示着较低的生存率，而下降预示了较高的生存率^[11]。在另一个Ⅲ期试验中，全血CTC计数和乳酸脱氢酶（LDH）水平强烈预测转移性去势抵抗性前列腺癌患者的总生存率，这些患者之前接受多西紫杉醇和醋酸阿比特龙治疗^[12]。

虽然cfDNA于1948年就首次被发现，但是随着液体活组织检查技术的发展，cfDNA最近才作为癌症生物标志物检测被研究^[13]。癌症将DNA片段释放到循环中，其中包含癌症特异性改变，包括点突变、拷贝数变异和DNA甲基化^[6]。cfDNA高度片段化，测量为180~200个碱基对，作为生物标志物，cfDNA易于获取且可靠。由于半衰期短，从16 min到13 h，cfDNA在手术或全身治疗后迅速从循环中清除^[14]。对cfDNA的分析需要高度敏感的技术，cfDNA评估的经典方法包括基于聚合酶链反应（PCR）的方法。最近，数字PCR已成为检测cfDNA中点突变的敏感工具，靶向和全基因组测序技术也越来越多地应用于cfDNA分析^[15]。

CfDNA来源于癌症患者的凋亡细胞和坏死细胞，来自凋亡细胞的cfDNA是高度片段化的，而来自坏死癌细胞的DNA具有更长的DNA片段^[6]。cfDNA完整性是cfDNA片段化程度的量度，通常计算为来自坏死细胞和凋亡细胞（坏死/凋亡）的长到短cfDNA片段的比例^[14]。cfDNA甲基化是癌症中一个重要的表观遗传变化，这可以显著影响疾病的发生和发展。另外cfDNA突变和染色体畸变可以触发癌症的起始和进展^[13]。

肾癌患者的血清中cfDNA完整性升高，在肿瘤分期为T₃和较大肿瘤大小（长径>4 cm）的患者中，cfDNA也更高^[16]。cfDNA片段甲基化影响癌症的发生和发展，一项研究分析了尿液中6种肿瘤抑制基因的甲基化，并得出结论基因的甲基化是在局限性肾癌是常见的。与对照组相比，肾癌患者血清cfDNA的CpG岛高甲基化更常见，诊断肾癌的敏感度为63%，特异度为87%^[6]。生物体液检测到cfDNA中突变的发现促使人们开始研究它们作为非侵入性癌症生物标志物的用途。一项研究确定晚期肾癌患者血浆DNA中3p微卫星染色体相对于健康对照的变化，表明具有潜在的诊断价值。

尿液cfDNA完整性在前列腺癌患者中升高，其敏感度为79%，特异度为84%^[6]。与健康男性相比，发现肿瘤相关基因RASSF1、GSTP1和RARB2在前列腺癌患者血清中高甲基化，化疗后血浆甲基化GSTP1 DNA水平降低，表明甲基化GSTP1是化疗反应的潜在预测指标。SRD5A2和CYP11A1的血浆cfDNA甲基化升高见于前列腺癌患者根治性前列腺切除术后生化复发，表明异常的cfDNA甲基化可作为疾病复发的早期预测因子^[17]。在血清中检测到的一组染色体变异可将前列腺癌与对照组区分开，诊断准确度为83%，这种特征还能够将良性前列腺肥大和前列腺炎与前列腺癌区分开来，准确率达到90%。

大多数研究发现膀胱癌患者尿液cfDNA完整性相对于健康个体升高，可作为早期诊断的标志物^[18]。尿液中POU4F2和PCDH17的甲基化水平能够区分膀胱癌与其他泌尿系统疾病患者和健康志愿者，敏感性为90%，特异性为94%^[14]。尿液中TWIST1和NID2的甲基化状态可以区分膀胱癌患者和对照组，敏感性为90%，综合特异性为93%^[15]。

RNA包括信使RNA（mRNA）、微小RNA（miRNA）和长链非编码RNA（lncRNA）已被认为是潜在的非侵袭性癌症生物标志物^[19]。据报道，尿液CAIX剪接变体mRNA的百分比对肾癌、前列腺癌和膀胱癌具有高诊断性（90%敏感度和72%特异度）^[20]。外周血中B7-H3 mRNA水平在转移性肾癌中显著升高，与正常患者血尿样本相比，膀胱癌患者的尿UBE2C mRNA水平显著升高。发现尿CK20 mRNA是尿路上皮癌的潜在诊断标志物^[20]。hTERT mRNA被确定为有价值的前列腺癌诊断生物标志物，并且与预后不良有关。全血AR-V7水平与转移性去势抵抗性前列腺癌（CRPC）对阿比特龙治疗的反应相关，表明其可以作为预测标志物。尽管循环mRNA发现的历史悠久，但该领域尚未转化为临床，可能是由于它们缺乏稳定性和循环中mRNA存在个体差异，但这些循环mRNA仍然是有希望的生物标志物。

miRNA和癌症之间的联系已在文献中得到很好的证实，因为它们已被证明在癌症发生、进展和转移中起关键作用。循环miRNA是存在于许多生物体液包括血液、尿液、唾液、眼泪、和脑脊液，表明它们可以用作非侵入性癌症生物标志物^[14]。有研究报道在肾癌中的miR-210的血清水平提高相对正常组，血浆中miR-221和miR-222的循环水平可区分肾癌患者和非肾癌组，此外，血浆miR-221水平在转移的肾癌患者中也呈现较高水平^[21]。研究发现激素难治性前列腺癌患者血清miR-21升高，尤其是那些对多西紫杉醇化疗耐药的患者^[11]。尿路上皮癌中尿液中miR-126水平升高相对于健康对照组，尿液miR-146a-5p在膀胱癌中显著升高，并且与肿瘤分级和浸润深度相关^[13]。总体而言，miRNA作为癌症生物标志物已显示出巨大的希望。多个一致的报告已经确定循环miR-210作为肾细胞癌中的诊断标志物，miR-126作为膀胱癌的诊断标志物，miR-21作为前列腺癌的预后标志物^[21]。尽管这些研究支持使用循环miRNA作为生物标志物，但它们尚未在临床上得到验证。

lncRNA在癌症中可以促进其的形成、进展和转移，最近，lncRNA作为非侵袭性癌症生物标志物的应用越来越受到关注。一组5个循环血清lncRNA（lncRNA-LET、PVT1、PANDAR、PTENP1和linc00963）能够区分良性肾肿瘤和晚期肾癌^[22]。尿沉渣中循环UCA1水平被确定为尿路上皮癌的潜在诊断标志物，敏感度为81%，特异度为92%^[23]。外周血中lncRNA H19的高甲基化可以区分前列腺癌和正常对照组，前列腺癌中血浆MALAT1水平升高，血浆PCAT18水平显示从健康个体到局部和转移性前列腺癌患者逐渐增加。总体而言，循环lncRNA是一类有前途的新型非侵入性癌症生物标志物，已成功进入临床诊断。这可能得益于在癌症中特异性表达模式。

蛋白质组学是指对生物系统内蛋白质的大规模研究，多肽学指的是天然或内源肽的研究，与蛋白质组学不同，肽酶分析不需要酶消化^[6]。蛋白质组学通过分析动态蛋白质表达、翻译后修饰、细胞和亚细胞定位以及蛋白质-蛋白质相互作用，与传统基因组学或转录组学研究相比，能够更深入地了解疾病分子生物学，多肽研究可以提供关于蛋白水解过程的额外信息，并因此更深入地了解疾病的分子机制^[24]。

蛋白质分析需要使用高度特异性和灵敏的检测方法进行准确分析。质谱MS已被广泛用于蛋白质和低分子量肽的研究^[15]。MS技术包括双向凝胶电泳质谱（2DE-MS）、二维差异凝胶电泳质谱（2D-DIGE-MS）、毛细管电泳-质谱（CE-MS）、表面增强激光解吸/电离质谱（SELDI-MS）等，其他蛋白质分析方法包括蛋白质印迹、ELISA、免疫组织化学、组织微阵列和蛋白质微阵列，然而，这些方法不适合大规模分析^[24]。

尿AQP1和PLIN2水平能够区分透明细胞和乳头状肾癌，敏感度为95%，特异度为91%。在临床试验中，尿液AQP1和PLIN2被鉴定为透明细胞和乳头状肾癌的筛选生物标志物。另一项研究评估了在手术后3年内显示疾病复发和转移的晚期肾癌进展患者以及在手术后保持无进展超过5年的患者的新鲜冷冻组织，使用MALD-MS成像和LC-MS/MS，确定了一组26种蛋白质，可将复发性晚期肾癌进展者与非进展者区分开。

相对于健康对照组，膀胱癌中APOA1、APOA2、APOB、APOC2、APOC3和APOE的循环尿液指标水平升高^[25]。另一项研究报告膀胱癌中尿APOA1和APOA2水平升高，一致性表明APOA1和APOA2是有希望的检测标志^[26]。一组6种蛋白质（AFM、ADIPOQ、C4A、APOA2、CP和F2）可以区分膀胱癌和非癌症患者，TAGLN2被确定为膀胱癌筛查中最有前途的非侵入性生物标志物^[27]。高分辨率MS鉴定出5种尿蛋白的特征，对非肌肉浸润性膀胱癌的诊断具有79.2%的灵敏度和93.9%的特异度，此外，该特征对浸润性膀胱的诊断具有86.4%的灵敏度和100%的特异度^[25]。

很明显，蛋白质组学和肽类是一种有希望的生物标志物，二者在泌尿系统恶性肿瘤中具有潜在用途，能够预测患者预后和疗效。

外泌体是活跃分泌的膜囊泡，大小为30~100 nm，几乎存在于所有体液中。外泌体通过转移生物活性分子在细胞间通讯中发挥关键作用，并可影响治疗反应^[6]。它们是各种分子（RNA，DNA和蛋白质）的稳定载体，并且相对于健康患者，在癌症患者体液中的含量较高，因此，研究者越来越关注外泌体作为非侵入性癌症生物标志物的应用。最近的一项研究报道，外泌体miR-210和miR-1233的表达水平在晚期肾癌患者中显著高于健康个体，具有作为未来肾癌诊断和监测的生物标志物的潜力^[28]。近期公布的数据表明，外泌体lncRNA具有作为指导治疗的预测性生物标志物的潜力，肾癌患者血浆中的外泌体lncARSR升高，可预测对舒尼替尼的反应差^[29]。酸性微环境诱导前列腺癌细胞及其外泌体中CAIX的表达和活性上调，同时增加释放的外泌体数量，支持CAIX作为前列腺癌症生物标志物的重要性^[30]。另一项研究发现，多西他赛耐药患者的血清外泌体P-糖蛋白高于未接受过治疗的患者，表明外泌体P-糖蛋白可能是多西紫杉醇耐药的潜在标志物^[31]。血清外泌体中的lncRNA可作为膀胱癌的诊断和预后生物标志物。多变量Cox分析显示lncRNA UBC1与非浸润性膀胱癌的复发有独立相关性^[32]。相对正常组，miRNA在膀胱癌组中具有显著的水平，一组miRNA区分癌症和无癌症患者，敏感度为88%，特异度为78%，说明了研究能够检测膀胱癌并区分不同进展阶段的miRNA，提供了无细胞尿液中miRNA谱分析有望开发有价值的临床诊断工具的证据。尽管癌症生物标志物是一种有前途的来源，但很少有外泌体生物标志物被用于临床实践，由于缺乏准确的检测方法，我们期待敏感捕获平台的开发可能会在不久的将来引入新的外泌体生物标志物进入临床。

液体活组织检查是生物标志物研究领域的一次有希望的革命，可以非侵入性手段检测泌尿系肿瘤在诊断、预后及治疗反应等方面的生物标志物，而且能够动态的检测，对泌尿系肿瘤的管理起到很好作用，但在将液体生物标志物用于临床实践之前，需要解决许多生物学、技术和临床方面的挑战。期待在不久的未来，可以通过科技与临床有效互补，使新技术和新标志物进入临床应用。另外生物标记组的建立很关键，与单一标记相比，有更高的灵敏性和特异性，从单标记到多标记的转变将有助于推动该领域的发展。