НОВЫЕ СЕРОЛОГИЧЕСКИЕ И УРИНОЛОГИЧЕСКИЕ ОПУХОЛЕВЫЕ МАРКЕРЫ
В УТОЧНЯЮЩЕЙ ДИГНОСТИКЕ И МОНИТОРИНГЕ ОНКОЛОГИЧЕСКИХ БОЛЬНЫХ
Н.С. Сергеева, Н.В. Маршутина
МНИИОИ им. П.А. Герцена, Москва
В последнее время серологические опухолеассоциированные маркеры (ОМ) заняли достойное место в лабораторной практике учреждений онкологического профиля. История открытия и начала использования в онкологии ОМ насчитывает более полувека. Однако оптимистические надежды на использование их для диагностики рака оправдались лишь для некоторых из них. Наиболее диагностически значимыми маркерами являются иммуноглобулины (при множественной миеломе), α-фетопротеин (АФП) и β-хорионический гонадотропин человека (β-ХГЧ) (при герминогенных опухолях яичка), простатический антиген (ПСА) и соотношение его форм при раке предстательной железы (РПЖ).
Большинство остальных ОМ используется, главным образом, в мониторинге онкологических больных: для оценки эффективности противоопухолевой терапии, прогноза течения неопластического процесса и доклинического выявления метастазов и рецидивов.
Вторым (после ПСА) по клинической значимости для мониторинга больных является маркер, ассоциированный с серозным раком яичников (РЯ), – СА-125. Несмотря на 20-летнюю историю применения, лишь в последние годы выработаны критерии его рационального использования и правильной интерпретации данных в мониторинге. В сочетании с ультразвуковым исследованием СА-125, вероятно, может использоваться для ранней диагностики РЯ. Определенные надежды в скрининге РЯ возлагаются на новый ОМ - OVX-1.
Менее широко, чем СА 125 и ПСА, используются в мониторинге другие маркеры: СА-15-3 - при раке молочной железы (РМЖ), SCC - при раке шейки матки (РШМ), РЭА, СА 72-4 и СА-19-9 - при раке желудка, СА-19-9 и СА-242 – при раке поджелудочной железы, РЭА и СА-72-4 – при колоректальном раке.
В то же время, ряд клинических проблем, приведенных ниже, не удается решить с помощью вышеперечисленных маркеров. В частности, в ряде случаев при развитии гормонорезистентности при РПЖ ПСА теряет свою диагностическую чувствительность. При РПЖ и РМЖ необходимым является внедрение в практику маркеров резорбции кости для раннего выявления костных метастазов. Для больных с начальными стадиями рака разных локализаций целесообразным является использование новых классов ОМ, пригодных для уточняющей диагностики и мониторинга. Кроме того, для ряда опухолей, имеющих немалый удельный вес в структуре заболеваемости населения злокачественными новообразованиями, таких как рак почки (РП) и рак мочевого пузыря (РМП), до последнего времени не было ОМ с приемлемыми показателями чувствительности и специфичности.
Работа по поиску новых ОМ, относящихся к разным классам биомолекул, и разработке тест-систем для их определения, ведется постоянно и с очевидными успехами. В частности, для РМП сегодня к перспективным ОМ можно отнести определяемые в моче ВТА, TATI, UBC, NMP-22, а также теломеразу (ПЦР в клетках осадка мочи).
В МНИОИ им. П.А. Герцена завершена апробация нового маркера UBC (Urinary Bladder Cancer) для мониторинга больных РМП. Тест-система на UBC выявляет в моче растворимые фрагменты цитокератинов 8/18. Уровни UBC были оценены с помощью твердофазного иммуноферментного анализа (ИФА) («IDL Biotech AB», Швеция) в образцах мочи, полученных от 147 человек (больные с первичным и рецидивным РМП, РП, не урологическими злокачественными новообразованиями, не опухолевыми заболеваниями мочеполового тракта и здоровые доноры). Уровень UBC нормировали на уровень креатинина в моче.
При дискриминационном уровне (ДУ) маркера 4,7x10-4 мкг/мкмоль креатинина общая чувствительность UBC для выявления РМП составила 72% (для первичных пациентов – 81%, а для больных с рецидивом – 63%), а специфичность – 87,5%. Средний уровень UBC у больных с поверхностным РМП был ниже, чем у пациентов с инвазивным РМП: (32,1±10,2)x10-4 и (59,1±13,6)x10-4 мкг/мкмоль креатинина соответственно. При сравнении диагностической чувствительности UBC и цитологического исследования клеточного осадка мочи, рассматриваемого в качестве «золотого стандарта» неинвазивных методов, эффективность UBC-теста оказалась на 36% выше.
Таким образом, антиген UBC представляется высоко чувствительным и специфичным ОМ для РМП, и, по-видимому, может рассматриваться как перспективный уринологический маркер, пригодный для мониторинга больных РМП в процессе лечения и динамического наблюдения.
При раке почки (РП) определенные надежды связывают с такими серологическими маркерами как TATI, ICAM-1, VEGF, TNF-α, TGF-β и Tu M2-PK. В этом аспекте наше внимание привлек новый ОМ, относящийся к группе « метаболических маркеров», Tu M2-PK. Он представляет собой димерную форму (M2) пируваткиназы (PK), повышение концентрации которой ассоциируется с усилением гликолиза в опухолевых клетках. В нормальных клетках пируваткиназа находится в тетрамерной форме и представлена L, R и M1 типами. Не исключено, что Tu M2-PK как ОМ может быть перспективным для динамического наблюдения за больными раком легкого, РМЖ и некоторыми другими опухолями. Но особенно обнадеживают предварительные данные, касающиеся его диагностических возможностей при РП. В связи с этим в МНИОИ им. П.А. Герцена было проведено изучение диагностической значимости Tu M2-PK для РП и РМЖ.
Уровень Tu M2-PK оценивали с помощью твердофазного ИФА («Sche-Bo Biotech», Германия) в ЭДТА-плазме крови 70 человек (доноры, больные РП и пациенты с доброкачественными опухолями почки). Чувствительность Tu M2-PK для РП составила 75,0% при специфичности 80,0%; положительное прогностическое значение (ППЗ) - 83,3%, отрицательное прогностическое значение (ОПЗ) – 70,6%. Эти данные свидетельствуют о перспективности использования Tu M2-PK в мониторинге больных РП.
Кроме того, было проведено изучение Tu M2-PK как возможного ОМ для РМЖ. Уровни Tu M2-PK исследовали в 97 образцах ЭДТА-плазмы крови 97 лиц (доноры, больные РМЖ, пациенты с мастопатией, доброкачественными опухолями молочных желез и почек). Специфичность Tu M2-PK в этом исследовании составила 57,8%, чувствительность для локализованного РМЖ – 53,6%, а для распространенных форм РМЖ – 87,5%. Эти данные свидетельствуют о стадиоспецифичности Tu M2-PK. В то же время чувствительность Tu M2-PK, полученная для начальных стадий РМЖ (53,6%), была значительно выше, чем у других ОМ (в частности, чем СА-15-3). Таким образом, несмотря на низкую специфичность для РМЖ, Tu M2-PK представляется перспективным ОМ для мониторинга больных РМЖ, особенно при ранних стадиях.
Особой проблемой онкологии, в частности, для больных РПЖ и РМЖ является раннее (доклиническое) выявление костных метастазов. Общепризнанный метод диагностики метастатического поражения костей – радионуклидная визуализация скелета, не может проводиться с большой частотой. Поэтому поиск серологических ОМ деструкции костной ткани, пригодных для этих групп больных, является актуальной задачей. В последние годы был описан ряд перспективных ОМ и созданы тест-системы, в той или иной мере помогающие в выявлении костных метастазов. К ним относятся тест-системы, выявляющие фрагменты коллагена (оксипролин, пиридинолин, дезоксипиридинолин, карбокси- и амино-термипиальные пептиды коллагена), поперечные сшивки коллагена (α и β-кросслапы), а также ферменты остеокластов (в частности ТRAP–5б–изоформа резистентной щелочной фосфатазы).
Для выявления костных метастазов у больных РПЖ и РМЖ нами был апробирован новый биохимический маркер резорбции кости Bone TRAP. Уровни Bone TRAP были оценены с помощью твердофазного ИФА («Suomen Bioanalytukka Oy», Финляндия) в сыворотке крови 58 человек (доноры; больные РПЖ и РМЖ с костными метастазами и без таковых в стадии прогрессирования или стабилизации процесса на фоне лечения; больные остеопорозом).
При ДУ маркера для мужчин 5,11 ед./л чувствительность Bone TRAP для выявления костных метастазов РПЖ в стадии прогрессирования составила 100% при специфичности 90%. Сходные данные были получены у больных РМЖ в стадии прогрессирования: чувствительность Bone TRAP - 100% при специфичности - 87,5% (ДУ маркера для женщин – 5,73 ед./л). При стабилизации процесса как у больных РПЖ, так и у больных РМЖ Bone TRAP оставался в пределах нормы. У больных остеопорозом значения Bone TRAP были близки к верхней границе нормы.
Полученные данные свидетельствуют о перспективности Bone TRAP для выявления костных метастазов при РПЖ и РМЖ в стадии их развития. Кроме того, очевидна перспективность этого маркера для мониторинга эффективности лечения больных с метастатическим поражением костей.
Особое внимание в последние годы мы уделяли поискам серологических ОМ для больных с меланомой (МЛ), учитывая высокий метастатический потенциал этого злокачественного новообразования и необходимость длительного мониторинга пациентов.
Определенные надежды в этом плане возлагаются на относительно недавно описанный опухолеассоциированный антиген S100. Описано семейство белков S100, объединяющее не менее 18 тканеспецифических Са+2-связывающих белков-мономеров. Оказалось, что два из них, А1 и В, способны образовывать гомо- и гетеродимеры, причем в меланоцитах присутствуют как гомо-, так и гетеродимер S100 – А1В и ВВ. По данным литературы, гетеродимерная форма белка А1В увеличивается в крови пациентов в основном при метастазировании МЛ, в то время как при локализованных формах заболевания чувствительность теста близка к нулю. Значение сывороточного уровня гомодимера S100ВВ для МЛ мало изучено.
Для оценки диагностической значимости ВВ-формы белка S100 при МЛ с помощью ИФА-метода («CanAg Diagnostics», Швеция) нами было проведено исследование его уровней в сыворотке крови 73 человек, среди которых были больные МЛ разных стадий, пациенты с воспалительными заболеваниями, доброкачественными опухолями кожи, злокачественными заболеваниями, отличными от МЛ и доноры.
Было показано, что 95-персентиль для группы доноров составил 2,9x10-2 мкг/л, что превышает ДУ маркера, предлагаемый фирмой-производителем (1,7x10-2 мкг/л). При рекомендуемом ДУ чувствительность S100ВВ для МЛ была равна 47,8%. Однако при таком ДУ относительно много доноров (41,7%) и пациентов, не страдающих МЛ (21,1%), имели повышенный уровень белка в крови, то есть специфичность маркера оказалась неудовлетворительной (74%). Оптимальное соотношение чувствительности (43,5%) и специфичности (90%) достигалось при ДУ S100ВВ, равном 3x10-2 мкг/л (неспецифическое повышение концентрации белка наблюдалось лишь в единичных случаях). При этом сывороточный уровень ВВ формы S100 превышал ДУ, равный 3x10-2 мкг/л, уже при I-II стадиях МЛ у 41% пациентов. Это выгодно отличает изучаемый маркер от гетеродимерной формы белка, уровень которой (по данным литературы) редко повышается при локализованных формах заболевания. В тоже время в случаях метастазирующей МЛ лишь 50% больных имели повышенный уровень S100ВВ.
В целом чувствительность тест-системы для выявления S100ВВ в сыворотке больных МЛ при ДУ маркера, равном 3x10-2 мкг/л, составила 43,5% при специфичности 90%.
По данным литературы, одним из наиболее часто используемых маркеров для мониторинга больных РШМ является SCCA (Squamous Cell Carcinoma Antigen) - антиген плоскоклеточных раков. В нашей стране SCCA до сих пор не получил должного распространения. По мнению ряда авторов, чувствительность SCCА составляет в среднем 80% для III-IV стадий РШМ, но не превышает 50% для ранних стадий. В то же время, некоторые исследователи отмечают, что при рецидиве РШМ SCCA позитивен в большем (до 90%) проценте случаев и опережает клиническое проявление прогрессирования болезни на 3-9 мес. Недостаточная чувствительность SCCA для ранних стадий обусловила дальнейший поиск новых ОМ для РШМ. В этом аспекте представляется перспективным еще один антиген плоского эпителия - тканевой полипептидный специфический антиген TPS (Tissue Polypeptide Specific antigen). TPS представляет собой М3-эпитоп на растворимом фрагменте цитокератина 18, который в повышенных количествах экспрессируется малигнизированным эпителием разных органов. Мы провели сравнительное исследование диагностической значимости ОМ двух разных классов: гликопротеинов (SCCA) и цитокератинов (TPS) для первичных больных РШМ.
Уровни TPS и SCCA определяли с помощью твердофазного ИФА и наборов TPS-IDL («IDL Biotech», Швеция)) и SCCA-IMx («Abbott Lab», США) в сыворотке крови 112 человек (больные РШМ разных клинических групп, пациенты с воспалительными заболеваниями различной этиологии, здоровые доноры).
Диагностическая чувствительность TPS для РШМ «in situ», I, II и III стадий составила, соответственно 30%, 52%, 50% и 68%. В группе доноров повышенные концентрации TPS выявлены в 20% случаев, и, таким образом, специфичность данного ОМ (относительно группы доноров) составила 80%. Диагностическая чувствительность SCCA составила 13%, 26%, 67% и 71% для РШМ “in situ”, I, II, III стадий соответственно. Из этих данных следует, что TPS имеет достоверно более высокую чувствительность для РШМ «in situ» по сравнению с SCCA. Сочетанное использование TPS и SCCA существенно повышало чувствительность лабораторной диагностики для РШМ всех стадий: 43%, 71%, 70% и 79% для «in situ», I, II и III стадий соответственно. Таким образом, TPS и SCCA характеризуются сравнительно высокой чувствительностью для РШМ, и их сочетанное использование имеет особое преимущество у больных с ранними стадиями опухолевого процесса. Это позволяет рекомендовать широкое сочетанное использование TPS и SCCA для мониторинга больных РШМ всех стадий.
Таким образом, новые данные о механизмах регуляции опухолевого роста привели к описанию, выделению и характеристике новых классов биомолекул, перспективных для использования в качестве ОМ. Некоторые из них, вероятно, могут применяться в уточняющей диагностике и при стадировании опухолевого процесса. В целом же очевидна целесообразность их использования в мониторинге онкологических больных для оценки эффективности лечения и для доклинического выявления рецидивов заболевания.
Список литературы:
1. Ермакова И.П. Биохимические маркеры обмена костной ткани и их клиническое использование. // Лаборатoрия.-2001.-№3.-с.3-5.
2. Babjuk M., Kostirova M., Mudra K.et al. Qualitative and quantitative detection of urinary human complement factor H0-related protein (BTA stat and BTA TRAK) and fragments of Cytokeratins 8,18 (UBC Rapid and UBC IRMA) as markers for transitional cell carcinoma of the bladder. // Europ. Urol.-2002.-V.41.-N 1.-p.34-39.
3. Bonfrer J.M.G., Korse C.C., Nieweg O.E. et al. The luminescence immunoassay S-100: a sensitive test to measure circulating S-100: its prognostic value in malignant melanoma. // British Journal of Cancer.-1998.-V.77(12) .-p.2210-2214.
4. Chan Y., Hag T., Ngan H. et al. Monitoring of serum squamous cell carcinoma antigen levels in invasive cervical cancer: is it cost-effective? // Gynecol.Oncol.-2002.-V.84.-p.7-11.
5. Djukanovic D., Hofmann U., Stein A. et al. Melanoma tumor markers S-100 and MIA –evaluation of stability in serum and blood. // Tumor Biology.-2000.-V.21.-S.1.-p.54.
6. Djureen-Martenson E., Hansson L.-O., Nilsson B. et al .Use of serum S-100 as a marker for prognosis and in the follow up of malignant melanoma. //XXIX ISOBM, Meeting.-2001.-p.44.
7. Eigenbrodt E., Basenau D., Holthusen S. et al. Quantification of tumor type M2-pyruvate kinase (Tu M2-PK) in human carcinomas. // Anticancer Res.-1997. -V.17.- p.3153-3156.
8. Halleen J., Alatalo S., Janckila A. et al. Serum tartrate–resistant acid phosphatase 5b is a specific and sensitive marker of bone resorption. //Clinical Chemistry.-2001.- V.47.-N3.-p.597-600.
9. Halleen J., Alatalo S., Seibel M. et al. Characterization of tartrate–resistant acid phosphatase 5b as a serum marker of bone resorption. // Abstant of the 27 the Europen symposium of Calcified tissue, Tampere, Finland, 6-10,2000.Calcified tissue international -2000.- V.66.- Suppl.1.- S.85.-p.131.
10. Heicappell R., Schostak M., Muller M. et al. Evaluation of urinary bladder cancer antigen as a marker for diagnosis of transitional cell carcinoma of the urinary bladder. // Scand J.Clin.-2000.-V.60.-p.275-282.
11. Henze G., Dummer R., Joller-Jemelka H.I. et al. Serum S100 – a marker for disease Monitoring in metastatic melanoma. // Dermatology .-1997.- V. 194.-p.208-212.
12. Hua Bei Guo, Stoffel-Wagner B., Bierwirth T. et al. Clinical Significance of serum S100 in metastatic malignant melanoma. // Europ. of Cancer. 1995.-V.31A.-N6.-p.924-928.
13. Hugo F., Fischer G., Eigenbrodt E. Quantitative Detection of tumor M2-PK in serum and plasma. // Anticancer Res.-1999.-V.19.-p.2753-2602.
14. Kramer G., Steiner G.E., Madersbacher S. et al. Serial tissue polypeptide-specific antigen a determinations in the follow up of hormone treated carcinoma of the prostate. // J.Urol.-1997.-V. 158.-p.1446-1451.
15. Main C., Lodde M., Haitel A. et al. Comparison of two qualitative assays, the UBC rapid test and BTA stat test, in the diagnosis of urothelial cell carcinoma of the bladder. // J. Article.2000.-V.56.-N2.-p.228-231.
16. Micke O., Prott F., Schater U. The impact of SCC antigen in the follow-up after radiotherapy in patients with cervical cancer. // Anticancer Res.-2000.-V.20.-N 6.-p.5113-5115.
17. Oremek G.M., Sapoutzis N., Bickeboeller R. et al. Value of tumor M2-PK in patients with renal carcinoma. //Tumor Biology .-2000.-V.21.S1.-p.116.
18. Oremek G.M., Teigelkamp S., Kramer et al. The pyruvate kinase isoenzyme tumor M2 (Tu M2-PK) as a tumor marker for renal carcinoma. //Anticancer Res.-1999.-V.19.-p.2599-2602.
19. Sanchez-Carbayo M., Megias J., Morina R. UBC, a new tumor marker in the diagnosis of bladder cancer. // J.Int.Soc.Oncodev.Biol.Med.-1998.- Supl.2.-p.72.
20. Silen A., Rizvi S.S. H., Letocha H., et al. Evaluation of the UBC test in the urine of healthy individuals, patients with benign disorders and urinary bladder cancer. // Oncology reports.-2000.-V.7.- p. 1269-1274.
21. Takeda M., Sakugari N., Okamoto K. et al. Preoperative serum SCC, CA 125 and CA 19-9 levels and lymph node status in squamous cell carcinoma of the uterine cervix. // Acta. Obstet. Gynaecol.Oncol.-2002.- V.81.-N 5.-p.451-457.
22. Yuan C., Wang P., Ng H. et al. Both TPA and SCC antigen levels are prognostic even in high-risk stage Ib-IIa cervical carcinoma as determined by a stratification analysis. //Europ.Gynaecol.Oncol.-2002.- V.23.-N 1.-p.17-20.
