Tumor markerek - gyakorlati vonatkozások, - leletértelmezés Toldy Erzsébet Vas Megyei Markusovszky Kórház, Központi Laboratórium RIA részlege Szombathely Hogyan értékeljük a laboratóriumi eredményeket? Kötelező, szinten tartó továbbképzés, Szeged, 2009. nov. 3-6. Szervező: Prof. Dr. Horváth Andrea A carcinomák globális előfordulása 2002-es WHO adat szerint World Health Organisation, Globocan 2002: Cancer Incidence, Mortality and Prevalence Worldwide 10 millió új esetet diagnosztizálnak évente. Évente 6 millió ember hal meg rosszindulatú betegség következtében - 1/3-a megelőzhető lenne és további 1/3-át lehetne hatékonyan kezelni, ha.. IDŐBEN TÖRTÉNNE A FELISMERÉS, IDŐBEN TÖRTÉNNE A KEZELÉS A carcinomák megbecsült incidenciája Európában és az Európai Unióban A carcinomák megbecsült mortalitási adatai: Európában és az Európai Unióban (2004) Boyle P. és Ferlay J.: Cancer incidence a nd mortality in Europe, 2004. and mortality in Europe, 2004. : 481-8, 2005. Annals of Oncology 16: 481-8, 2005. ezer Boyle P. és Ferlay J.: Cancer incidence Annals of Oncology 16 A tüdő carcinomában szenvedők kumulatív élettartam rizikója férfiakban és nőkben Precarcinoma stádium Tumor diagnosztika Diagn. határ korai diagnózis késői 1 μg 10 3 sejt 1 mg 1 g 10-100 g 1 kg tumortömeg 10 6 10 9 10 10-10 11 10 12 tumorsejt Valószínűségi % Immunhisztokémia Immunkémiai módszerek Biofizikai módszerek 1
Csökkent intercelluláris kommunikáció és növekedési kontaktgátlás A tumor sejt változásai Sejtfelszini enzimek Fagocitózis Permeabilitás Transzport folyamatok szintézis sejtmag citoplazma Onkofetális antigének és más tumor asszociált antigének, izoenzimek kiválasztása. Új antigén Antigén vesztés Módosult glikoproteinek (gangliozidok) Glikoproteinek módosulása vagy vesztése Adhézió és kontaktgátlás Szigorú összeköttetésben álló celluláris jelátviteli útvonalak, amelyek következménye lesz a colorectalis tumorok proliferációja és progresszivitása. Salvatore Siena, Andrea Sartore-Bianchi et al : Biomarkers Predicting Clinical Outcome of Epidermal Growth Factor Receptor Targeted Therapy in Metastatic Colorectal Cancer J Natl Cancer Inst 2009;101:1308 1324 Ezek az ágensek signal proteinek keletkezését indítják el, amelyek kimuathatók a colorectalis cancinomák II, III, IV klinikai stádiumában: EGFR=epidermal growth factor receptor tyrosine kinase családhoz tartozik, magába foglalja a HER1-4= human epidermal growth factor receptort C-MET = mesenchymal epithelial transition factor; EGF = epidermal growth factor; HDAC = histone deacetylases; HGF = hepatocyte growth factor IGF-1 = insulin-like growth factor-i;; IGF-1R = insulin-like growth factor-i receptor; IR = insulin receptor; VEGF = vascular endothelial growth factor; VEGF- R = vascular endothelial growth factor receptor. Terápiás lehetőségek: monoklonális antitestek, pl. cetuximab Tumor budding (kirügyezés): adenocarcinoma tumorsejtjei egyenként v. kis csoportokban válnak ki a neoplasticus mirigyből- metastasis prognosticus faktor A Fő három jel-transductio a tumor budding során Celluláris hatások: proliferáció és apoptózis p dysregulatio, matrix degradatio/szintézis, migrációs reakció. A tumor budding példája a colon carcinomában pan-citokeratin immuno festéssel (monoclonális MNF 116) : kis tumor sejtcsomók vannak távol a neoplasztikus mirigyektől Cytoplasmaticus pseudo-fragmentumok láthatók, mint mag nélküli gömböcskék. Histopathology 2007, 50, 151 162. DOI: 10.1111/j.1365-2559.2006.02551.x F Prall: Tumour budding in colorectal carcinoma,, Institute of Pathology, University of Rostock, Germany Rutin sebészet számára fontos adat! Histopathology 2007, 50, 151 162. F Prall: Tumour budding in colorectal carcinoma, Institute of Pathology, University of Rostock, Germany Tumor markerek osztályozása I. Celluláris (p53, receptorok, cytokinek jelátviteli proteinek) Extracelluláris (keringő) 1.) Tumor asszociált antigének *nematumorhordozó tumor-hordozó antigénjei!! * glikoproteinek (CEA, CA-72-4, TPA) 2.) Speciális proteinek * Cytokeratinek: pl. CYFRA 21-1 * Enzimek: pl. NSE * Polipeptidek: TPA Tumor markerek osztályozása Extracelluláris II. 3.)Hormonok * Eutop módon képződő (endokrin tumorok) * Ektop módon képződő (hörgőtumorok 10 %-a) - neuroendokrin tumorok: kissejtes hörgőrák, carcinoidok. (CgA). ADH, ACTH, LPH = Lipotrophin, Calcitonin -tüdő epidermoid és adeno cc. hcg-hez hez és Calcitonin-hoz hasonló proteinek, hgh, PRL 2
Tumor markerrel támasztott követelmények Analitika - jól reprodukálható CV inter assay < 10% - széles tartomány - gyors eredményszolgáltatás - ne legyen drága Klinikai - magas specificitás (> 95 %) - magas szenzitivitás (> 50 %) - optimális pozitív és negatív predektív érték - jó korreláció a tumor masszával Tumor markerrel támasztott analitikai követelmények Preanalitikai - tumormarker kiválasztása - mintatípus - mintavétel időpontja - minta kezelése Analitikai - standardizáltság (IS, IRR) - rendszeres belső és külső kontrollálás (QC) - interferenciák minimalizálása, módszerváltás kerülése - Funkcionális szenzitivitás ismerete (pl. hcg, PSA) Postanalitikai - referencia tartományok pontos definiálása - lelet közlése (klinikus-laboros laboros interface) - az eredmény interpretálása (féléletidő, kinetika) Tumor marker preanalitika I. Produkció, release a szövetből Féléletidő A tumor nagysága, vérellátása Iatrogen hatások (bronchoscopia, farmakonok) Katabolizmus (vese, májfunkció) Életmód (alkohol, dohányzás) Tumor marker preanalitika II. Mintavételi körülmények: - Éhgyomri (lipaemia, haemolisis) -Testhelyzet - Stranguláció okozta pangás kerülése - Natív vérminta (alvadás gátlót ne) Minta előkészítése és tárolása: -Hűtött centrifuga használata, szérum leszívása - Szérumot 0-5 0 C-on 1 hétig, -20 0 C-on legfeljebb 2 hónapig tárolhatjuk - Fontos szempont: a dinamikájában vizsgálandó mintákkal egységes legyen a bánásmód. Tumor marker analitika Módszerek: immunanalitikai - I.A.: RIA, EIA, FIA - I.M.A.: IRMA, ELISA, IFMA, MEIA, ECLIA Manuális Kivitelezésük Az assay időigény 48 óra Automatizált - 1. Generációs 4,5 óra LIA-MAT, ES-300, IMX - 2. Generációs 0,5-1 óra Elecsys 2010, Axsym, ECI Tumor markerek analitikai hibái Hook effektus (> 50 000 U/ml) - Extrém magas antigén koncentrációknál tévesen alacsony érték adódhat - Megoldás: a minta hígítása Heterofil antitestek A HAMA reagál a meghatározáshoz alkalmazott antitestekkel tévesen magas eredmény (kétoldali monoklonális assay) tévesen alacsony eredmény (Mono/polyklonális assay) HAMA-val kell számolni: - egér vagy háziállat harapást követően - immunscintigráfián, vagy immunterápián átesett betegnél. 3
Tumor markerrel támasztott klinikai követelmények NACB LM: Practice Guidelines for Use of Tumor Markers in Clinical Practice: Quality Requirements, Clin. Chem. 54:8 2008 Mint kiegészítő indikátor növelje, vagy csökkentse a gyanúját a következőknek: - carcinoma diagnozisa - rekurrens cc. - progressio vagy a beteg elvesztése - specifikus kezelést kell indikálni Csak akkor használható, ha az alábbi feltételek érvényesülnek: 1.) ha a marker eredménye megfelelően precíz, alkalmas: rizikóbecslésre, szűrésre, diagnosztizálást támogatja, terápia monitorozásra, prognostikus és prediktív értékű Specificitás: 100% Ténylegesen negatív: 100 % Tévesen pozitív: 0 % Nem tumoros Klinikai értékelés (Ideális eset - Álom!) Szenzitivítás: 100% Ténylegesen pozitív: 100 % Tévesen negatív: 0 % Tumoros 2.) Ha a marker eredménye elkülöníti a populációt két vagy több csoportra és az eü. ellátás megfelelően kezelni tudja őket (szűrés). 3.) Az elkülönítésbe a marker pozitivitása v. negativitása döntő a kimenetelben. 4.) A marker evidencián alapuló (LOE) tanulmányokkal van megerősítve. Cut-off Klinikai értékelés Specificitás A ténylegesen negatív esetek száma (TN)* Specificitás = x 100 összes nem carcinomas esetek száma (TN+FP) Klinikai értékelés III. Szenzitivitás a ténylegesen carcinomás esetek száma (TP) Szenzitivitás = x 100 az összes carcinomas betegszám (TP+FN) * Benignus beteg is lehet! Szenzitivitás: 100% Specificitás: ~ 60% Klinikai értékelés IV. Érzékenység nő Specificitás nő Specificitás: 100% Szenzitivitás: ~ 50% CA-19-9 szintek 76 diabetes mellitusban szenvedő betegben Uygur-Bayramiçli O., Dabak R., OrbayE: Type 2 dıabetes mellıtus and CA 19-9 levels World Journal of Gastroenterology 2007 October 28; 13(40): 5357-5359 Patofiziológiai megfontolások: DM a pancreatitis krónikus gyulladása, amelynek következménye a béta sejtek destrukciója. Többször nem csak az endokrin, hanem az exokrin funkció is csökken. Apathogenesisben a pancreatitis is szerepel. A krónikus pancreatitises 80%-ban DB is kialakul. A krónikus pancreatitis viszont rizikófaktora a pancreas cc.-nek Nem tumoros Tumoros Referencia tartomány álnegatív álpozitív Cut-off 4
MIRE HASZNÁLHATÓAK AZ EXTRACELLULÁRIS TUMOR MARKEREK? Pancreas carcinoma Leggyakoribb (95%): a vezeték hámsejtjeiből kiinduló adenocarcinoma-5 éves túlélés, csak 3-5%-ban. Európában 2006-ban 58 000 új esetet regisztráltak. A rossz prognózist a késői diagnosztika okozza- az esetek 90%-a inoperábilis Differenciál diagnosztikai gond az elkülönítése a krónikus pancreatitistől - Hasonlóak a klinikai tünetek (fájdalom, fogyás, icterus, diabetes), - képalkotó eredmények hasonló pancreas fej kiszélesedést és a kontrasztanyag csökkent felhalmozódása jellemző lehet minkét kórképben. BIOMARKEREK FONTOS SEGÍTSÉGET NYÚJTANAK! A CA-19-9 jelentősége pancreas carcinomában CA-19-9 kémiája: mucinszerű tumorasszociált sejtfelszini antigén, amely szializált formában tartalmazza a Lewis- (a) antigént. a módszer nem informatív a Lewis a-/b- vércsoportú egyénekben! Az átlag populáció 5%-át érinti!!!! Nem specifikus a pancreas carcinomára: 37 U/ml cutoff mellett szezitivitása: 69-93%, 93% specificitása: 76-99% Nem malignus esetekben is emelkedett lehet (<60 U/ml) - cholangitis, májcirrhosis, cholestasis, akut és krónikus pancreatitis, diabetes. Jól korrelál a tumor méretévelkiegészítve a TPA-val, amely a daganat növekedési ütemével korrelál, aranystandardnak számít a benignus és a malignus kórfolyamatok elkülönítésére. Megjósolja a tumor rezekálhatóságát Czakó Dr. Review, 2007. Preoperatív <353 U/ml CA 19-9 szint megjósolja a tumor rezekálhatóságát (N=104) Következtetéseik: Preoperative mért CA-19-9 egy jól használható marker a rezekálhatóság megítélésére. Görbe alatti terület (AUC)= 0,918; 0,9-1 kiváló; 08-0,9: nagyon jó Rezekálható 233 U/ml Nem rezekálható Macrophag gátló citokinek (MIC-1), mint a pancreas cc. tumormarkere: 50 adenocarcinomás. 50 krónikus pancreatitises és 50 kontroll szérum vizsgálata alapján Koopmann,1C J., White Rosenzweig N., Zhang Z. et al: SerumMarkers in Patients with Resectable Pancreatic carcinoma:macrophage Inhibitory Cytokine 1versus CA19-9, Clin Cancer Res 2006;12(2) January 15, 2006 Tumoros vs. kontroll MIC-1 CA-19-9 Tumoros vs. benignus Malignus usvs.no Non-malignus Kombináció Állásfoglalás a gastrointestinalis tumorok markereiről: ASCO 2006, EGTM 2009. CA-19-9, mint marker a colorectalis cc.-ban: nem ajánlott egyik területen sem! CA-19-9 pancreas cc.-ban: - Szűrőtesztként nem ajánlott, mert nem a pancreas cc.re specifikus, valamint egyéb benignus megbetegedésekben (gyulladások, pajzsmirigy betegségek stb.) - Operálhatóság, rezektabilitás megítéléséhez önmagában nem ajánlott (kevés az adat) - A rekurrencia megítélésében nem áll rendelkezésre határozott evidenciával alátámasztott tanulmány (kevés az összevetés a képalkotó technikákkal, klinikai leletekkel/ biopsziával). - Terápia monitorozásban való használhatóságának megítéléséhez kevés még az adat, de segíthet a kemoterápia effektivításának a felmérésében. 5
Állásfoglalás a gastrointestinalis tumorok markereiről: ASCO 2006, Az először (1996) kiadott irányelvük módosítása amelyben leszögezik, hogy a CEA, a colorectalis cc.-ban mire használható: - mint screening teszt, nem ajánlott: specificitása nagy, de szenzitivítása nagyon alacsony! - preoperatív CEA mérés: megemelkedett (>5 ng/ml) szintje jól korrelál a gyengébb prognózissal(n=2230 és N=1146). A döntési határérték módszer és populációfüggő: pl. <30 ng/ml-nél a túlélést 34,8 hóban > 30 ng/ml-nél 22 hónapban állapították meg. - postoperatív CEA mérés: II. és III. stádiumban 3 havonként kell megmérni a diagnózis felállításától kezdve 3 évig: egy emelkedett CEA, ha reteszteléssel újra igazolódott indikálja a további vizsgálatokat a metastasis irányába, de nem indokolja a megindítását az adjuváns terápiának vagy a szisztémás terápiáját a feltételezett metastasisnak. - terápia monitorozás: a szisztémás terápia folyamán minden 1-3. hónapban, ha emelkedik a terápia váltáskor 4-6 hetenként. Esetbemutatás: jelentősen emelkedett CA-19-9 egy korai colon carcinomában Aoyama H., Tobaru Y., Tomiyama R. et al.: Elevated Carbohydrate Antigen 19-9 Caused by Early Colon Dig Dis Sci 52: 2221 2224, 2007 77-éves ffi. kórelőzménye: hypertensio és agyvérzés. A gastroeneterológiai szakrendelésre egy pozitív Hb- fecal test miatt került. Colonoscopia során egy 10 mm-es polypoid lesiót találtak a hepaticus flexurában, amelyből a biopszia jól differenciált adenocarcinoma-t igazolt. Ezt követően további vizsgálatok történtek: a laboratóriumi tesztek mindegyike normál volt, kivéve a 918 U/ml CA 19-9 szintet.; (referencia tartomány: <37.0 U/ml). CEA <4 ng/ml Gastroscopia mellkas és hasi CT igazolta a polypoid lesiot a colon hepaticus flexurájában,de egyéb térfoglalás nem igazolódott.. Histológia: jól differenciált intramucosalis adenocarcinomát igazolt, amely a teljes eltávolított adenomának csak kis részét érintette. Nagyított colonoscopiával eltávolított polypoid lesio Immunohistokémia az adenocarcinoma sejtekben erős immunoreactivitást igazolt a CA 19-9 iránt, (nyilak), míg az adenoma sejtek gyenge reaktivitást (nyílak fejei). (nagyítás, 100.). nagyítás, 100 Az endoscopos resectio után a serum CA 19-9 78 U/ml-re csökkent. Tanúság: különböző markerek használatosak (CEA, CA 19-9, CA 125) a CRC detektálására. Ezek a markerek általában a korai stádiumban nem mutathatók ki. A bemutatott esetben viszont a CA 19-9 kritikus szerepet töltött be már a korai stádiumban is. Az esetből levonható következtetés A CA-19-9 magas szintjének nincs jelentősége a további terápiás indikációk számára Egy esetben használható: a beteg további nyomonkövetésében, mint base-line eredmény Tumor markerek használata tüdő carcinomában ++ Első választású, + Kiegészítő, - nem ajánlott Nem ismert Laphám Kissejtes Nagysejtes Cyfra 21-1 ++ ++ + + ++ NSE + - - ++ - CEA + + - - + SCC + - ++ - - 6
) Szenzitivítás (%) Tumor markerek szenzitivítása primér tüdőcarcinomában 60 50 40 30 20 10 Benignus tüdőbetegségekkel szemben mutatott specificitás: 95 % 0 N Laphá S m C CYFRA 21-1 CEA Laphá m SCC Nem kissejtes Laphám Nagysejtes Kissejtes NSE S C NSE szenzitivítása önállóan és más markerrel együtt Benignus tüdőbetegségekkel szemben mutatott 95 %-os specificitás mellett Szenzitivítás (% %) 60 50 40 30 20 10 0 NSE SC NSE + CEA Nem kissejtes Laphám Nagysejtes Kissejtes NSE + SCC CYFRA 21-11 szenzitivítása önállóan és más markerrel együtt Tumor markerek meghatározásának gyakorisága Szenzitivítás (%) 70 60 50 40 30 20 10 0 Benignus tüdőbetegségekkel szemben mutatott specificitás: 95 % Laphá m NSC Laphá m Nem kissejtes Laphám Nagysejtes Kissejtes L C SC 1-3 évig 3 havonként Terápia folyamán 3 hónapig pg 2-6 hetenként (fél-életidő) életidő) Terápia megkezdése előtt ALAPÉRTÉK!!! Diagnózis: csak kiegészítő 3-5 évig 6 havonként Terápia váltás előtt Susp. relapsus metastasis T.M. szignifikáns emelkedését követő 2-4. héttel újra CYFRA 21-1 CYFRA 21-1 CYFRA 21-1 + CEA + SCC CYFRA 21-1 + NSE 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Köszönöm a megtisztelő figyelmet! 7