Cancer Antigen 72-4 for the Monitoring of Advanced Tumors of the Gastrointestinal Tract, Lung, Breast and Ovaries

Discussion

Biomarkery nowotworowe odgrywają kluczową rolę w monitorowaniu odpowiedzi na leczenie i w obserwacji po leczeniu różnych nowotworów złośliwych przewodu pokarmowego i ginekologicznych (13). Podczas gdy wartość kliniczna zatwierdzonych przez FDA markerów nowotworowych, takich jak CEA, CA19-9 i CA125 została ustalona, brakuje odpowiednich danych wspierających zatwierdzenie przez FDA CA72-4 jako potencjalnego biomarkera, a jego pomiar jest uważany jedynie za eksperymentalny i badawczy. W tym miejscu dokonano krótkiego przeglądu charakteru obecnie zatwierdzonych markerów nowotworowych i omówiono potencjalną rolę CA72-4 w tym arsenale.

CEA. CEA, 180-kDa glikoproteina zakotwiczona na powierzchni komórek onkofetalnych, została po raz pierwszy wyizolowana w 1965 roku przez badaczy z McGill University z ekstraktów tkanki ludzkiej okrężnicy (14). Stwierdzono, że glikoproteina ta, o okresie półtrwania wynoszącym około 7 dni, ulega ekspresji w tkance przewodu pokarmowego i błonie śluzowej podczas rozwoju płodowego, ale tylko w minimalnym stopniu w tkankach dorosłych (15, 16). Dalsze badania wykazały, że ulega ona również nadekspresji w gruczolakorakach różnego pochodzenia, w tym żołądka, wątroby, płuc, trzustki, jajnika i prostaty (17-24). W raku jelita grubego wykazano, że swoistość i czułość CEA różni się w zależności od zaawansowania nowotworu, przy czym swoistość waha się od 37% do 86% w zaawansowanej chorobie, co stanowi użyteczny sposób monitorowania choroby (25-27). CEA może być również podwyższona w łagodnych stanach chorobowych, takich jak nieswoiste zapalenie jelit, zapalenie trzustki i u palaczy, co ogranicza jej przydatność we wczesnym stadium raka i u pacjentów z takimi stanami (28-31).

CA125. CA125, kodowany przez gen MUC16, jest członkiem rodziny mucyn glikoprotein i ulega normalnej ekspresji w rozwijającym się nabłonku płodowym wyściełającym jamy ciała i żeńskie drogi rodne. Białko to zostało po raz pierwszy odkryte przez dr Roberta Basta i innych badaczy z Harvard Medical School w 1981 roku po tym, jak stwierdzono, że przeciwciała monoklonalne u myszy wykazują reaktywność z ludzkim nabłonkowym rakiem jajnika, ale nie z niezłośliwymi tkankami ludzkimi (32). CA125 jest również związany z nowotworami złośliwymi endometrium, jajowodu, piersi, płuc, przełyku, żołądka, wątroby i trzustki (33-37). Podwyższenie poziomu CA125 obserwowano również w stanach nienowotworowych, takich jak menstruacja, późna ciąża, epizody podrażnienia błony śluzowej macicy, takie jak endometrioza, łagodne torbiele pęcherzykowe jajników oraz stany związane z zapaleniem, takie jak choroba zapalna miednicy, zapalenie otrzewnej, wodobrzusze, zapalenie osierdzia i wysięki opłucnowe (38). Stwierdzono, że ekspresja CA125 jest dodatnia aż u 83% pacjentek z zaawansowanym nabłonkowym rakiem jajnika, ale tylko u 50% pacjentek z chorobą w stadium 1, co ogranicza jego rolę w badaniach przesiewowych w kierunku raka jajnika w populacji ogólnej.

CA19-9. CA19-9 został zatwierdzony jako marker nowotworowy w surowicy krwi u pacjentów z zaawansowanym rakiem trzustki. Jednakże, podwyższone wartości wykazano również w nowotworach złośliwych przełyku, żołądka, pęcherzyka żółciowego, dróg żółciowych i trzustki (39). Stosując 37 U/ml jako wartość odcięcia dla górnej granicy normy, czułość i swoistość wynoszące odpowiednio 81% i 90% zostały odnotowane u pacjentów z rakiem trzustki, przy czym swoistość wzrastała do prawie 100%, gdy zastosowano wartość odcięcia równą 1,000 U/ml (3). Wartości powyżej 1,000 U/ml miały również wpływ na postępowanie i przewidywanie odpowiedzi na terapię. Na przykład, pacjenci z poziomem CA19-9 większym niż 1,000 U/ml w momencie diagnozy byli bardziej narażeni na wystąpienie choroby nieresekcyjnej (40). Analiza biomarkerów w dużych badaniach 3 fazy nad rakiem trzustki wykazała, że obniżenie poziomu CA19-9 o co najmniej 90% korelowało z wydłużeniem czasu przeżycia (41-43). Badania prognostyczne przeprowadzone przez Reni i wsp. wykazały, że wartość podstawowa CA19-9 w zaawansowanej chorobie trzustki koreluje z przeżyciem (44, 45). Analiza wyników nadiru CA19-9 jako odpowiedzi na terapię miała wpływ na przeżycie całkowite, przy czym chorzy wykazywali przeżycie 6,5, 10 i 16,7 miesiąca odpowiednio dla wzrostu lub spadku CA19-9 o <50%, spadku o 50-89% i spadku większego niż 89%. Dodatkowo, w nowszych badaniach sugerowano, że spadek CA19-9 do 8 tygodni może być bardziej predykcyjny dla przeżycia w porównaniu z odpowiedzią radiologiczną, co czyni wiarygodny pomiar markera nowotworowego ważnym narzędziem w postępowaniu z chorymi (41).

Pomimo przydatności CA19-9 w monitorowaniu raka trzustki i dróg żółciowych, jego nadekspresja w łagodnych stanach zapalnych, takich jak kamica żółciowa, ostre i przewlekłe zapalenie trzustki, zapalenie uchyłków, zapalenie tarczycy Hashimoto, reumatoidalnym zapaleniu stawów i stanach niezapalnych, takich jak żółtaczka obturacyjna, torbiele jajników i niewydolność serca, może powodować wysoki odsetek wyników fałszywie dodatnich wynoszący 10-30%, co ogranicza jego przydatność w wykrywaniu choroby przerzutowej u pacjentów z tymi schorzeniami (46). Inne ograniczenia CA19-9 obejmują jego zależność od syntezy z fukozylotransferazy, enzymu nieobecnego w nawet 5% populacji, który jest również wymagany do syntezy antygenu Lewis ludzkiej grupy krwi. W rezultacie, pomiar CA19-9 u pacjentów z grupą krwi Lewis-null może skutkować potencjalnym wynikiem fałszywie ujemnym, co dodatkowo ogranicza jego przydatność (47).

CA72-4. Marker nowotworowy CA72-4 został po raz pierwszy opisany przez dr Jeffreya Schloma na początku lat 80-tych jako nowy antygen reagujący z przeciwciałami wytwarzanymi przez myszy, które były immunizowane wzbogaconymi w błonę frakcjami ludzkich komórek przerzutowego raka sutka (5). Spośród nich zidentyfikowano kilka przeciwciał monoklonalnych, w tym B72.3, które preferencyjnie wiązały się z ludzkimi komórkami rakowymi, nie naruszając prawidłowych tkanek dorosłych (5).

Postęp w testowaniu przeciwciał monoklonalnych w późnych latach osiemdziesiątych umożliwił dalszy rozwój nowych technik identyfikacji, które ułatwiły dalsze wykrywanie i charakterystykę CA72-4 (48). Początkowe badania wykazały podwyższenie CA72-4 w surowicy do 40% pacjentów z rakiem jelita grubego i 42,6% pacjentów z rakiem żołądka, przy czym podwyższony poziom był istotnie skorelowany z zaawansowanymi stadiami choroby (12, 49). Dodatkowo stwierdzono, że około 50% pacjentów z rakiem jelita grubego z niewykrywalnym poziomem CEA było w rzeczywistości dodatnich dla CA72-4. Badania podłużne pacjentów pooperacyjnych, u których nie stwierdzono początkowo podwyższonego stężenia CEA we krwi, wykazały wczesny wzrost CA72-4 przed kliniczną manifestacją nawrotu choroby (50). W 1994 roku badanie przeprowadzone przez badaczy z Massachusetts General Hospital w celu dalszego scharakteryzowania przydatności CA72-4 wykazało, że CA72-4 ulega różnej ekspresji zarówno w łagodnych, jak i złośliwych zmianach torbielowatych trzustki (51). Spośród 19 pacjentów z niescharakteryzowanymi torbielami trzustki, aspiracja płynu ujawniła, że wewnątrzcystyczne poziomy CA72-4 były podwyższone u wszystkich pięciu pacjentów z cystadenocarcinoma, ze średnim poziomem CA72-4 wynoszącym ponad 10 000 U/ml, w porównaniu do 3,8 U/ml u pacjentów z pseudocystami, <3 U/ml w tuw serous cystadenomas i 44,2 U/ml u pacjentów z łagodnymi śluzowymi nowotworami torbielowatymi. CA72-4 w płynie z torbieli trzustki został uznany za obiecujący nowy marker do różnicowania śluzowych torbielakogruczolakoraków od pseudotorbieli, z pośrednim poziomem CA72-4 sugerującym obecność łagodnych śluzowych nowotworów torbielowatych (51). Ostatnio, przedoperacyjna ocena CA72-4 u pacjentów z rakiem żołądka wykazała korelację pomiędzy poziomem CA72-4 w surowicy a obecnością przerzutów do węzłów chłonnych, podczas gdy podwyższenie poziomu w płynie otrzewnowym odpowiadało zarówno stadium T, jak i N choroby (52), (53), sugerując możliwą rolę w ocenie stopnia zaawansowania niektórych nowotworów złośliwych przewodu pokarmowego.

Pomimo tych wczesnych badań wskazujących na możliwą rolę CA72-4 w monitorowaniu zaawansowanej choroby, testowanie na CA72-4 nie zostało szeroko przyjęte w Stanach Zjednoczonych. Badania przeprowadzone na japońskich i wschodnioazjatyckich pacjentach z nowotworami złośliwymi przewodu pokarmowego łączące CA72-4 z CEA i CA19-9 wykazały użyteczną korelację z chorobą, z czułością do 74% bez pogorszenia specyficzności (54). Wykrywalne poziomy CA72-4 stwierdzono również u pacjentów z nowotworami różnego pochodzenia, w tym z rakiem płuca (36%), jajnika (24%, z czego ponad połowa miała IV stadium choroby) i okrężnicy (40%) (50). Odnotowano czułość do 40% u pacjentów z rakiem jelita grubego i żołądka oraz 50% w raku jajnika, z ogólną specyficznością powyżej 95% (55). Dodatkowo, modele matematyczne łączące przedoperacyjne pomiary biomarkerów nowotworowych w surowicy wykazały dalszy wzrost czułości i specyficzności w wykrywaniu wczesnego stadium raka jajnika, demonstrując wartość kliniczną kombinowanej analizy wielu biomarkerów u pacjentów z rakiem jajnika (56). Pomiar CA72-4 wykazał również dobrą korelację z obciążeniem chorobą i jest predyktorem nawrotu choroby (50).

W naszym badaniu zastosowaliśmy metodę opartą na metodzie ELISA, która może być stosowana w ambulatoryjnym laboratorium lub w warunkach szpitalnych do wiarygodnego pomiaru poziomu CA72-4 u pacjentów z różnymi nowotworami złośliwymi. Podczas gdy kilka testów opartych na metodzie ELISA do wykrywania CA72-4 jest już obecnie dostępnych i aktywnie wykorzystywanych klinicznie, metoda ta uzyskała aprobatę tylko w krajach poza Ameryką Północną. Nasze badanie potwierdza potencjalne zastosowanie i rolę CA72-4 w monitorowaniu i nadzorze choroby w różnych nowotworach złośliwych przewodu pokarmowego i ginekologicznych, szczególnie trzustki i jajnika, w populacji północnoamerykańskiej. Stwierdziliśmy, że wskaźnik pozytywności CA72-4 w raku trzustki przy progu odcięcia wykrywania 0,8 U/ml, był porównywalny z zatwierdzonym przez FDA CA19-9 w naszej kohorcie, odpowiednio 82% versus 85%, przy użyciu testu ELISA z przeciwciałem CC-49. Zwiększenie progu wykrywalności do 4 U/ml, jak opisano w poprzednio opisanych badaniach, zmniejszyło odsetek wyników dodatnich do 58%. Stwierdziliśmy również, że poziom CA72-4 był podwyższony u około 64% chorych z zaawansowanymi nowotworami złośliwymi jajnika, potwierdzając jednocześnie istniejące wskaźniki pozytywności wynoszące około 80% dla CA125 w tej samej populacji.

Szczególny przykład zgodności poziomu CA72-4 z CA19-9 w zakresie wyników klinicznych i odpowiedzi na leczenie przedstawiono na przykładzie 60-letniej pacjentki z przerzutowym rakiem trzustki. Pacjent ten początkowo wykazywał spadek zarówno poziomu CA19-9 jak i CA72-4, co korelowało z odpowiedzią kliniczną i radiologiczną po rozpoczęciu systemowej chemioterapii. Oba biomarkery pozostawały stabilne przez około 6 miesięcy, po czym stwierdzono wzrost CA72-4 (0,8 U/ml do 4,6 U/ml) i CA19-9 (177 U/ml do 1734 U/ml), co wskazywało na progresję choroby. Odnotowano stały wzrost obu biomarkerów, przy czym w chwili zgonu stężenia CA72-4 i CA19-9 osiągnęły odpowiednio 15- i 30-krotność poziomu wyjściowego. Podczas gdy wyniki kliniczne w naszym badaniu były oparte na ocenie badacza, przyszłe badania ze standaryzowanymi środkami, takimi jak kryteria RECIST i instrumenty jakości życia związane ze zdrowiem mogą zapewnić bardziej dokładne wyniki.

Inny przykład użyteczności CA72-4 jest u pacjentów z rakiem trzustki, którzy nie wykazują ekspresji CA19-9. Przykładem tego jest 67-letni pacjent z rozległym przerzutowym rakiem trzustki z prawidłowym poziomem CA19-9 pomimo ogromnego obciążenia guza. Pacjentka ta przez cały czas swojego przebiegu klinicznego utrzymywała prawidłowy poziom CA19-9, który korelował z poziomem CA72-4. Co ciekawe, stwierdzono u niej grupę krwi A-dodatnią, co było nieoczekiwanym odkryciem, ponieważ nie wiadomo, czy fukozylacja, która jest wymagana do produkcji CA19-9, jak również do syntezy antygenu Lewisa, jest zaburzona u pacjentów z tą grupą krwi.

Uwaga, CA72-4 może być przejściowo i fałszywie podwyższony u niektórych pacjentów z niedrożnością dróg żółciowych. Przykładem tego był pacjent z zaawansowanym rakiem trzustki powodującym niedrożność dróg żółciowych, u którego w chwili rozpoznania stwierdzono znaczne podwyższenie CA19-9. U chorego założono stent do dróg żółciowych, a następnie zastosowano chemioterapię, co spowodowało obniżenie wartości CA19-9. Trzy miesiące później odnotowano gwałtowny wzrost poziomu CA72-4 (2 U/ml do 14,53 U/ml). W badaniach obrazowych jamy brzusznej stwierdzono migrację stentu powodującą nawrót niedrożności dróg żółciowych, co wymagało wymiany stentu. Obserwowano obniżenie poziomu CA72-4 z utrzymującą się normalizacją wartości. Co ciekawe, poziom CA19-9 u pacjenta nie uległ zmianie i nadal spadał w warunkach niedrożności dróg żółciowych, wzmacniając znaczenie i potencjalną wartość łącznego badania CA19-9 i CA72-4 u pacjentów ze skłonnością do niedrożności dróg żółciowych.

W podsumowaniu, w tym prospektywnym badaniu wykazaliśmy, że poziom markera nowotworowego CA72-4 różni się w różnych nowotworach przerzutowych pochodzenia żołądkowo-jelitowego i ginekologicznego, z najwyższymi wskaźnikami pozytywności stwierdzonymi w rakach trzustki, jajnika i jelita grubego. To wieloletnie badanie, pomimo ograniczonej wielkości próby, wykazuje, że CA72-4 ma istotną korelację z aktywnością choroby i może być potencjalnie użytecznym uzupełnieniem konwencjonalnych biomarkerów w monitorowaniu różnych nowotworów złośliwych przewodu pokarmowego i ginekologii.