Tumor marker analízis Diagnosztikai specifitás és szenzitivitás Prof. Dr. med. Hans Reinauer (Düsseldorf)
Definíciók A tumor markerek tumor sejtek vagy olyan termékek, melyek a malignus sejtekhez kapcsolódó reakció során képződnek. A tumor markerek olyan a vérben, vagy más testnedvben lévő anyagok, melyek azt jelzik, hogy az illető személy rákos.
Klinikailag fontos tumor markerek Tumor marker CEA AFP CA 125 CA 19-9 CA 72-4 CA 15-3 PSA hCG NSE SCG CYFRA 21-1
Indikáció
Biokémia Glycoprotein, 180 kD, Kolorektális rák, mellrák carbohydrates 45-60% Glycoprotein, 70 kD, Hererák, májrák carbohydrate 4% Glycoprotein, 200 kD, Petefészek rák carbohydrates 25%, mab OC 125 Glycolipid, 36 kD, Lewis-a vérHasnyálmirigy rák, epehólyag rák csoport hapten Mucin típusú Glycoprotein „TAG Gyomor rák, petefészek rák 72”, 400 kD Mucincsalád glycoproteinje, 300 Mellrák kD Glycoprotein, 33 kD, Kallikrein Prosztata rák típusú serine proteinase Glycoproteinhormon, 2 alegység, Here rák, trofoblaszt rák α/β lánc, 14/24 kD Glycolyticus enzim, enoláz Tüdőrák (SCLC), neuroendokrin daganatok isoformja, 87 kD Glycoprotein, 42kD, Squamosus( pikkelyes) felhám rák Tumornatigén-4-Isoantigén Tüdő rák, NSCLC Cytokeratin 19- fragment, 30kD
Tumor markerek alkalmazása a betegellátásban Tumorok diagnózisa Rákos megbetegedés diagnosztizálása (PSA) Rák szűrés Daganatok lokalizációja Differenciál diagnózis Klinikai stádium Daganat térfogat megbecsülése Betegség prognosztikai mutató
A kezelés hatásának figyelemmel követése Gyógyszeres- és sugárkezelés monitorozása Sebészeti beavatkozás monitorozása Korai recidíva észlelése Áttétel korai észlelése
A diagnosztikai vizsgálatok értékelése Minden mérőrendszert nemzetközi standardra kellene kalibrálni, és olyan referencia eljárással („Goldstandard”) értékelni, mely a betegek valódi állapotát tükrözi.
Tumor marker Nemzetközi Referencia Előkészületek Analit AFP CEA CA 125 CA 19-9 CA 15-3 CA 72-4 HCG Calcitonin PSA FPSA CYFRA 211 NSE
Nemzetközi standard 1. Nemzetközi Standard 1972 (70 kD): IS 72/225; CRM 1. Nemzetközi Referencia Előkészületek 1973 (180 kD): IRP 773/601 Glycoprotein 200 kD Glycoprotein 36 kD (Hapten - Lewis csoport) Mucincsalád glycoproteinje, 300 kD Mucin típusú Glycoprotein „TAG 72 ”, 400 kD 1. Referencia reagens 99/688; hCGβ 99/650; hCGα 99/720 2. Nemzetközi Standard 1991 3. Nemzetközi Standard 1999 1. Nemzetközi Standard 1999: IS96/670 (2000) ISP 96/668 (2000) Cytokearatin fragment 19, 30 kD γ-enoláz [EC 4.2.1.11], γγ vagy αγ dimer
A vérben lévő tumor markerek meghatározására szolgáló analitikai eljárások 1.) Enzim immunoassay (EIA, ELISA, EMIT) 2.) Fluoreszcens polarizációs immunoassay (FPIA) 3.) Lumineszcens immunoassay (LIA) 4.) Immunoradiometrikus assay( IRMA) 5.) Radioimmunoassay (RIA) 6.) Microbead-enzim immunoassay (MEIA) 7.) Enzimhez kapcsolódó fluoreszcens assay (ELFA) 8.) Lectin-enzim immunoassay (LEIA) 9.) Immunofluoreszcens assay (IFA) 10.) Electrochemilumineszcens assay (ECLIA) 11.) Immunomagnetikus electrochemilumineszcens assay (IMECL) 12.) Más módszerek
Terminológiák (Elméleti) Analitikai pontosság (accuracy)
Ë Valódiság (trueness)
Ì Precizitás (precision)
Pontosság = egy mérés eredménye és a mérendő anyag valódi értéke közötti egyezés Mérések precizitása (szórás) = meghatározott körülmények között kapott mérések független eredményei közötti megegyezés Mérések valódisága =mérési eredmények sorozatából származó átlag érték és a valódi érték közötti megegyezés
Analitikai szenzitivitás = a kalibrációs görbe meredeksége Analitikai specificitás = egy mérési eljárás alkalmassága annak a mérendő anyagnak a kizárólagos meghatározására, amelyet mérni szándékoznak
Diagnosztikai szenzitivitás Egy vizsgálat érzékenysége az arra vonatkozó valószínűség, hogy a vizsgálat valódi pozitív eredménnyel szolgál a beteg népesség körében történő alkalmazásakor (hasonlítva egy referencia, vagy „gold standard”-hoz).
Diagnosztikai specificitás Egy vizsgálat specifitása az arra vonatkozó valószínűség, hogy a vizsgálat valódi negatív eredménnyel szolgál az egészséges népesség körében történő alkalmazásakor (ahogy azt egy referencia, vagy „gold standard” meghatározza”).
Németországi Szövetségi Orvosi Kamara Útmutatója
Tumor marker
Max. elfogadható pontatlanság %
Max. elfogadható bias (szisztémás hiba) %
8/10
8/14
Max. megengedhető teljes analitikai hiba % 24/34
12/12
12/14
36/38
10/9
10/13
30/31
Αlfa-fetoprotein (AFP) Humán Choriongonadotropin (hCG) Prostata-specifikus antigén (PSA)
Tumor markerek diagnosztikai specifitása és szenzitivitása Diagnosztikai specifitás Szenzitivitás
Tumor marker
Daganat
Cut-off
AFP
Máj rák
10 -19 ng/ml
70-95%
45%
CEA
Kolorektális rák
5,0 ng/ml
90%
43-50%
CA 125
Máj rák Petefészek rák
35 U/ml 20 U/ml
74-96% 92%
75-96% 87%
CA 19-9
Hasnyálmirigy rák
200 U/ml
63-91%
65-75%
CYFRA 21-1
NSCLC SCLC
2,9 ng/ml 2,9 ng/ml
95%
21-40% 21%
CA 15-3
Mell rák
30 U/ml
93,8%
70,7%
CEA
Mell rák
5 ng/ml
83,4%
61,8%
CA 15-3 + CEA
Mell rák
- 5 ng/ml + 30 U/ml
84,5%
80,9%
M2-PK
Hasnyálmirigy rák
28 U/ml
90%
79%
Szerzők Gebo et al. (2002) CarpelanHolmstorm et al. (1995) Sliutz et al. (1995); Lamerz (1998); Shabana and Osrund (1994) Akashi et al. (2003) Bottger et al. (1996) Najemnik et al. (1996) Gunczler et al. (1989) Gunczler et al. (1989) Gunczler et al. (1989) Oremek et al. (1997)
Diagnosztikai specifitás és szenzitivitás prosztata rákban szenvedő betegek PSA eredményeiben
Tumor marker tPSA tPSA emelkedés tPSA/térfogat cPSA
Cut-off > 4 ng/ml 10,1 ng/ml 6,2 ng/ml 0,75 ng/ml/év 0,15-0,30 5,5 ng/ml 8,8 ng/ml 2,3 ng/ml
Diagnosztikai specifitás szenzitivitás 24-46% 80-85% 53% 89,4% 15,6% 95%
Szerzők Brawer et al. (1998) Okawa et al. (2000) Mitchell et al. (2001)
90%
75%
Lamerz (1998)
55% 24,8% 38% 42%
92% 95% 80,3% 92%
Okihara et al. (2001) Mitchell et al. (2001) Okegawa et al. (2000) Okihara et al. (2001) Magklara et al. (1999) Catalona et al. (1995) Partin et al. (1998) Martinez at al. (2002) Okihara et al. (2001) Mitchell (2001)
fPSA/tPSA
0,16-0,27 0,31
17-29% 11%
90-95% 92%
cPSA/tPSA
0,76 0,80
73,7% 79%
80,3% 82%
A diagnosztikai szenzitivitás 95 vagy 92%-át és a kapcsolódó specifitást használják..
Tumor markerek kombinációja
SCLC NSCLC
Diagnosztikai érzékenység 45% 63%
Diagnosztikai specifitás 95% 95%
SCLC
47%
95%
SCLC Tüdő rák Tüdő rák
67% 92% 87,5%
90% 95% 85,5%
Marker
Tumor
NSE CYFRA 21-1 Pro-gastrin-releasing peptide NSE/ProGRP/M2-PK CYFRA 21-1/NSE/CRP CYFRA 21-1/CEA/NSE
Szűrés tumor markerekkel Betegség
Tumor marker
Eredmény
Hasnyálmirigy rák
CA 19-9, CA 50
Ø
Kolorektális rák
CEA, CA 19-9, CA 242, CA 72-4, TPA, TPS
Ø
Prosztata rák
tPSA, fPSA/tPSA, cPSA
Ø
Prosztata rák
DRU + PSA
Ø
Szerzők Haglund et al. (1998) Peterli et al. (1999) Duffy et al. (2003) Makinen at al. (2002) „Finnországi tanulmány” Coley et al. (1997)
Genetikai tumor markerek 1.) Hibás tumor szupresszor gének 2.) Onkogének és aktivált onkogének 3.) Hibás mutáns gén, vagy hibásan javított gének 4.) DNA epigenetikus módosítása (pl.: metilizáció)
Mikor melyik vizsgálatot kellene alkalmazni? Magas diagnosztikai szenitivitású vizsgálatot [= a kérdéses betegségben szenvedő személyek korrekt besorolása] akkor kell alkalmazni, amikor minden beteget szeretnénk azonosítani. Valószínű, hogy néhány egészséges egyént tévesen betegnek minősítünk. Magas diagnosztikai specifitású vizsgálatokat [= az egészséges egyedek korrekt besorolása] akkor kell alkalmazni megerősítő vizsgálatként, amikor egy téves pozitív besorolás a legrosszabb esetben halálos következményekkel jár.
(Receiver Operating Characteristic; ROC) görbe A R-O-C görbe egy egyszerű, empirikus (tapasztalati) leírása a döntési küszöb hatásának, jelzi a teszt különböző cut-off szintjéhez tartozó diagnosztikai értékét. A hagyományos R-O-C görbén, a valódi pozitív arány (szenzitivitás) és a fals (ál) pozitív arány(1- specificitás) ábrázolják a különböző cut-off szinteken.
Összefoglalás
1.) A legtöbb fehérje tumor marker vizsgálatára szolgáló vizsgáló rendszernek elfogadható az analitikai pontossága, de nem megfelelő az eredmények számszerű összehasonlíthatósága. A különbség okai a következők: - vizsgálatok különböző kalibrációi - különböző antitestek - különböző detektálási rendszerek 2.) Sok klinikus túlbecsüli a tumor marker analízis eredményeit. 3.) A tumor markereknél nem lehetséges egy egyszeri cut-off érték használata. Minden egyes analitikai rendszernek meg kell lennie a saját cut-off értékének. 4.) Csak nagyon kevés olyan tumor marker van, melyet a betegség szűrésére lehet használni (hCG, PSA). 5.) Egy rákos eset monitorozásához ugyanazt az analitikai rendszert kell alkalmazni. 6.) A külső minőségellenőrzésből származó eredményeknek arra kellene ösztönözni a gyártókat, hogy nemzetközi standardokat és megfelelő kalibrálást használjanak. Szükség van referencia eljárásokra és referens anyagokra.
