TUMORMARKEREK: 2014 KOVÁCS L. GÁBOR egyetemi tanár PTE Laboratóriumi Medicina Intézet és PTE Szentágothai János Kutatóintézet
Halálozás okok és nemek szerint a világon, 2011 Szív és érrendszeri megbetegedések
16.6 7.9
Daganat 6.9
Fertőző és parazitás betegségek Légzőszervi megbetegedések
3.9 3.6
Véletlen sérülések
3.2
Légúti fertőzések 2.4
Újszülöttkori betegségek
2.2
Emésztőszervi betegségek Diabetes mellitus
1.4
Férfi
Szándékos sérülések
1.4
Nő
Neurológiai állapot
1.3
Elhalálozás (millió)
A többszörös mutáció daganat kialakulásához vezethet Normál sejt
Első mutáció Második mutáció Harmadik mutáció Későbbi mutációk
Malignus sejtek
A kritikus klinikai kérdések 1. A betegnek malignus daganata van? 2. Melyik szerv érintett? 3. A daganat körülhatárolt vagy szétterjedt? 4. Mennyire agresszív a daganat? 5. Várhatóan a beteg visszaesik-e amennyiben nem kap adjuváns kezelést? 6. A beteg jobban fog reagálni, amennyiben egy adott kezelés helyett másik kezelést alkalmazunk?
A daganat korai kimutatása
Szöveti markerek Szérum Marker
Szöveti Marker
Génspecifikus Mutáció
Expressziós Profil
Molekuláris kézjegyek
Funkcionális genomika (proteomika) Testfolyadék markerek
Daganat megelőzés
Tumormarkerek Minden olyan anyag, amely a daganatos beteg testfolyadékaiban emelkedett mértékben van jelen, míg az egészséges ember vagy a nem daganatos beteg hasonló nedveiben csak alacsony koncentrációban (vagy egyáltalán nem ) jelenik meg.
Történelmi háttér 1846
Bence-Jones fehérje
1940
Foszfatáz
1960
Immunvizsgálat
1963
Alpha-fetoprotein
1965
Carcino-embrionális antigén
1975
Monoklonális antitestek
1980
CA-125, PSA, Szénhidrát antigének
1970
Onkogének
1980
Tumor Szupresszor Gének
2001
Microarray, Tömegspektrometria, Neurális hálózatok, Többváltozós analízis
Tumormarkerek osztályozása a kimutatási hely szerint
Celluláris: daganatszövetből (p53, hormonreceptorok)
Extracelluláris: testnedvekből „keringő tumormarkerek”, daganathoz társult antigének fiziológiás termelődési helyétől eltérő szövetekben történő megjelenése
Egyéb: hormon túlprodukció , fehérjék, peptidek
Tumormarkerek osztályozása a molekula típusa szerint: 1. Enzimek, vagy izoenzimek (ALP, PAP) 2. Hormonok (calcitonin) 3. Hormonreceptorok (ösztrogén, progeszteron) 4. Onkofetális antigének (AFP, CEA) 5. Monoklonális antitestek által felismert szénhidrát epitópok (CA 15-3,CA 19-9, CA125)
Milyen az ideális tumormarker?
Daganat specifikus (nincs hamis pozitivitás ). Daganat méretével változó a szintje. Daganatméret változástól független szintingadozás csekély. Mikrometasztázisok jelenlétekor abnormális szint. Egészségesekben mérhető érték lényegesen alacsonyabb a daganatos betegekhez képest. Daganatkiújulást preklinikai stádiumban jelezze. Költséghatékony, ismételhető, a beteget kevéssé terheli.
Milyenek a ma ismert és használt tumormarkerek?
Nem malignitás specifikusak. Általában csak előrehaladott/áttétes rákokban pozitívak. Ezért szűrésre nem alkalmasak, kevés kivételtől eltekintve.
A tumormarkerek gyakorlati jelentősége, alkalmazási területek „ Kockázatbecslés” „Monitorozás” „ Diagnózis felállítás” „ Prognózis felállítás” „ Alkalmazandó terápia hatékonyságának megítélése” „Terápia várható mellékhatásainak-súlyosságának előrejelzése” „ Posztoperatív követés”
„ Terápia hatékonyságának nyomonkövetése előrehaladó kórképekben”
Kockázatbecslés: daganatos betegségek kialakulására hajlamosító gének BRCA1: Emlő és petefészek tumorok BRCA2 : Emlő és petefészek tumorok
APC (adenomatosus polyposis coli gén): Vastagbél daganat (FAP típus: familialis adenomatosus polyposis) MLH1/MSH2: Vastagbél daganat pl. (HNPCC-típus; herediter non-polyposus colorectal cancer) RET (tirozin kináz receptor gén): Pajzsmirigy daganat
Daganatos betegségek genetikai szűrése (ASCO irányelvek) Genetikai szűrés csak akkor javasolt, ha: •
az egyén kórtörténete vagy családi háttere alapján daganatos betegségekre fogékony,
•
a vizsgálat eredménye megfelelően interpretálható,
•
a vizsgálat eredménye segíti az orvost a diagnózis felállításában,
•
a vizsgálat eredménye befolyásolja a gyógyszeres kezelés megválasztását vagy a sebészeti beavatkozás módját a betegnél és esetlegesen a családtagoknál.
Minősítés alatt álló markerek a rákszűrésben Tumor típus Neuroblastoma
Marker VMA/HVA
Túlélés
nincs
*HCC
AFP
?
Prosztata
PSA
?
Petefészek
CA 125
?
* Hepatitisz B vagy C fertőzöttek esetén
Egészséges populáció szűrése tumormarkerek segítségével nem javasolható.
A tumormarkerek gyakorlati jelentősége, alkalmazási területek „ Kockázatbecslés” „Monitorozás” „ Diagnózis felállítás” „ Prognózis felállítás” „ Alkalmazandó terápia hatékonyságának megítélése” „Terápia várható mellékhatásainak-súlyosságának előrejelzése” „ Posztoperatív követés”
„ Terápia hatékonyságának nyomonkövetése előrehaladó kórképekben”
Prostata carcinoma
PSA monitorozás American Cancer Society irányelvek Az ACS irányelvei alapján a prosztata specifikus antigén (PSA), valamint a prosztata tapintásos vizsgálata (DRE) 50 éves kortól évente javasolt olyan férfiak esetében, akiknek várható élettartalma a 10 évet meghaladja. A konzultáción tájékoztatni kell a pácienst a vizsgálat hasznára, limitáló tényezőkre, valamint a vizsgálattal járó esetleges sérülésekre, negatív hatásokra. Smith et al, CA Cancer J Clin 2006.
PSA szerepe a prosztata daganat (Pcc) monitorozásában Pcc legérzékenyebb nem-invazív tesztje. Detektált tumorok többsége szervspecifikus.
PSA teszttel a még lappangó, sokszor csak 10 év múlva manifesztálódó Pcc is kimutatható. A PSA-val időben detektált Pcc még kezdeti stádiumú és jóval differenciáltabb.
Pcc Monitorozás: ERSPC tanulmány A programba 182.000 férfit involváltak akiket random mód osztottak a monitor, valamint a nem monitorozandó csoportokba.
PSA vizsgálat átlagosan minden 4. évben PSA monitorozás 20%-al csökkentette a prosztata tumor okozta halálozások számát, ugyanakkor növelte az álpozitív diagnózisok arányát. Schroder et al, NEJ Med 2009.
Szabad PSA
Időtényező
Sok szabad PSA: jó jel
PETEFÉSZEK DAGANATOK
Magyarországon a petefészekrák évi 1300 új megbetegedéssel a nőgyógyászati daganatok között harmadik-negyedik a gyakoriságot tekintve, ugyanakkor ezen belül vezeti a halálozások számát. Az utóbbi években a megbetegedések további lassú emelkedést mutatnak. Ezek az adatok megfelelnek a nemzetközi megfigyeléseknek.
HE4 és CA 125 értékelése külön - külön
Anastasi és mtsai. Tumor Biol. (2010)
HE4 és CA 125 együttes mérése
Epithelialis ovarium cc. 90%-a az összes ovarium malignitásnak Differenciál diagnosztikai probléma: CA 125 specificitása és szenzitivitása nem elegendően jó Risk of Ovarian Malignancy Algorithm (ROMA) segítséget nyújthat – HE4 és CA 125 értékekkel kalkulálva Montagnana M et al. Clin Chem Lab Med 2011;49(3):521–525
A tumormarkerek gyakorlati jelentősége, alkalmazási területek „ Kockázatbecslés” „Monitorozás” „ Diagnózis felállítás” „ Prognózis felállítás” „ Alkalmazandó terápia hatékonyságának megítélése” „ Terápia várható mellékhatásainak-súlyosságának előrejelzése”
„ Posztoperatív követés” „ Terápia hatékonyságának nyomonkövetése előrehaladó kórképekben”
Tumormarkerek használata a rák diagnosztikában Markerek hasznosak lehetnek: • ismeretlen eredetű tumorok azonosításában
• benignus és malignus tumorok differenciál diagnosztikájában.
Markerek jelentősége ismeretlen eredetű tumorok azonosításában Férfiak
PSA: prosztata tumor AFP/HCG: germinális tumorok
Nők AFP/HCG: germinális tumorok
ERec/PRec: emlő daganat CA 125: kismedencei térfoglaló folyamatok
Markerek szerepe a benignus és malignus tumorok differenciál diagnosztikájában
CA 125 hasznos lehet benignus és malignus kismedencei térfoglaló folyamatok differenciál diagnosztikájában. AFP segíthet a májcirrhózis és a májrák elkülönítésében.
A tumormarkerek gyakorlati jelentősége, alkalmazási területek „ Kockázatbecslés” „Monitorozás” „ Diagnózis felállítás” „ Prognózis felállítás” „ Alkalmazandó terápia hatékonyságának megítélése” „ Terápia várható mellékhatásainak-súlyosságának előrejelzése”
„ Posztoperatív követés” „ Terápia hatékonyságának nyomonkövetése előrehaladó kórképekben”
A tumormarkereknek szerepe lehet a prognózis felállításában, ha: • a tradicionális adatoknál biztosabb eredményt adnak,
• a meglevő adatokat lényeges további eredményekkel egészítik ki, • a tradicionális irányelvek alapján elkülönített alcsoportok prognosztizálásában segítenek, • olcsóbban és egyszerűbben meghatározhatók, mint a tradicionális faktorok.
Szöveti markerek alkalmazása emlődaganat prognosztizálására ER HER2 Urokinase (uPA)
Szérum markerek szerepe a prognózis felállításában Marker CEA CA 15-3
Malignitás CRC
emlő
PSA
prosztata
CA 125
petefészek
AFP, HCG, LDH
non seminomatosus germ cell tumor NSGCT
A tumormarkerek gyakorlati jelentősége, alkalmazási területek „ Kockázatbecslés” „Monitorozás” „ Diagnózis felállítás” „ Prognózis felállítás” „ Alkalmazandó terápia hatékonyságának megítélése” „ Terápia várható mellékhatásainak-súlyosságának előrejelzése”
„ Posztoperatív követés” „ Terápia hatékonyságának nyomonkövetése előrehaladó kórképekben”
Előrejelzésre használható markerek ER és PR: hormon terápia hatékonyságának előrejelzése emlődaganatokban. HER-2: trastuzumab (Herceptin) kezelés hatékonyságának előrejelzése emlődaganatokban.
Nem kissejtes tüdőrák tirozin kináz inhibitor kezelés Azon betegek, akiknél az EGF receptor tirozin kináz doménjében specifikus mutációkat hordoztak >70%ban reagáltak a terápiára.
Azon betegek akik nem hordozták ezen specifikus mutációkat jóval ritkábban reagáltak a kezelésre.
Sharma et al. Nature Cancer Rev 2007.
K-ras szerepe az anti-EGFR terápia hatékonyságának megítélésében ASC irányelvek CRC kezelésében: •Minden olyan metasztázisos vastagbél karcinómás beteg esetében, aki anti-EGFR antitest terápiára vár, el kell végezni a K-Ras mutáció szűrést. •Amennyiben a 12-es vagy 13-as codonban mutáció mutatható ki, úgy a betegnél nem alkalmazható az anti-EGFR antitest terápia
Allegra et al, J Clin Oncol 2009.
A tumormarkerek gyakorlati jelentősége, alkalmazási területek „ Kockázatbecslés” „Monitorozás” „ Diagnózis felállítás” „ Prognózis felállítás” „ Alkalmazandó terápia hatékonyságának megítélése” „ Terápia várható mellékhatásainak-súlyosságának előrejelzése”
„ Posztoperatív követés” „ Terápia hatékonyságának nyomonkövetése előrehaladó kórképekben”
Markerek szerepe a tumorellenes terápia várható mellékhatásainak előrejelzésében Marker
TPMT UGT1A1
Drog
Mellékhatás
Thiopurinok
Csontvelő
Irinotecan
GI, csontvelő
TPMT: Thiopurin methyl transzferáz
UGT: Uridin diphosphat glucuronyl transzferáz
A tumormarkerek gyakorlati jelentősége, alkalmazási területek „ Kockázatbecslés” „Monitorozás” „ Diagnózis felállítás” „ Prognózis felállítás” „ Alkalmazandó terápia hatékonyságának megítélése” „ Terápia várható mellékhatásainak-súlyosságának előrejelzése”
„ Posztoperatív követés” „ Terápia hatékonyságának nyomonkövetése előrehaladó kórképekben”
Tumormarkerek szerepe a posztoperatív időszakban Tumor markerek bizonyos értékei alapján visszatérő, vagy metasztázisos állapotokra lehet
következtetni mielőtt az klinikailag vagy radiológiailag észlelhető lenne. Feltételezhető, hogy a visszatérő, vagy metasztatikus kórkép korai felismerése, s ezáltal az időben elkezdett terápia, növeli a túlélés esélyét.
Tumormarkerek szerepe a posztoperatív időszakban Marker
Malignitás
AFP, HCG
Germinális tumor
HCG
Trophoblasztos
CEA
CRC
CA 125
Petefészek
CA 15-3 Thyroglobulin
Emlő Pajzsmirigy (differenciált)
Kritikus kérdések A tumormarkerek folyamatos, rendszeres monitorozása valóban beváltja a hozzá fűzött reményeket? •Növeli a tünetmentes periódusok hosszát?
•Javítja az életminőséget? •Növeli a túlélést? •Csökkenti a költségeket?
A tumormarkerek gyakorlati jelentősége, alkalmazási területek „ Kockázatbecslés” „Monitorozás” „ Diagnózis felállítás” „ Prognózis felállítás” „ Alkalmazandó terápia hatékonyságának megítélése” „ Terápia várható mellékhatásainak-súlyosságának előrejelzése”
„ Posztoperatív követés” „ Terápia hatékonyságának nyomonkövetése előrehaladó kórképekben”
Gyógyszeres kezelésekre kialakuló rezisztencia megítélése a Pglikoproteinen (MDR1) és a citokróm P-450-en alapuló génpolimorfizmusok azonosításával. A betegek egyénileg (genetikailag prediszponáltan) reagálnak a gyógyszeres kezelésre és kezelés közben is kialakulhat gyógyszer-rezisztencia. Ilyen esetekben a sejtek az MDR vagy P-450 rendszer fehérjéit nagyobb mennyiségben termelik.
Vizsgáltuk, hogy az ismert MDR és CYP-450 polimorfizmusok miként állnak kapcsolatban a multidrog rezisztenciával?
•150 hematológia beteg (CML, CLL), •100 depressziós beteg, •110 thrombocyta aggregáción átesett cardiológiai beteg vizsgálatait végeztük el.
Új szérum/vizelet markerek Prosztata: PCA3, ProPSA, EPCA2 Vastagbél: TIMP1, CCSA2,3 és 4 Kissejtes tüdőrák: ProGRP
Tumormarkereké a jövő? •Gén expressziós profil •Proteomika
•Szerkezetében megváltozott DNS (mutációk, transzlokáció, metiláció) •Keringő tumor sejtek, mRNS. •„Companion diagnostics” (nemcsak onkológia: asthma, schizophrenia, stb.)
Nanomedicine Nanotechnology can change the entire healthcare scene
Riehemann et al. Angewandte Chemie Int Ed. 48, 872-897 (2009)
Összefoglalás
Soha ne alapozz gyógyítást egyetlen marker eredményeire! Ha több markert kérsz, azok egyetlen laboratóriumban, lehetőleg azonos módszerrel készüljenek! Ha a tumor kiújulását követed, csak olyan markert vizsgálj, amelyről biztosan tudod, hogy a beavatkozás előtt a szintje magas volt!
Vedd figyelembe a marker fél életidejét! Vedd figyelembe a marker kiürülését (vese, máj)! Többszörös marker vizsgálattal javíthatod a szenzitivitást és a specificitást, de biztosan növeled a költségeket. Nem speficikus markert csak akkor kérj, ha a szenzitivitása nagyon jó! Vedd figyelembe, hogy léteznek ectopiás tumorok!
