Squamous cell carcinoma antigen (SCC) in diagnostics and monitoring treatment of patients with cervical cancer

Krótka historia antygenu raka płaskonabłonkowego
Historia antygenu raka płaskonabłonkowego (SCC) rozpoczęła się w 1977 r., po opublikowaniu przez Kato H, Torigoe T i wsp. w piśmie Cancer artykułu Radioimmunoassay for tumor antigen of human cervical squamous cell carcinoma, a w 1979 r. Tumor antigen of human cervical squamous cell carcinoma. Po prawie 30 latach od tych publikacji wiemy o antygenie SCC dużo, ale kolejne badania i odkrycia dostarczają ciągle nowych informacji o charakterze i funkcji antygenu.
Antygen raka płaskonabłonkowego (ang. squamous cell carcinoma antygen, SCC, SCCA) jest jednym z licznych markerów (antygenów) towarzyszących nowotworom (tumor associated antygen, TAA). Są to substancje produkowane zarówno przez komórki zdrowe, jak i nowotworowe, w zależności od wielkości stężenia mogą wskazywać na możliwość istnienia procesu nowotworowego [1, 2].
W 1977 r. Kato i Torigoe wyizolowali z raka szyki macicy antygen towarzyszący guzowi, który nazwali TA-4. Antygen miał masę cząsteczkową 48 kDa i należał do rodziny glikoprotein. Jego obecność stwierdzono zarówno w komórkach raka, jak i w surowicy krwi. Badania wykazały, że antygen towarzyszący TA-4 jest obecny zarówno w surowicy kobiet zdrowych, jak i chorujących na raka szyjki macicy. Różnice dotyczyły jedynie aktywności antygenu, przy czym w surowicy krwi kobiet niechorujących na raka szyjki macicy była ona bardzo niska [3–8].
W dalszych badaniach wykazano, że antygen TA-4 nie jest związkiem jednorodnym. Składa się z 14 izoform (podfrakcji), które po umieszczeniu w polu elektrycznym dzielą się na frakcję kwaśną i obojętną. Izoformy obojętne wykrywane są w zdrowej tkance nabłonkowej i w niskich stężeniach w surowicy krwi. U osób chorujących na raka płaskonabłonkowego stwierdza się zarówno izoformy obojętne, jak i kwaśne, przy czym w surowicy krwi osób chorych wyraźnie wzrasta aktywność izoform kwaśnych.
Mimo odkrycia antygenu towarzyszącego rakowi płaskonabłonkowemu szyjki macicy nadal poszukiwano bardziej specyficznego markera, który identyfikowałby w większym stopniu płaskonabłonkowe komórki nowotworowe, niż sam nabłonek płaski. Ten sam zespół badaczy, który w 1977 r. odkrył antygen TA-4, wyizolował z przerzutów raka szyjki macicy do wątroby, antygen o większej swoistości dla tego nowotworu niż wcześniej odkryty antygen TA-4. Nazwano go antygenem raka płaskonabłonkowego (SCC). Potwierdzono później obecność tego antygenu w cytoplazmie komórkowej w badaniach immunohistochemicznych [3–5, 7].
Antygen raka płaskonabłonkowego (SCCA) jest jedną z 14 znanych izoform antygenu TA-4 i należy do izoform kwaśnych. Taki charakter chemiczny pokrywa się z wcześniejszą obserwacją, że kwaśne izoformy są charakterystyczne dla raka płaskonabłonkowego, a ich brak lub bardzo niskie stężenie występuje u osób zdrowych. SCC ma ciężar cząsteczkowy identyczny jak TA-4, 48 kD, jest również glikoproteiną, a zawartość reszt węglowodanowych w cząsteczce wynosi zaledwie 0,6%. Informacja genetyczna o budowie antygenu SCC jest zakodowana na chromosomie 18 (18q21.3). Okres półtrwania SCC w krwiobiegu wynosi niecałe 20 min. Do znaczenia tego czasu powrócimy w dalszej części tekstu. Biochemicznie antygen raka płaskonabłonkowego należy do grupy inhibitorów proteaz serynowych (serpin), a jego DNA wykazuje w 80% homologię z innymi inhibitorami tej grupy. Proteazy serynowe są enzymami hydrolizującymi wiązania peptydowe białek, głównie wewnątrzkomórkowych, co prowadzi do rozpadu białek na krótsze łańcuchy peptydowe i utraty przez białka biologicznych właściwości. Swoją aktywność proteazy serynowe zawdzięczają bardzo aktywnej reszcie seryny 195 [4, 9]. SCC, pełniąc rolę inhibitora tych enzymów, uniemożliwia hydrolizę białka.
Podobnie jak antygen TA-4, również antygen SCC nie jest jednorodny. Występuje w dwóch izoodmianach: SCCA1 i SCCA2. Obie formy SCCA są kodowane przez geny znajdujące się na tym samym chromosomie (18q21.3), a geny obu izoform są identyczne w 92%.
Wiemy, że SCC jest wolnym antygenem krążącym we krwi, który do obiegu jest biernie uwalniany przez komórki nabłonka płaskiego. Skoro antygen jest obecny w surowicy, to można było oznaczyć jego stężenie, aktywność osoczową. Problem pojawił się w momencie próby określenia, która wartość antygenu SCC jest jeszcze normą, a która już patologią. W światowym piśmiennictwie było wiele propozycji norm dla SCC. W licznych badaniach uzyskiwano bardzo szeroki przedział wartości: od 1,5 do 5,0 ng/ml. Uzyskane wartości trudno jednak było uznać za satysfakcjonujące, ponieważ różne były kryteria doboru osób badanych i techniki wykorzystywane do oceny poziomu antygenu. Od pewnego czasu przyjmuje się za normę stężenia antygenu SCC na poziomie 2–2,50 ng/ml (te przedziały wartości uzyskiwała większość badaczy). Przykładem mogą tu być badania Fontana i wsp., którzy ustalili górną granicę normy na poziomie 2,5 ng/ml. Należy jednak w tym miejscu zaznaczyć, że przyjęcie sztywnej normy jest niemożliwe – część chorych z rakiem płaskonabłonkowym ma niskie stężenia antygenu SCC w surowicy, poniżej przyjętej górnej granicy normy pomimo toczącego się procesu chorobowego. I odwrotnie – nie każdy przypadek z wysokim stężeniem SCC dowodzi obecności choroby nowotworowej [10–13].
Średnia czułość aktywności antygenu raka płaskonabłonkowego w badaniach diagnostycznych, nie biorąc pod uwagę dokładnej lokalizacji raka, wahała się na podstawie analiz w granicach 0,19–0,78. Swoistość antygenu jest najwyższa w raku szyjki macicy i wynosi 0,75–0,98, w zależności od badania. W innych lokalizacjach raka płaskonabłonkowego jest niższa i nie przekracza najniższej czułości w raku szyjki macicy. Należy wspomnieć, że poziom czułości i swoistości w oznaczeniach antygenu SCC może mieć także związek ze stopniem zaawansowania klinicznego raka płaskonabłonkowego i wielkością populacji komórek nowotworowych w momencie wykonywania pomiaru. Znaczenie ma także czułość testów wykorzystywanych do oceny aktywności antygenu SCC [6, 14–18].
Zastanawiano się nad znaczeniem zwiększonego stężenia SCC dla przeżywalności komórek raka płaskonabłonkowego. Suminamii i wsp. wykazali, że antygen SCCA1 in vitro wpływa hamująco na proces apoptozy, co może mieć swoje przełożenie w warunkach in vivo [19, 20]. Potwierdzałoby to wcześniejsze teorie, że SCC jako inhibitor proteaz serynowych ma swój udział w hamowaniu procesu apoptozy. Co za tym idzie – wzrost ekspresji tego antygenu w sytuacji rozwoju raka płaskonabłonkowego może wpływać na rozwój choroby, osiągane wyniki leczenia i niepowodzenia terapeutyczne. Dowiedziono także roli nadmiernej ekspresji SCCA1 w hamowaniu lub osłabianiu apoptozy indukowanej przez TNF-alfa (tumor necrosis factor), komórki NK (natural killer) i leki przeciwnowotworowe. Murakami i wsp. badali rolę antygenu raka płaskonabłonkowego 1 i 2 (SCCA1, SCCA2) w zapobieganiu śmierci komórki raka płaskonabłonkowego, poddanej działaniu promieniowania jonizującego, dowodząc, że obie izoformy SCCA ułatwiają przetrwanie napromienianym komórkom rakowym, wpływając na białka apoptotyczne [15, 19–21].
Znaczenie i rola antygenu raka płaskonabłonkowego najlepiej poznano w raku szyjki macicy. W licznych badaniach wykazano, że antygen raka płaskonabłonkowego można wykorzystać w monitorowaniu raków płaskonabłonkowych o innym umiejscowieniu niż szyjka macicy. Dowiedziono przydatności tego markera w rakach płaskonabłonkowych głowy i szyi, przełyku, płuc oraz pochwy. Równocześnie zmusiło to badaczy do stwierdzenia, że antygen raka płaskonabłonkowego jest kolejnym antygenem towarzyszącym nowotworowi (TAA) i nie można go uznać za antygen swoisty tylko dla raka szyjki macicy. Dodatkowym dowodem na to, że antygen SCC może być uznany tylko za kolejny TAA jest jego zwiększona aktywność również w niezłośliwych nowotworach głowy i szyi oraz w licznych chorobach nienowotworowych. Przykładem takich chorób jest łuszczyca, zapalenia nieswoiste niezakaźne tkanki płucnej, czy choroby nerek. Wspólnym elementem łączącym te choroby z rakiem płaskonabłonkowym jest udział w procesie patologicznym tkanki nabłonkowej [6, 14, 15, 22, 23].

Miejsce i rola antygenu raka płaskonabłonkowego w raku szyjki macicy
Jak już wspomniano, najwięcej badań i analiz dotyczących antygenu SCC przeprowadzano na materiale obejmującym raka szyjki macicy. Nie dziwi więc fakt, że przede wszystkim dla tego nowotworu znane są wskazania i wytyczne, dotyczące przydatności oceny aktywności antygenu SCC w codziennej praktyce klinicznej. Kato i Torigoe wykazali, że stężenie markera SCC koreluje ze stopniem zaawansowania raka szyjki macicy. W 80% surowic krwi kobiet chorych na raka szyjki macicy wykazali oni zwiększoną aktywność antygenu SCC, w tym we wszystkich przypadkach raków wysoko zaawansowanych [5, 9, 24, 25].
Wraz ze wzrostem stopnia zaawansowania klinicznego rośnie stężenie w surowicy wolnego krążącego antygenu SCC. W I stopniu zaawansowania raka szyjki macicy wg klasyfikacji FIGO podwyższone stężenie antygenu SCC stwierdza się w ok. 30% przypadków, w II stopniu w ok. 50%, w IV natomiast w ponad 90% przypadków. Istnieją dwie sytuacje, gdy stężenie antygenu SCC jest tylko w części zależne od stopnia zaawansowania. Jest to sytuacja naciekania raka szyjki macicy na naczynia krwionośne i obecność przerzutów raka szyjki macicy w węzłach chłonnych.
Jednym z wielu problemów jest odpowiedź na pytanie, kiedy oznaczać poziom antygenu SCC u chorych na raka szyjki macicy. Basta i wsp. nie stwierdzili zależności stężenia antygenu SCC przed rozpoczęciem leczenia z późniejszą oceną efektu terapii i rokowaniem. Prawie 20-letnia obserwacja chorych na raka szyjki macicy w Katedrze Onkologii i Klinice Onkologii Ginekologicznej we Wrocławiu zaprzecza temu stwierdzeniu. Oznaczenie stężenia antygenu SCC przed rozpoczęciem leczenia może posłużyć do oceny wczesnych i odległych wyników leczenia chorych na raka szyjki macicy, ponieważ:
1) do 72–144 godz. po radykalnym zabiegu operacyjnym spada poziom SCC do lub poniżej wartości przyjętej za normę. Do tych danych należy jednak podejść z pewną ostrożnością. Wiemy, że okres półtrwania antygenu SCC w organizmie wynosi niecałe 20 min. Uwzględniając czas potrzebny na obieg antygenu we krwi, ewentualne zmiany biochemiczne, jakim antygen może podlegać we krwi, w wątrobie czy nerkach, biorąc także pod uwagę wydolność tych organów, trudno nie odnieść wrażenia, że przy 20-minutowym czasie półtrwania czas spadku poziomu SCC do wartości normy nie powinien być dłuższy niż 24–48 godz. Należałoby więc oczekiwać istotnego obniżenia stężenia antygenu SCC we krwi najpóźniej w 2. dobie po radykalnym zabiegu operacyjnym [3, 6, 13, 15–17, 24–26];
2) znajomość stężenia antygenu SCC przed i po zabiegu operacyjnym pozwala na wczesną ocenę jego radykalności. Przy utrzymującym się podwyższonym stężeniu SCC można się zastanawiać, czy zabieg był nieradykalny, czy może istnieje dodatkowe ognisko raka poza obszarem resekcji;
3) po radioterapii lub radio-chemioterapii normalizacja stężenia antygenu SCC trwa dłużej, ok. 14–21 dni od zakończenia leczenia. Jest to częściowo spowodowane opóźnieniem oczekiwanych efektów radykalności tego typu leczenia (czyli zabicia komórek nowotworowych energią jonizującą bądź skojarzoną radio-chemioterapią);
4) późna ocena stężenia antygenu SCC pozwala na monitorowanie odległych efektów leczenia i ewentualnej progresji choroby. Warunkiem prowadzenia takiego monitoringu jest wykonanie oznaczenia poziomu antygenu SCC przed rozpoczęciem leczenia;
5) wzrost aktywności antygenu SCC stwierdzany w kolejnych badaniach może wyprzedzić kliniczne i radiologiczne objawy nawrotu choroby o 2–5 mies. [3, 6, 13, 15–17, 24–26].
Przydatność oceny stężenia antygenu raka płaskonabłonkowego (SCC) w codziennej praktyce klinicznej wyznacza czułość i swoistość testów, o czym wspomniano przy opisie historii odkrycia antygenu. Tendencje w światowych badaniach zajmujących się odpowiedzią na pytanie, jaka aktywność antygenu SCC w osoczu jest jeszcze normą, a jaka już patologią również przedstawiono kilka akapitów wcześniej.


Użyteczność i przydatność oznaczeń stężenia antygenu SCC u chorych na raka szyjki macicy
Nasze badania nad przydatnością antygenu raka płaskonabłonkowego w monitorowaniu efektów leczenia chorych na raka szyjki macicy miały swój początek w 1989 r. Do analizy zakwalifikowano 163 pacjentki, z których 118 nie było leczonych, a pozostałe 45 chorych było operowanych. Badania miały charakter prospektywny. Tab. 1. pokazuje liczbę przypadków w poszczególnych stopniach zaawansowania klinicznego wg FIGO.
Każda z chorych grupy osób nieleczonych uprzednio miała oceniany poziom antygenu SCC przed rozpoczęciem terapii. Czułość oznaczenia, przy przyjętej normie SCC 2 ng/ml, wyniosła 66,1%, przy czym w I stopniu zaawansowania – 47,8%, a w II stopniu zaawansowania – 79,4%. W dalszych analizach za poziom odcięcia przyjęto 5 ng/ml. Różnice wykazane w I stopniu zaawansowania klinicznego nie były znamienne statystycznie (tab. 2.).
Wśród 45 chorych na raka szyjki macicy, które przeszły uprzednio zabieg operacyjny, średnie stężenie antygenu SCC wynosiło: w 0 stopniu zaawansowania 0,94 ng/ml, a I stopniu zaawansowania 1,67 ng/ml.
Czułość oznaczeń antygenu SCC rosła więc wraz z zaawansowaniem raka szyjki macicy (co potwierdza obserwacje innych badaczy), a stężenie antygenu SCC w surowicy krwi chorych, które uprzednio operowano, było niższe niż u kobiet w tym samym stopniu zaawansowania, niepoddanych jeszcze leczeniu.
Pojawiło się pytanie, czy stężenie antygenu SCC może mieć znaczenie w ocenie rokowania chorych na raka szyki macicy. Grupę 118 chorych z rakiem szyjki macicy, którym określono poziom antygenu SCC przed podjęciem leczenia, poddano analizie po 5 i 10 latach od zakończenia leczenia. Uzyskane wyniki obrazuje ryc. 1.
Wnioski z 5-letniej obserwacji:
• poziom antygenu SCC u chorych na raka szyjki macicy koreluje z przebiegiem choroby;
• rokowanie chorych na raka szyjki macicy zależy do początkowego stężenia SCC w surowicy [29, 30].
Powyższe wyniki potwierdzono w kolejnej analizie, w której zbadano losy chorych 10 lat po leczeniu.


Wnioski końcowe
Dowiedziono, że rokowanie chorych na raka szyjki macicy ma związek z początkowym poziomem antygenu SCC, które to stężenie koreluje ze stopniem zaawansowania klinicznego choroby. Badania potwierdziły, że antygen raka płaskonabłonkowego może być dobrym markerem w monitorowaniu efektów leczenia chorych na raka szyjki macicy.


Krótki czas półtrwania antygenu SCC pozwala analizować liczne oznaczenia poziomu SCC wykonane w krótkich odstępach czasu, co ma znaczenie w ocenie radykalności zabiegu operacyjnego (jego efektywności).
Wzrost stężenia antygenu SCC po leczeniu radykalnym może wyprzedzić kliniczne i radiologiczne objawy wznowy raka szyjki macicy o 2–5 mies.
Należy zaznaczyć, że badanie stężenia antygenu SCC jest w pełni akceptowe przez chore, m.in. z powodu łatwego dostępu do materiału diagnostycznego (surowica krwi) i niewielkiego obciążenia wynikającego z samej procedury pobrania krwi do badania.


Piśmiennictwo
1. Kordek R, Jassem J, Krzakowski M, Jeziorski A. Onkologia. Podręcznik dla studentów i lekarzy. Medical Press, Warszawa 2003.
2. Jakóbisiak M. Immunologia. Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 2000; 3: 34.
3. Kato H, Torigoe T. Radioimmunoassay for tumor antigen of human cervical squamous cell carcinoma. Cancer 1977; 40: 1621-8.
4. Kato H, Suehiro Y, Morioka H, Torigoe T, Myoga A, Sekiguchi K, Ikeda I. Heterogeneous distribution of acidic TA-4 in cervical squamous cell carcinoma: immunohistochemical demonstration with monoclonal antibodies. Jpn J Cancer Res 1987; 78: 1246-50.
5. Kato H, Morioka H, Tsutsui H, Aramaki S, Torigoe T. Value of tumor-antigen (TA-4) of squamous cell carcinoma in predicting the extent of cervical cancer. Cancer 1982; 50: 1294-6.
6. Ueda G, Inoue Y, Yamasaki M, et al. Immunohistochemical demonstration of tumor antigen TA-4 in gynecologic tumors. Int J Gynecol Pathol 1984; 3: 291-8.
7. Lachowicz MA. Antygen raka płaskonabłonkowego (SCCAg) u chorych z rakiem krtani. Praca doktorska. Akademia Medyczna w Białymstoku.
8. Maciejewska H, Osmola K, Lewandowski L. Antygen SCC-Ag w diagnostyce i monitorowaniu raka błony śluzowej jamy ustnej. Współcz Onkol 1999; 3: 118-19.
9. Stryer L. Biochemia. Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 1999; 234, 236, 240, 246, 247, 252.
10. Bolli JA, Doering DL, Bosscher JR, Day TG Jr, Rao CV, Owens K, Kelly B, Goldsmith J. Squamous cell carcinoma antigen: clinical utility in squamous cell carcinoma of the uterine cervix. Gynecol Oncol 1994; 55: 169-73.
11. Crombach G, Wurz H, Kreienberg R. Evaluation of SCC antigen as a tumor marker for cervical cancer: A cooperative study of the GTMG. Tumor Marker Oncol 1988; 3: 59-63.
12. Gocze PM, Vahrson HW, Freeman DA. Serum levels of squamous cell carcinoma antigen and ovarian carcinoma antigen (CA125) inpatients with benign and malignant diseases of the uterine cervix. Oncology 1994; 51: 430-4.
13. Kornafel J. Antygen raka płaskonabłonkowego (SCC) w nowotworach narządów płciowych kobiet. Nowotwory 1994; 44: 44-51.
14. Kornafel J. Znaczenie wybranych antygenów nowotworowych w rozpoznawaniu, prognozowaniu i monitorowaniu przebiegu klinicznego raka szyjki macicy. Rozprawa habilitacyjna, AM, Wrocław 1989.
15. Markowska J (red.). Rak szyjki macicy. Wyd. Lekarskie PZWL, Warszawa 1999.
16. Avall-Lundqvist EH, Sjovall K, Nilsson BR, Eneroth P. Prognostic significance of pretreatment serum levels of squamous cell carcinoma antigen and CA125 in cervical carcinoma. Eur J Cancer 1992; 28: 1695-703.
17. Bae SN, Namkoong SE, Jung JK. Prognostic significance of pretreatment squamous cell carcinoma antigen in squamous cell carcinoma of the uterine cervix. Gynecol Oncol 1997; 64; 418-24.
18. Brioschi PA, Bischof P, Delafosse C. Squamous cell carcinoma antigen (SCC-Ag) values related to clinical outcome of pre-invasive and invasive cervical carcinoma. Int J Cancer 1991; 47: 376-9.
19. Suminami Y, Nagashima S, Vujanovic NL, Hirabayashi K, Kato H, Whiteside TL. Inhibition of apoptosis in human tumour cells by the tumour-associated serpin, SCC antigen-1. Br J Cancer 2000; 82: 981-9.
20. Suminami Y, Nagashima S, Murakami A, et al. Suppression of a squamous cell carcinoma (SCC)-related serpin, SCC antigen, inhibits tumor growth with increased intratumor infiltration of natural killer cells. Cancer Res 2001; 61: 1776-80.
21. Murakami A, Suminami Y, Hirakawa H, Nawata S, Numa F, Kato H. Squamous cell carcinoma antigen suppresses radiation-induced cell death. Br J Cancer 2001; 84: 851-8.
22. Markowska J (red.). Onkologia ginekologiczna. Urban&Partner, Wrocław 2002; 114-16.
23. Kulpa J. Krążące markery nowotworowe w diagnostyce chorób nowotworowych. Terapia 1996; 4/7: 19-24.
24. Kornafel J, Błaszczyk J, Kornafel D. Diagnostic value of serum squamous cell carcinoma antigen (SCC-Ag) levels in uterine cervix cancer patients, Anticancer Research, Abstracts of the Fifth International Conference of Anticancer Research, October 17-22, Corfu, 1995; 1811, 1452.
25. Kornafel J, Błaszczyk J, Kornafel D. Prognostication of the uterine cervix cancer treatment results with pretreatment serum squamous cell carcinoma. (SCC-Ag) concentration, Abstracts, Tumor Markers: From Biology to Therapy, October 13-15, Athens 1995; 22.
26. Kato H, Morioka H, Tsutsui H, Aramaki S, Torigoe T. Value of tumor-antigen (TA-4) of squamous cell carcinoma in predicting the extent of cervical cancer. Cancer 1982; 50: 1294-6.

Adres do korespondencji
prof. dr hab. med. Jan Kornafel
Katedra Onkologii i Klinika Onkologii Ginekologicznej
Akademia Medyczna
pl. Hirszfelda 12
53-413 Wrocław
tel. +48 71 368 93 91
e-mail: klinika.onk.gin@dco.com.pl