Biochemical markers for screening of ovarian cancer

Liczba zachorowań i zgonów z powodu nowotworów w ciągu ostatnich trzech dekad gwałtownie wzrosła wśród Polek. Zachorowania wzrosły dwukrotnie – o prawie 40 tys. przypadków, natomiast towarzyszący temu zjawisku wzrost liczby zgonów ocenia się na ok. 14 tys. [1].

Największa liczba zachorowań na nowotwory w Polsce przypada na grupę wiekową 50–79 lat. Należy przy tym zauważyć, że w grupie wiekowej 25–54 lata współczynniki zachorowalności na nowotwory są wyższe u kobiet niż u mężczyzn nawet o 1,2–2 razy [1].

Według światowych i polskich rejestrów istnieje stała tendencja do wzrostu zachorowalności na raka jajnika. I tak jest ona najwyższa w Europie, natomiast najmniej przypadków tego nowotworu odnotowuje się w Afryce [2, 3]. W Polsce w 2010 r. stwierdzono 3587 przypadków zachorowań [1].

W populacji kobiet młodych (20–44 lata) rak jajnika jest trzecią – po raku piersi i szyjki macicy – przyczyną zachorowań (6%) i zgonów (9%) [1].

U Polek w 2010 r. najczęściej rejestrowany był nowotwór złośliwy piersi – 22,4%, następnie jelita grubego – 10,1%, płuca – 8,6%, trzonu macicy – 7,3%, wreszcie jajnika – 5,1% i szyjki macicy – 4,4%. Zachorowalność na raka jajnika w Polsce w 2010 r. wynosiła 11,3/105, natomiast liczony odsetkami zgonów rak jajnika był przyczyną zgonów z przyczyn nowotworowych w 6,2%, w czym wyprzedzał zgony z powodu raka szyjki macicy (4,3%).

Standaryzowany współczynnik umieralności dla raka jajnika dla 2010 r. wg Krajowego Rejestru Nowotworów wynosił 7,0/105 i przewyższa wskaźnik dla raka szyjki macicy (5,2/105) [1].

Opracowanie wykazującego wysoką czułość i swoistość badania przesiewowego, pozwalającego wykryć raka jajnika w stadium umożliwiającym skuteczne jego wyleczenie, jest jednym z ważniejszych wyzwań współczesnej medycyny.

Za markery nowotworowe uważa się substancje powstające zarówno w tkankach zmienionych nowotworowo, jak i tych zdrowych, w wyniku obecności procesu nowotworowego. Uwalniane są one do krążenia i mogą być wykrywane metodami biochemicznymi. Wśród nich znajdują się zróżnicowane pod względem chemicznym cząsteczki – najczęściej są to białka: glikoproteiny, lipoproteiny, hormony, enzymy, receptory [4, 5].

W tradycyjnym ujęciu poszukuje się w onkologii takich markerów, których zmienione stężenie w surowicy chorego pozwalałoby na wykrycie zmiany nowotworowej jeszcze w fazie przedklinicznej.

Tymczasem rak jajnika to nowotwór, który obecnie jest wykrywany i leczony w zaawansowanych klinicznie stanach. Wiąże się to z wysokim ryzykiem nawrotu i niską przeżywalnością chorych. Brak charakterystycznych objawów dla wczesnych postaci choroby jest jedną z głównych przyczyn tego, że tylko 25% raków jajnika rozpoznawanych jest w pierwszym stadium choroby wg FIGO, kiedy guz ograniczony jest do jajnika lub jajników. W pozostałej większości przypadków już w chwili rozpoznania mamy do czynienia z istnieniem przerzutów [6].

Obecnie nie są dostępne żadne testy, które spełniałyby kryteria badań skriningowych w kierunku raka jajnika.

Wśród przyczyn takiego stanu wymienia się m.in. niską czułość i swoistość dostępnych testów w wykrywaniu choroby oraz brak wystarczającej wiedzy w zakresie biologii stanów przedrakowych, których leczenie – jak np. w raku szyjki macicy – przynosiłoby wymierny efekt w postaci obniżenia śmiertelności z powodu raka jajnika [7, 8].

Obecnie w zasadzie dwa markery nowotworowe – antygen CA125 oraz białko HE4 – mają szerokie zastosowanie kliniczne i im poświęcono w niniejszym artykule najwięcej miejsca.

CA125 (MUC16) jest markerem szeroko stosowanym w praktyce klinicznej jako „złoty standard”, szczególnie w ginekologii onkologicznej, w przypadkach podejrzanych o raka jajnika [9]. To glikoproteina, z czułością określaną na 50–60% oraz swoistością sięgającą 90% w populacji kobiet we wczesnym okresie pomenopauzalnym. U pacjentek z nabłonkowym rakiem jajnika jej stężenie jest znacząco zwiększone u ok. 90% z nich [4, 7–9].

Za górną granicę normy przyjmuje się ogólnie wartość 35 U/ml. Wskazuje się jednak coraz częściej na konieczność wyróżnienia pewnych grup kobiet, dla których powyższa wartość referencyjna powinna zostać obniżona do 20–26 U/ml. Należą do nich kobiety po menopauzie i histerektomii [8, 10, 11].

Na etapie życia płodowego CA125 ulega ekspresji w tkankach pochodzących z przewodów Müllera i w pierwotnej jamie ciała. U zdrowych dorosłych stwierdza się ekspresję tego białka w błonie śluzowej kanału szyjki i jamy macicy oraz nabłonku wyścielającym jajowody. Rzadko obserwuje się jego obecność na powierzchni jajnika, chociaż stwierdza się CA125 w nabłonku torbieli inkluzyjnych jajnika [10, 11]. Występuje również w nabłonku jam ciał – osierdzia, otrzewnej, w komórkach mezotelialnych opłucnej [12].

Białko CA125 uznawane jest za jedno z najlepszych wśród markerów dla raka jajnika pod względem czułości i specyficzności, zwłaszcza w odniesieniu do postaci raka nieśluzowego. Rzadko, ale jego stężenie bywa także podwyższone w guzach o granicznej złośliwości oraz raku jasnokomórkowym.

Wykazano korelację między poziomem CA125 a stopniem zaawansowania klinicznego nowotworu i jego dojrzałością histologiczną. Jego stężenie jest znamiennie zwiększone w rakach o wysokim stopniu zaawansowania i mniej dojrzałych histologicznie.

Analiza stężeń CA125 wykorzystywana jest szeroko w celach naukowych jako element prowadzonych badań nad biologią nowotworów. Przede wszystkim jednak oznaczenie stężenia CA125, zwłaszcza seryjne, wykorzystywane jest w codziennej praktyce klinicznej jako narzędzie pomocne w różnicowaniu charakteru obserwowanych klinicznie zmian jajnika – łagodne vs złośliwe, monitorowaniu wyników chemioterapii czy wykrywaniu ewentualnych nawrotów choroby. Przyjmuje się, że zwiększenie stężenia CA125 poprzedza wystąpienie klinicznie jawnego nawrotu choroby średnio o ok. 3–4,5 miesiąca (0,4–29,5 miesiąca) [7, 13].

Obniżenie wartości CA125 po operacji cytoredukcyjnej i w czasie prowadzonej chemioterapii jest uważane za wiarygodny wskaźnik skuteczności leczenia. Zmniejszenie stężenia CA125 w ciągu 6 tygodni po operacji cytoredukcyjnej do poziomu przyjętego za normę dobrze rokuje dla powodzenia leczenia [5]. Utrzymująca się w czasie obniżona ekspresja białka CA125 po leczeniu obserwowana w seryjnych oznaczeniach prowadzonych w czasie kolejnych wizyt kontrolnych po leczeniu jest wskaźnikiem skuteczności przeprowadzonego leczenia i stabilizacji choroby [14].

W przypadku gdy po zakończeniu leczenia stężenie CA125 pozostaje zwiększone, za kryterium rozpoznania nawrotu choroby nowotworowej określa się podwojenie stężenia markera [15, 16].

Jakkolwiek opisana wcześniej wartość kliniczna oznaczania stężenia CA125 nie może być kwestionowana, obowiązuje jednak znajomość czynników ograniczających jego czułość i swoistość. Należą do nich: niska wartość diagnostyczna CA125 w wykrywaniu zmian nowotworowych na wczesnym etapie kancerogenezy oraz brak jego ekspresji w blisko 20% przypadków raka jajnika. Wreszcie obserwuje się niejako „fizjologiczne” zwiększenie stężenia CA125 w sytuacjach niepodejrzanych onkologicznie, do których należą: miesiączka, ciąża wewnątrz- i pozamaciczna, marskość wątroby, zapalenie otrzewnej, endometrioza, mięśniaki macicy, choroby zapalne miednicy (pelvic inflammatory disease – PID) [8–10].

Ponadto stężenie CA125 może zwiększać się w innych niż rak jajnika nowotworach, tj. w raku szyjki gruczołowym, raku piersi, płuc i przewodu pokarmowego.

Drugim markerem o istotnym znaczeniu w klinice raka jajnika jest HE4 (human epidydymis protein 4). To białko, którego rola fizjologiczna nie została do tej pory wyjaśniona. Wiadomo jednocześnie, że ulega ekspresji w następujących tkankach – w prostacie i najądrzu, nerce, płucach, jajowodach, komórkach endocervix oraz w śluzówce jamy ustnej i nosowej [17]. Obserwuje się również jego nadekspresję w nowotworach jajnika i w raku endometrium [9, 18, 19]. Jest obecnie uznawany za marker o wysokiej swoistości (95%) i czułości (72,9%) służący wykrywaniu wczesnych postaci raka jajnika, głównie typu surowiczego [18, 19].

Wykazano, że jego wyraźna nadprodukcja występuje w raku surowiczym – 93%, endometrialnym – blisko 100%, tymczasem w raku typu surowiczego już tylko w 50% i praktycznie jest niewykrywalna dla raków typu śluzowego (0%) [17].

Za górną granicę normy uznaje się dla HE4 stężenia o wartości równej i mniejsze niż 150 pM/l, przy czym u połowy chorych we wczesnych stadiach choroby obserwowano stężenia przekraczające 500 pM [5, 8].

W porównaniu z CA125, SMRP, CA72-4 i osteopontyną HE4 ma najwyższą czułość w wykrywaniu raka jajnika w I stopniu zaawansowania klinicznego [20].

Stężenie HE4 znacznie rzadziej ulega zwiększeniu w łagodnych zmianach w porównaniu z CA125 [21]. W przypadkach torbieli endometrialnych nie wykazano zwiększonego stężenia HE4 [8]. Ponadto potwierdzono ekspresję HE4 w zmianach nowotworowych jajnika niewykazujących ekspresji CA125 [22]. Jednoczesne oznaczenie HE4 oraz CA125 podnosi czułość badania do 76,4% przy 95-procentowej swoistości.

W zawiązku z powyższymi faktami uznano oznaczenie HE4 za metodę diagnostyczną istotnie uzupełniającą wartość oznaczenia antygenu CA125 w różnicowaniu łagodnych i złośliwych guzów miednicy mniejszej. Białko HE4 wykorzystywane jest również jako narzędzie do monitorowania odpowiedzi na leczenie i marker ułatwiający wykrycie wznowy zarówno raka jajnika, jak i raka endometrium [22].

Przyjmuje się, że biorąc pod uwagę częstość występowania raka jajnika, potencjalny test zakwalifikowany do wykrywania wczesnych postaci raka jajnika musi wykazywać wysoką czułość (> 75%) oraz bardzo wysoką swoistość sięgającą 99,6%, aby osiągać dodatnią wartość predykcyjną w granicach co najmniej 10% [6].

Porównywano skuteczność w wykrywaniu raka śluzowego, surowiczego dwóch markerów: CA125 i HE4, w wykrywaniu raka jajnika u pacjentek z podejrzanym obrazem klinicznym guzów jajnika. Próbowano znaleźć korelację między typem histologicznym i typem nabłonkowego raka jajnika – rozróżnienie wg nowego podziału raka jajnika między typem I i typem II.

Typ I raka jajnika – jest rzadziej spotykany, cechuje go najczęściej dość dobre rokowanie, wykrywany jest w niższych stopniach zaawansowania klinicznego. Charakteryzuje się powolnym wzrostem, dużą stabilnością genetyczną oraz rzadszym występowaniem przerzutów. Typ II raka jajnika rozpoznawany jest częściej i cechują go niekorzystne rokowniczo czynniki biologiczne – szybki wzrost, genetyczna niestabilność, szybkie nawroty; rozpoznanie ustalane jest najczęściej w wysokim stopniu zaawansowania [23, 24].

Najskuteczniejszym narzędziem w różnicowaniu między łagodnym i złośliwym rakiem nabłonkowym jajnika typu II okazała się kombinacja oznaczeń CA125 i HE4 (czułość 94,4% przy 75-procentowej specyficzności). Tymczasem w odniesieniu do raka jajnika typu I wyniki okazały się mniej korzystne – czułość 61,9% przy 75-procentowej specyficzności. Dla zaawansowanych postaci guzów typu II raka uzyskano czułość 100% przy 75-procentowej specyficzności. Niestety, nie udało się uzyskać analogicznych wyników w odniesieniu do rozróżnienia łagodnych i złośliwych guzów typu śluzowego [4].

Podsumowując – podkreśla się dobrą wartość diagnostyczną kombinacji oznaczenia CA125 i HE4 w diagnozowaniu zaawansowanych raków jajnika typu II, natomiast małą w odniesieniu do raków typu I w niskich stopniach zaawansowania. Takie wyniki służą również poparciu hipotezy o zróżnicowanym pochodzeniu typów raka jajnika i braku odnośnych, wystarczająco czułych i specyficznych markerów rozwoju choroby [4].

We wprowadzonym od niedawna do praktyki klinicznej algorytmie ROMA (Risk of Ovarian Malignancy Algorithm) bierze się pod uwagę oznaczenie CA125, HE4 oraz status menopauzalny kobiety. Jest to model predykcyjny, pozwalający na różnicowanie łagodnych i potencjalnie złośliwych guzów przydatków, z oceną wyrażaną jako ryzyko obecności zmiany nowotworowej.

Został on zaaprobowany przez amerykańską Agencję ds. Żywnosci i Leków (Food and Drug Administration – FDA) do zastosowania jako narzędzie dyskryminujące grupę pacjentek, którą należy skierować na leczenie do ośrodka dysponującego wyszkoloną kadrą chirurgów onkologów i ginekologów, gwarantujących optymalny zabieg cytoredukcyjny [4, 22].

Wskaźnik ROMA nie powinien być wykorzystywany jako narzędzie diagnostyczne u kobiet leczonych wcześniej z powodu nowotworu, będących obecnie w trakcie chemioterapii i u młodych kobiet, poniżej 18. roku życia.

W Stanach Zjednoczonych FDA dopuściło również test nazwany OVA1 do identyfikowania chorych z rakiem jajnika jeszcze przed wdrożeniem procedur operacyjnych. Składa się on z oznaczenia pięciu białek: CA125, apolipoproteiny A1, transtyretyny, β2-mikroglobuliny i transferryny.

Już wcześniej opisywano obniżenie ekspresji transtyretyny i lipoproteiny A1 w raku jajnika [25, 26]. Uważa się, że powyższy proces może być odzwierciedleniem reakcji gospodarza na obecność guza. W innych badaniach potwierdzono brak zmian w stężeniu apolipoproteiny A1 u pacjentów z nowotworem piersi czy jelita oraz brak zmian w stężeniu transtyretyny w surowicy chorych na raka prostaty i piersi [27].

Transtyretyna jest nośnikiem tyroksyny i trijodotyroniny, ułatwia również transport retinolu przez oddziaływanie z białkiem wiążącym retinol. Transgeniczne myszy pozbawione transtyretyny miały znacząco zmniejszone stężenie retinolu i białka wiążącego retinol, co korelowało ze wzrostem ryzyka zainicjowania kancerogenezy w jajniku [28, 29].

Wynik testu OVA1 otrzymywany za pomocą specjalnie skonstruowanego programu komputerowego interpretowany jest jako wysokie ryzyko zmiany nowotworowej przy wyniku równym 5 dla kobiet przed menopauzą i 4,4 dla pacjentek pomenopauzalnych, z czułością 92,5% i swoistością 42,8% [30].

Wyzwaniem diagnostycznym pozostaje poszukiwanie markerów o wysokiej czułości i swoistości charakterystycznych dla raka o typie śluzowym i dla guzów granicznych.

W przypadku złośliwych guzów nienabłonkowych oznaczanie takich markerów, jak: α-fetoproteina (AFP), gonadotropina kosmówkowa (hCG), dehydrogenaza mleczanowa (LDH) czy inhibina, służy raczej różnicowaniu oraz monitorowaniu pacjentek w trakcie leczenia i po leczeniu niż jest narzędziem w potencjalnym skriningu tych nowotworów [8].

Piśmiennictwo

1. Wojciechowska U, Didkowska J, Zatoński W. Nowotwory złośliwe w Polsce

w 2010 roku. Warszawa 2012.

2. GLOBOCAN 2008 (IARC), Section of Cancer Information. http://globocan.

iarc.fr

3. Markowska A. Epidemiologia i etiopatogeneza raka jajnika. W: Zarys

ginekologii onkologicznej. Markowska J, Mądry R (red.). Tom II. Termedia,

Poznań 2012.

4. Rein BJ, Gupta S, Dada R, et al. Potential markers for detection and

monitoring of ovarian cancer. J Oncol 2011; 2011: 475983.

5. Kowalska M, Kamińska J. Markery nowotworowe. W: Zarys ginekologii

onkologicznej. Markowska J, Mądry R (red.). Tom II. Termedia, Poznań 2012.

6. Badgwell D, Bast RC Jr. Early detection of ovarian cancer. Dis Markers

2007; 23: 397-410.

7. Nowak-Markwitz E, Spaczyński M. Nowotwory jajnika, jajowodu

i otrzewnej. W: Praktyczna ginekologia onkologiczna. Podręcznik dla

lekarzy. Spaczyński M, Nowak-Markwitz E, Kędzia W (red.). Wyd. Wielkopolskie

Towarzystwo Onkologii Ginekologicznej. Klinika Onkologii Ginekologicznej

Uniwersytetu Medycznego im. Karola Marcinkowskiego

w Poznaniu, Poznań 2012.

8. Nowak-Markwitz E. Biochemiczne marker nowotworowe. Praktyczna

Ginekologia Onkologiczna. Podręcznik dla lekarzy. W: Praktyczna ginekologia

onkologiczna. Podręcznik dla lekarzy. Spaczyński M, Nowak-

-Markwitz E, Kędzia W (red.). Wyd. Wielkopolskie Towarzystwo Onkologii

Ginekologicznej. Klinika Onkologii Ginekologicznej Uniwersytetu

Medycznego im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu, Poznań 2012.

9. Sarojini S, Tamir A, Lim H, et al. Early detection biomarkers for ovarian

cancer. J Oncol 2012; 2012: 709049.

10. Duffy MJ, Bonfrer JM, Kulpa J, et al. CA125 in ovarian cancer: European

group on tumor markers guidelines for clinical use. Int J Gynecol Cancer

2005; 15: 679-91.

11. Bon GG, Kenemans P, Verstraeten R, et al. Serum tumor marker immunoassays

in gynecology: establishment of reference values. Am J Obstet

Gynecol 1996; 174: 107-14.

12. Gupta D, Lis CG. Role of CA125 in predicting ovarian cancer survival –

a review of the epidemiological literature. J Ovarian Res 2009; 2: 13.

13. Manyś G, Mardas M. Nadzór po leczeniu raka jajnika. W: Zarys ginekologii

onkologicznej. Markowska J, Mądry R (red.). Tom II. Termedia,

Poznań 2012.

14. Bast RC Jr, Badgwell D, Lu Z, et al. New tumor markers: CA125 and beyond.

Int J Gynecol Cancer 2005; 15 Suppl 3: 274-81.

15. Hall M, Rustin G. Recurrent ovarian cancer: when and how to treat. Curr

Oncol Rep 2011; 13: 459-71.

16. Rustin GJ. What surveillance plan should be advised for patients in

remission after completion of first-line therapy for advanced ovarian

cancer? Int J Gynecol Cancer 2010; 20 Suppl 2: 27-8.

17. Drapkin R, von Horsten HH, Lin Y, et al. Human epididymis protein 4

(HE4) is a secreted glycoprotein that is overexpressed by serous and

endometrioid ovarian carcinomas. Cancer Res 2005; 15: 2162-9.

18. Montagnana M, Danese E, Giudici S, et al. HE4 in ovarian cancer: from

discovery to clinical application. Adv Clin Chem 2011; 55: 1-20.

19. Scholler N, Crawford A, Sato A, et al. Bead-based ELISA for validation

of ovarian cancer early detection markers. Clin Cancer Res 2006; 12:

2117-24.

20. Moore RG, Brown AK, Miller MC, et al. The use of multiple novel tumor

biomarkers for the detection of ovarian carcinoma in patients with

a pelvic mass. Gynecol Oncol 2008; 108: 402-8.

21. Escudero JM, Auge JM, Filella X, et al. Comparison of serum human

epididymis protein 4 with cancer antigen 125 as a tumor marker in patients

with malignant and nonmalignant diseases. Clin Chem 2011; 57: 1534-44.

22. Simmons AR, Baggerly K, Bast RC Jr. The emerging role of HE4 in

the evaluation of epithelial ovarian and endometrial carcinomas. Oncology

(Williston Park) 2013; 27: 548-56.

23. Kurman RJ, Shih IeM. The origin and pathogenesis of epithelial ovarian

cancer: a proposed unifying theory. Am J Surg Pathol 2010; 34: 433-43.

24. Nowak-Markwitz E, Spaczyński M. Rak jajnika – nowe spojrzenie na pochodzenie

i histogenezę. Ginekol Pol 2012; 88: 454-7.

25. Mählck CG, Grankvist K. Plasma prealbumin in women with epithelial

ovarian carcinoma. Gynecol Obstet Investig 1994; 37: 135-40.

26. Kuesel AC, Kroft T, Préfontaine M, Smith IC. Lipoprotein(a) and CA125

levels in the plasma of patients with benign and malignant ovarian disease.

Int J Cancer 1992; 52: 341-6.

27. Zhang Z, Bast RC Jr, Yu Y, et al. Three biomarkers identified from serum

proteomic analysis for the detection of early stage ovarian cancer. Cancer

Res 2004; 64: 5882-90.

28. van Bennekum AM, Wei S, Gamble MV, et al. Biochemical basis for depressed

serum retinol levels in transthyretin-deficient mice. J Biol Chem

2001; 276: 1107-13.

29. Roberts D, Williams SJ, Cvetkovic D, et al. Decreased expression of retinol-

binding proteins is associated with malignant transformation of

the ovarian surface epithelium. DNA Cell Biol 2002; 21: 11-9.

30. Muller CY. Doctor, should I get this new ovarian