Онкомаркёры

Опухолевые маркеры это молекулы с разными характеристиками. Они могут быть полезными в дифференциальной диагностике, например, при новообразованиях, которые могут быть вызваны клетками разного гистогенеза и особенно, когда определяется метастатическое поражение без выявленного первичного очага, например, NSE при раке легкого, СА 15.3 – при раке молочной железы.

Главная цель диагностических методов в онкологии – более раннее выявление опухоли, до клинических проявлений. Опухоль – это не изолированный узелок, а вершина айсберга, который зреет в организме десятилетиями и состоит из множества дефектных клеток на разных стадиях трансформации. По мере старения организма, увеличения мутагенной нагрузки и ослабления механизмов репарации растет число дефектных клеток.

Трансформированная опухолевая клетка обладает набором из нескольких фенотипических признаков: самообеспечение митогенными стимулами, способна избегать апоптоза, способность к индукции ангиогенеза, неограниченная репликация, способность к инвазии и метастазированию. Генетические дефекты могут быть разными, и конкретные сочетания дают молекулярный профиль.

Опухоль является источником множества веществ, которые не являются строительным материалом человека, или веществами, обнаруживаемых в количествах нехарактерных для нормы. Открыто много разнообразных антигенов, ассоциированных с ростом и развитием опухоли. Это антигены – компоненты опухолевых клеток измененные по структуре или экспрессии относительно нормальных клеток организма. Некоторые антигены имеют несколько названий. Их определение дает дополнительную информацию о наличии, отсутствии опухолевого процесса, помогает оценить эффективность терапии, помогает контролировать заболевание.

В настоящее время выделяют 5 групп антигенов, связанных с опухолями:

Дифференцировочные тканеспецифические антигены – это наиболее распространенная группа антигенов, которые имеются в нормальных тканях и гиперсекретированы на опухолевых клетках. Это меланомные антигены MART–1 / Melan-А, gp75, тирозиназа и белки, вовлеченные в синтез меланина.

Мутированные антигены (опухольспецифические) экспрессируются только на опухолевых клетках. Это мутантные антигены, экспрессируемые клетками с повреждениями ДНК. Например, антигены связанные с перестройкой генов иммуноглобулинов при В-клеточных лимфомах, В- катенин, СДК4, р53 и другие.

Немутированные эмбриональные белки, присутствуют на ранних стадиях развития эмбриона и отсутствующие у взрослой особи, они вновь могут появиться при некоторых опухолях. Это онкофетальные антигены, им принадлежит важная роль в опухолевом росте. В фетальных тканях эти антигены присутствуют в виде полипептидов, затем их гены утрачивают свою активность и их синтез прекращается, а в опухолевых клетках повторно активизируются гены. Однако, в отличие от фетальных тканей, онкофетальные антигены являются гликопротеинами. Это происходит в результате посттрансляционного гликозилирования фетальных белков. Они обеспечивают опухолевым клеткам повышенный метаболизм. Например, РЭА, который обнаруживается в пищеварительном тракте, поджелудочной железе и печени на 2-6 неделе гистогенеза и присутствует при раке толстой кишки, легких, молочной железы.

Антигены вирусного происхождения – этот тип антигенов характерен для вирусиндуцированных опухолей. Например, антигены Е, G, Е7 папилломавирусов, ассоциированных с раком шейки матки.

Раково-тестикулярные антигены (неоантигены), которые в норме проявляются в эмбриогенезе, а затем исчезают. Большинство в норме экспрессируются в сперматогониях, в плаценте. Белки этой группы характерны для большинства типов опухолей различного гистогенеза. К ним относят представителей нескольких десятков семейств белков, являющихся чаще всего транскрипционными факторами: MAGE, RAGE, GAGE, SSX, LAGE/NY-ESO-1 и другие. В опухолевых клетках раково-тестикулярные гены экспрессируются гетерогенно. Функция белковых продуктов известна лишь для некоторых из них. Так, показано участие членов семейства MAGE-A в предотвращении клеточной дифференцировки, а также участие продукта гена GAGE-7 в предотвращении Fas-опосредованного пути апоптоза. Наличие в опухолевых клетках мРНК раково-тестикулярных антигенов ассоциирована с прогрессированием опухоли и высоким метастатическим потенциалом. Экспрессия раково-тестикулярных генов часто кластеризована, гены экспрессируются опухолевыми клетками в разных сочетаниях и с разной частотой.

Гены, кодирующие раково-тестикулярные антигены, существуют в виде мультигенных семейств в Х-хромосоме и в соматических клетках, они не экспрессируют из-за метилирования нуклеотидных оснований, а повторное появление их может быть из-за гипометилирования генома.

ДНК-маркеры. Некоторое количество ДНК-маркеров попадает в кровь, мочу, в сок поджелудочной железы, в слюну, в мокроту при раке легких Несмотря на малое количество опухолевой ДНК современные высокочувствительные методы способны ее обнаруживать.

Опухолевые маркеры должны отвечать в практической онкологии нескольким требованиям:

· быть селективно связанными с опухолевым ростом;

· их концентрация в сыворотке крови должна коррелировать с размером опухолей;

· должны обнаруживаться до клинического проявления рецидивов;

· к ним не должно быть рецепторов на клетках не опухолевых.

Однако до настоящего времени не существует маркеров, полностью отвечающих перечисленным требованиям. Диагностическая значимость известных маркеров различается, что связано с их различной специфичностью и чувствительностью. Несмотря на то, что известно несколько десятков молекул, претендующих на роль маркеров, только несколько из них имеют практический интерес. Основным применением опухолевых маркеров является мониторинг течения заболевания, а также эффективности хирургического лечения, радио-, химио-, или гормонотерапии. Основной интерес представляет динамика уровня маркера, а не единичное количественное определение маркера. Скорость возрастания позволяет делать заключение о прогрессирования заболевания, о метастазировании.

РЭА – гликопротеин 175-200 кДа, содержит до 60% углеводов, имеет 6 доменных детерминант. У эмбриона вырабатывается в тканях пищеварительного тракта и определяется в сыворотке крови плода. После рождения ребенка синтез РЭА подавляется, у взрослых обнаруживается в ничтожных количествах за счет небольшого его синтеза в кишечнике, печени, поджелудочной железе.

Пригоден для скрининга группы риска развития рака желудочно кишечного тракта, аденокарцином.. Содержание РЭА коррелирует со стадией опухолевого роста, послеоперационный уровень коррелирует с продолжительностью безрецидивного периода и степенью выживаемости. Падение уровня РЭА свидетельствует об уменьшении объема опухоли. Вторичный подъем уровня РЭА предполагает наличие рецидивов или метастазов.

AFP (альфа-фетопротеин) - гликопротеин 70 кДа, 4% углеводов, сходен с альбумином, имеет 7 эпитопов, обладает способностью связывать эстрогены. При беременности вырабатывается клетками желточного мешка, затем печенью, органами желудочно-кишечного тракта плода. Обнаруживается в сыворотке плода с 4 недели беременности с максимальным уровнем между 12 и 16 неделями, затем уровень падает. В материнской сыворотке обнаруживается на 32 – 36 неделях. К году у ребенка уровень существенно падает.

Имеет несколько клинических применений: во-первых, мониторинг течения и эффективности терапии первичной гепатоцеллюлярной карциномы, во-вторых – выявление пороков плода с целью выявления дефектов нервной трубки и брюшной стенки, а также определения синдрома Дауна и мониторинга состояния плода в течение беременности.

СА 19-9 - сиалированный антиген, используют с целью диагностики карциномы поджелудочной железы. Гликопротеин около 1000 кДа. Обнаруживается в эпителии желудочно-кишечного тракта плода. Вырабатывается клетками карциномы поджелудочной железы, реже опухолей желудка. Повышается при карциноме поджелудочной железы, может быть повышен при раке желудка, воспалительных процессах желудочно-кишечного тракта и печени. Как онкомаркер не обладает высокой специфичностью, поэтому не пригоден для скринингового обследования.

СА 72-4 - гликопротеин 400 кДа, обнаруживается в эпителиальных клетках плода. Высокоспецифичный маркер для диагностики карциномы желудка. При дифференциации с доброкачественным заболеванием желудочно-кишечного тракта рекомендуется применение совместно с РЭА. При метастазировании чувствительность повышается.

СА 15- 3 - относится к высокомолекулярным гликопротеинам муцинового типа с молекулярной массой 300 кДа. Этот антиген возникает из мембран клеток карциномы молочной железы. Он определяется на эпителии секретирующих клеток и в секретах. Увеличивается на поздних стадиях развития опухолей яичников, шейки матки. Динамика уровня маркера представляет больший интерес, чем единичное значение уровня маркера. При рецидивах или метастазах рост концентрации СА 15- 3 может опережать появление клинических симптомов на 6-9 месяцев. Исследование важно в дифференциальной диагностике рака молочной железы и доброкачественной мастопатии.

SCC ( антиген плоскоклеточной карциномы ) применяют в качестве маркёра первого порядка для мониторинга течения заболевания и эффективности терапии при плоскоклеточной карциноме шейки матки, носоглотки, уха, пищевода и лёгких.

СА 125 - маркёр первого порядка для диагностики, мониторинга течения заболевания и эффективности терапии при серозных карциномах яичника. Высокомолекулярный гликопротеин 200-1000 кДа. СА 125 присутствует в нормальной ткани эндометрия и в серозной и муцинозной жидкости матки. Он не проникает в кровоток за исключением случаев разрушения природных барьеров. У больных с первой стадией рака яичников содержание маркера не отличается от контроля, но при последующих стадиях заболевания уровни СА 125 значительно повышаются.

Данный тест имеет невысокую специфичность, двукратное повышение уровня в крови СА 125 имеет достоверное указание на наличие рака яичников. Снижение уровня маркера говорит о благоприятном прогнозе и хорошей реакцией на лечение. СА 125 незначительно повышается при беременности, аутоиммунных заболеваниях, гепатите, циррозе печени.

PSA (простата-специфический антиген) имеет два основных применения в клинической практике: во-первых для мониторинга течения и эффективности терапии карциномы простаты; во-вторых, для мониторинга состояния пациентов с гипертрофией простаты в целях как можно более раннего обнаружения карциномы простаты. РSА – физиологический экскреторный продукт простаты, гликопротеин 34 кДа. По функции это протеаза, уменьшающая вязкость спермы. Содержится в цитоплазме эпителиальных клеток против протоков простаты. Обнаруживается также в ткани нормальной простаты.

У здоровых мужчин в сыворотке в норме до 4 нг/мл. В сыворотке PSA содержится в 2-х формах: свободной и связанной с различными антипротеазами. Свободная форма составляет 10% от общего количества, 90% связана с альфа-1-антихимотрипсином и доступна для лабораторного определения. Небольшая часть связана с альфа-2-макроглобулином и недоступна для исследования, так как находится внутри комплекса. Свободная и связанная фракции составляют общий PSA. Рекомендован для скринингового обследования мужчин старше 50 лет, на ранней стадии может быть диагностирован рак.

Нейронспецифическая енолаза (НСЕ) используется для диагностики эффективности терапии мелкоклеточной карциномы легких. Фермент углеводного обмена. В норме обнаружен в нейронах, эритроцитах, тромбоцитах. Граница нормы не выше 12,5 нг/мл. Повышенный уровень обнаруживается у больных мелкоклеточной карциномой легких, нейробластомах. Повышена концентрация может быть при доброкачественных заболеваниях легких.

Хорионический гонадотропин человека (ХГЧ) определяют при ранней диагностики беременности, для мониторинга эффективности терапии и диагностики рецидивов трофобластических опухолей карцином яичника или плаценты, хориоаденом. Чувствительность 100%. ХГЧ - гликопротеиновый гормон, димер, состоит из двух субъединиц α и β. α-субъединица идентична α-субъединице лютеинизирующего и фолликулостимулирующего гормонов, а также тиреотропина гипофиза. β-субъединица уникальна, поэтому для точной оценки уровня ХГЧ используют тесты на β-субъединицу гормона.

В первом триместре беременности ХГЧ обеспечивает синтез прогестерона и эстрогенов, необходимых для поддержания беременности, желтым телом яичника. ХГЧ действует на желтое тело подобно лютеинизирующему гормону, т.е. поддерживает его существование. Это происходит до тех пор, пока комплекс плод-плацента не приобретет способность самостоятельно формировать необходимый гормональный фон. Действуя на плаценту, ХГЧ стимулирует выработку эстриола и прогестерона. У плода мужского пола ХГЧ стимулирует клетки Лейдинга, синтезирующие тестостерон, необходимый для формирования половых органов по мужскому типу.

В сыворотке крови взрослых мужчин и небеременных женщин содержание ХГЧ составляет 5 мЕед/мл. Повышение его уровня является признаком наличия злокачественной опухоли.

Наибольшее количество ХГЧ вырабатывается при хорионэпителиоме - высокозлокачественная опухоль. Может быть повышено содержание у больных раком легкого, новообразованиях желудочно-кишечного тракта, раке органов мочеполовой системы, раке толстой и прямой кишки, матки, тератоме яичника.

Таблица 1. Характеристики некоторых опухолевых маркеров

Маркер, м.м.,кД	Биохимические свойства	Использование в клинике
АФП, 70 СА 125, 200 СА 15.3, 250 СА 72.4, 48 СА 19.9, 1000 РЭА, 180 ХГЧ, 36 НСЕ, 87 ПСА, 36 SCC, 45	Гликопротеин, 4% углеводов, значительная гомология с альбумином Муцин, идентифицированный с помощью МКА ---- ----- ---- Гликопротеин Гликопротеин, несущий детерминанту группы крови Lewis-a Семейство гликопротеинов, 45 – 60 % углеводов Гликопротеиновый гормон, бета-субъединица Димер энзима энолазы Гликопротеиновая сериновая протеаза Гликопротеиновая фракция антигена Т 4	Диагноз и мониторинг первичного рака печени, герминогенных опухолей Мониторинг рака яичника, прогноз после химиотерапии Мониторинг рака молочной железы Мониторинг рака желудка Мониторинг рака поджелудочной железы Мониторинг ЖКТ и других аденокарцином Диагноз и мониторинг герминогенных опухолей, хориокарциномы и др. Прогноз герминогенных опухолей Мониторинг мелкоклеточного рака легкого, нейробластом. Диагноз, скрининг и мониторинг рака простаты. Мониторинг плоскоклеточных карцином

10. ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ ЛАБОРАТОРНЫХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

Воспроизводимость результатов это соответствие результатов определений в одном и том же материале. Она определяется степенью разброса результатов. Воспроизводимость определяют на разных уровнях концентрации – нормальном и патологическом. Это позволяет более полно характеризовать воспроизводимость метода на всем диапазоне измеряемых концентраций. Чем меньше коэффициент вариации, тем выше воспроизводимость результатов, получаемых тем или иным методом.

Правильность результатов – это соответствие среднего значения результатов повторных определений одного и того же материала должной величины. Правильность метода определяется правильностью результатов, полученных этим методом, и зависит от наличия систематических погрешностей метода, которые могут быть обусловлены рядом причин: неспецифичностью метода или неправильным способом построения калибровочной кривой, использованием калибровочного материала недостаточной степени чистоты, неправильной постановкой холостой пробы и т.д.

Статистическим критерием правильности является средняя арифметическая и степень ее отклонения от должного значения. Правильность результатов зависит от способа добавки анализируемого вещества, от способа смешивания проб, от возможности сравнения данного метода с другими, что позволяет определить общую систематическую погрешность метода. Оптимальным для этих целей является применение референтного (эталонного) метода. Референтный метод служит для сравнения методов при оценке аналитической надежности унифицированных и других методов.

Правильность метода оценивается на всем диапазоне измеряемых концентраций, поэтому рекомендуется исследовать образцы с низкими, нормальными и повышенными концентрациями вещества. Сравнение методов можно проводить на контрольном материале и на биологическом, полученном от больных и здоровых людей.

Специфичность – это способность метода измерять лишь тот компонент или те компоненты, для определения которых он предназначен. Низкая специфичность приводит к получению неправильных результатов.

Чувствительность – определяется способностью выявлять наименьшие различия между двумя концентрациями исследуемого вещества. Нижний предел чувствительности метода – это концентрация исследуемого вещества, которая соответствует наименьшему результату определения, статистически достоверно отличающемуся от показателей холостой пробы. Нижний предел чувствительности метода может быть охарактеризован количественно.

Допустимые погрешности результатов лабораторных исследований – общая погрешность результатов анализа, получаемая количественными аналитическими методами, зависит от систематической погрешности, характеризующей неправильность, и случайной погрешности, характеризующей вариацию (разброс). Для выявления допустимой погрешности должна быть установлена вариация метода, что позволяет реально оценить разброс результатов, получаемых тем или иным методом.