HE4 munasarjasyövän merkkiaineena
Munasarjasyöpä on varhaisessa vaiheessa diagnosoituna suhteellisen hyvin hoidettavissa oleva pahanlaatuinen sairaus, mutta myöhäisvaiheen toteaminen merkitsee lähes aina huonoa ennustetta. Tutkijat ovat työskennelleet tarmokkaasti sellaisen luotettavamman biomarkkerin löytämiseksi, joka auttaisi varhaisessa havaitsemisessa sekä hoidon ja taudin yleisessä seurannassa. HE4 kuuluu geeniekspressioprofiilien perusteella epiteeliperäisissä munasarjakarsinoomissa yleisimmin ylössäätyneisiin geeneihin. Kuten myöhemmin kuvataan, useat ryhmät ovat olleet edelläkävijöinä määrittelemässä HE4:n tehokkuutta OC:n molekyylimarkkerina.
Voidaksemme mitata HE4:n seerumipitoisuutta ja sen jälkeen määrittää, voitaisiinko sitä hyödyntää OC:n molekyylimarkkerina, tarvittiin HE4:n osoitusmenetelmä. Hellstrom ja kollegat konstruoivat geenin, joka koodaa HE4:ää fuusioituneena hiiren tai ihmisen Ig Fc-domeeneihin. Hiiret immunisoitiin sitten hiiren Ig Fc-HE4-fuusioproteiinilla. Näin saadut hybridoomat seulottiin ihmisestä peräisin olevaa Ig Fc-HE4-fuusioproteiinia vastaan, minkä jälkeen tuotettiin kaksi monoklonaalista vasta-ainetta, jotka tunnistivat eri HE4-epitooppeja. Monoklonaalisia vasta-aineita käytettiin sitten kaksoismääritteisen (”sandwich”) ELISA-testin rakentamiseen, jota on käytetty menestyksekkäästi HE4:n osoittamiseen seerumista. Laajamittaisiin seulontatesteihin biomarkkereiden arvioimiseksi immunomäärityksillä liittyy kuitenkin pelottavia haasteita, kuten potilasnäytteen määrään liittyvät vaatimukset, affiniteettireagenssien kustannukset sekä näiden reagenssien valmistamiseen ja käyttöön tarvittava työmäärä. Näiden puutteiden vuoksi Scholler et al. pyrkivät kehittämään uudenlaisen vasta-ainetyypin, joka voisi lievittää näitä haasteita. Kirjoittajat kehittivät ”biokehot” (Bbs) diploidisesta hiivasta, joka oli muunnettu rekombinanttiplasmidi-DNA:lla siten, että Bbs:t erittyessään ”bio”-tinyloidaan. Tämän tyylikkään in vivo -biotinylaatiomekanismin ansiosta kemiallista biotinylaatiota vältetään ja rekombinanttivasta-aineiden havaitsemistehtävä säilyy suunnatun biotinylaation avulla. Tutkijat kehittivät Bbs:t HE4:lle ja mesoteliinille, yhdistivät ne polyklonaalisiin vasta-aineisiin ja testasivat niiden tarkkuutta OC:n havaitsemisessa. He vertasivat tuloksia tuloksiin, jotka saatiin käyttämällä vakiomuotoista CA-125-kaksoismääritteistä ”sandwich”-ELISA-menetelmää, ja osoittivat, että havaitseminen Bbs:ien avulla tuotti samanlaisen tarkkuuden kuin edellinen määritys, mutta vaati huomattavasti vähemmän seerumia ja oli huomattavasti kustannustehokkaampaa. Kirjoittajat havaitsivat, että HE4 ja mesoteliini ovat tehokkaampia seroottisten munasarjojen pahanlaatuisten kasvainten kuin endometrioidisten, kirkassoluisten tai mukiinisten alatyyppien havaitsemisessa. Kun otetaan huomioon, että seroosisoluinen OC on yleisin OC-muoto ja että se diagnosoidaan epätodennäköisimmin, kun se rajoittuu munasarjaan, HE4:n ja mesoteliinin kaltaisilla merkkiaineilla on suuri merkitys OC:n hoidon parantamisen kannalta.
Monissa julkaisuissa on osoitettu HE4:n paremmuus CA-125:een verrattuna OC:n biomarkkerina. Erityisesti HE4:n kyky erottaa hyvänlaatuiset sairaudet pahanlaatuisista sairauksista (eli sen herkkyys) antaa sille etulyöntiaseman pelkkään CA-125:een verrattuna OC:n havaitsemisessa. CA-125:n käyttö OC:n havaitsemiseen premenopausaalisilla naisilla liittyykin niin heikkoon herkkyyteen ja spesifisyyteen, että sitä käytetään lähes yksinomaan postmenopausaalisissa tapauksissa. Moore ja muut onnistuivat validoimaan HE4:n täydentävän vaikutuksen CA-125:n kykyyn havaita OC arvioitaessa erilaisten oletettujen OC-biomarkkereiden tehokkuutta yksin tai yhdessä. Useista eri laitoksista kerätyt preoperatiiviset seerumi- ja virtsanäytteet seulottiin CA-125:n, liukoisen mesoteliiniin liittyvän peptidin, HE4:n, CA72-4:n, aktiviinin, inhibiinin, osteopontinin, EGF-reseptorin ja ihmisen epidermaalisen kasvutekijän reseptori 2:n (HER2-onkogeeni) pitoisuuksien määrittämiseksi 259:ltä potilaalta, joilla oli adnexaalisia kasvaimia ja joista 233:aa voitiin käyttää analyysiin (67 invasiivista epiteliaalista OC:aa ja 166:aa munasarjojen hyvänlaatuista kasvainta). Yksittäisenä merkkiaineena HE4:n herkkyys oli suurin, 72,9 %, kun spesifisyys oli 95 %. CA-125:n ja HE4:n yhdistelmällä saavutettiin korkein herkkyys verrattuna kaikkiin muihin yksittäisiin merkkiaineisiin tai kahden merkkiaineen yhdistelmiin, ja muiden merkkiaineiden lisääminen CA-125:n ja HE4:n yhdistelmään paransi herkkyyttä OC:n havaitsemisessa vain vähän. Havrilesky ja kollegat saivat samankaltaisia tuloksia riippumattomassa tutkimuksessa, jossa käytettiin toista OC-biomarkkeriryhmää, johon kuuluivat HE4, glykodeliini, matriksin metalloproteinaasi (MMP)7, SLPI, plasminogeeniaktivaattori, urokinaasireseptori (Plau-R), mukiini (MUC)1, inhibiini A, plasminogeeniaktivaattorin inhibiittori (PAI-1) ja CA-125. Yksittäisen merkkiaineen ja usean merkkiainepaneelin ennustearvoa arvioitiin käyttämällä kahta erilaista raja-arvoa, jotka määritettiin vastaanottimen toimintaominaiskäyrillä (ROC), joista toinen oli paras raja-arvo, joka määritettiin suurimman herkkyys- ja spesifisyysarvon perusteella, ja toinen raja-arvo, joka määritettiin käyttämällä kliinisten ja laboratorionormien instituutin (Clinical and Laboratory Standards Institute) mukaisesti tutkimuksen viitekohortin standardipoikkeaman kaksinkertaisen standardipoikkeaman ylärajaa. Kirjoittajat totesivat, että HE4:llä on kaikista muista yksittäisistä merkkiaineista suurin herkkyys sekä varhaisen (62,4-82,7 %) että myöhäisen (74,6-92,5 %) OC:n havaitsemisessa riippumatta siitä, mitä raja-arvoa käytettiin. Tutkijat tekivät samanaikaisesti pilottitutkimuksen, jossa arvioitiin tietyn biomarkkeripaneelin (HE4 plus MMP7 plus glykodeliini) tehokkuutta OC:n seurannassa. Tämä paneeli ennusti uusiutumisen ennen CA-125:n kohoamista 56 %:ssa tapauksista.
Huhtinen ja kollegat analysoivat hiljattain HE4:n ja CA-125:n seerumipitoisuuksia 225 naisella, joilla oli OC, EC, endometrioosi tai terveitä kontrolleja. HE4:n ja CA-125:n yhdistelmällä saavutettiin huomattavasti parempi herkkyys 92,9 % 95 %:n spesifisyydellä verrattuna joko HE4:ään (78,6 % herkkyys) tai CA-125:een (78,6 % herkkyys) yksinään. HE4-pitoisuudet olivat koholla sekä endometriumin että munasarjojen pahanlaatuisissa kasvaimissa, mutta eivät endometrioottisissa leesioissa. Nämä tulokset tarjoavat siten lisätodisteita HE4:n ja CA-125:n täydentävästä yhteydestä OC:n toteamisessa. On huomionarvoista, että tämä tutkimus osoitti HE4:n ja CA-125:n ainutlaatuiset kyvyt erottaa toisistaan potilaat, joilla on munasarjojen pahanlaatuinen kasvain, ja potilaat, joilla on hyvänlaatuisia munasarjojen tai endometriumin tiloja. Kohonnut CA-125 ilman HE4:n kohoamista viittaa erityisesti pitkälle edenneeseen endometrioosiin tai munasarjojen endometrioomaan. Toisaalta kohonnut HE4 ja normaali CA-125 voivat viitata joko munasarjasyöpään tai muun tyyppisiin syöpiin, mukaan lukien EC. Dong ym. totesivat, että HE4:llä on CA-125:een verrattuna etulyöntiasema ROC-käyrän alapuolella (AUC) ja herkkyys 100 prosentin spesifisyydellä, kun munasarjasyöpää verrattiin terveisiin kontrolleihin tai hyvänlaatuisia sairauksia sairastaviin naisiin. Sitä vastoin CA-125-määrityksellä oli etu ROC-AUC-arvossa ja herkkyydessä 100 prosentin spesifisyydellä, kun munasarjasyöpää verrattiin vain terveisiin kontrolleihin. Tämä johtuu siitä, että CA-125:n ilmentyminen munasarjojen pahanlaatuisissa kasvaimissa ja terveissä naisissa eroaa jyrkästi (suhteessa HE4:ään). Jopa tässä tilanteessa HE4:n ja CA-125:n yhdistelmämääritys oli edelleen parempi kuin pelkkä CA-125, kun OC:tä verrattiin eri kontrolliryhmiin.
Ei-invasiivinen keino pahanlaatuisten lantion massojen ja hyvänlaatuisten leesioiden erottamiseksi toisistaan on tärkeä, kun otetaan huomioon, että noin 20 prosentille naisista kehittyy munasarjakysta tai lantion massa jossain vaiheessa elämäänsä. Ilman riittäviä keinoja näiden kasvainten pahanlaatuisuuden erottamiseksi huomattava osa näistä naisista joutuu tarpeettomaan leikkaukseen. Koska CA-125:n yliekspressiota ei voida havaita jopa 50 prosentissa varhaisvaiheen munasarjojen pahanlaatuisista kasvaimista, jos tällaista kriteeriä käytetään pahanlaatuisuuden määrittämiseen, monet naiset, jotka tarvitsevat leikkauksen, eivät välttämättä saa asianmukaista hoitoa hyväksyttävässä ajassa. Keskeinen huolenaihe, johon Moore ja kollegat viittaavat tuoreessa pääkirjoituksessaan, on se, että mikään tällä hetkellä käytössä oleva kuvantamistekniikka tai biomarkkerimääritys ei yksinään kykene erottamaan munasarjojen hyvänlaatuisia sairauksia hyvänlaatuisista munasarjasairauksista hyväksyttävällä herkkyydellä ja spesifisyydellä. Magneetti-, PET- ja tietokonetomografiatutkimukset ovat käyttökelpoisia luokiteltaessa naisia matalan ja korkean riskin ryhmiin, mutta nämä tutkimukset ovat aivan liian kalliita, jotta niitä voitaisiin käyttää kaikkien naisten kohdalla, joilla on munasarjakysta tai lantionpohjan massa. Kun otetaan huomioon säteilyaltistus ja/tai invasiivisuus, näiden tutkimusten tekemistä oireettomalle väestölle on vaikea perustella. Koska virtsaan/seerumiin perustuvat määritykset ovat ei-invasiivisia ja suhteellisen edullisia, olisi ihanteellista, että käytettävissä olisi biomarkkeri tai monimarkkeripaneeli, jolla olisi riittävä herkkyys ja spesifisyys ja jota voitaisiin käyttää OC-riskin stratifiointiin. Kehittyneitä kuvantamistekniikoita voitaisiin sitten käyttää keskisuuren tai suuren riskin potilailla, jotka sijoitetaan hoitoon munasarjakarsinooman hoitoon erikoistuneisiin keskuksiin. Fujirebio Diagnostics, Inc. on hiljattain kehittänyt tällaisen työkalun, joka parantaa merkittävästi lantion massojen erotusdiagnostiikkaa. Pakkauksessa käytetään HE4- ja CA-125-yhdistelmämääritystä yhdistettynä munasarjojen pahanlaatuisuusriskin algoritmilaskentaan, jonka avulla lantionpohjan massan saaneet naiset voidaan luokitella ryhmiin pahanlaatuisen potentiaalin perusteella. Stratifikaatiosarja tunnisti 91 prosenttia potilaista, joilla oli epiteliaalinen munasarjasyöpä, oikein pahanlaatuisen kasvaimen riskiryhmään, kun taas 75 prosenttia naisista, joilla oli hyvänlaatuinen lantion kasvain, luokiteltiin asianmukaisesti matalan riskin ryhmään. Tämä merkitsee merkittävää parannusta verrattuna herkkyyteen ja spesifisyyteen, jotka saavutetaan pelkän CA-125:n käytöllä. Yhdysvaltain lääkevalvontaviranomainen FDA on hiljattain hyväksynyt tämän kaupallisesti saatavilla olevan sarjan käytön OC:n havaitsemiseen ja seurantaan Yhdysvalloissa.
Vaikka HE4 on johdonmukaisesti osoittanut olevansa lupaava CA-125:n ja muiden biomarkkereiden täydennykseksi OC:n havaitsemisessa/diagnostiikassa, parannuksia on tehtävä, ennen kuin tehokas koko väestön kattava seulontatesti voidaan toteuttaa. Kun otetaan huomioon, että OC:n esiintyvyys on vain yksi 2500:sta vaihdevuosien jälkeisessä vaiheessa olevasta naisesta Yhdysvalloissa, hyväksyttävän seulontatestin herkkyys olisi oltava 75 % ja spesifisyys noin 99,7 %, jotta saavutettaisiin 10 %:n positiivinen ennustearvo OC:n havaitsemiseksi kaikissa vaiheissa. Yksikään yksittäinen merkkiaine ei ole tähän mennessä saavuttanut tätä raja-arvoa, ja jopa parhaat monimerkkiainepaneelit ovat pystyneet vain lähestymään tätä raja-arvoa. Positiivisen ennustearvon nostamiseksi voi olla järkevää käyttää vähemmän kuin optimaalisesti spesifistä biomarkkeripaneelia määritellyissä korkeamman riskin ryhmissä. Jos epäoptimaalinen merkkiaine yhdistetään tekniikoihin, kuten transvaginaaliseen ultraäänitutkimukseen, vaikka se onkin invasiivisempi ja kalliimpi, sen pitäisi lisätä yleistä positiivista ennustearvoa.