HE4 als Marker für Eierstockkrebs
Eierstockkrebs ist eine relativ gut beherrschbare bösartige Erkrankung, wenn er in einem frühen Stadium diagnostiziert wird, aber eine späte Entdeckung bedeutet fast immer eine schlechte Prognose. Forscher haben intensiv an der Identifizierung eines zuverlässigeren Biomarkers gearbeitet, um die Früherkennung sowie die Behandlung und allgemeine Krankheitsüberwachung zu unterstützen. HE4 gehört zu den am häufigsten hochregulierten Genen in epithelialen Ovarialkarzinomen auf der Grundlage von Genexpressionsprofilen. Wie später beschrieben, haben mehrere Gruppen Pionierarbeit bei der Bestimmung der Wirksamkeit von HE4 als molekularer Marker für OC geleistet.
Um die Serumkonzentration von HE4 zu messen und anschließend festzustellen, ob es als molekularer Marker für OC verwendet werden kann, war eine HE4-Nachweismethode erforderlich. Hellstrom und Kollegen konstruierten ein Gen, das für HE4 kodiert und mit Maus- oder menschlichen Ig-Fc-Domänen fusioniert ist. Mäuse wurden dann mit dem von der Maus stammenden Ig Fc-HE4-Fusionsprotein immunisiert. Die resultierenden Hybridome wurden gegen das menschliche Ig Fc-HE4-Fusionsprotein gescreent, woraufhin zwei monoklonale Antikörper erzeugt wurden, die verschiedene HE4-Epitope erkannten. Die monoklonalen Antikörper wurden dann für die Konstruktion eines doppelbestimmenden („Sandwich“-) ELISA verwendet, der erfolgreich für den Serumnachweis von HE4 eingesetzt wurde. Groß angelegte Screening-Assays zur Bewertung von Biomarkern mit Immunoassays stehen jedoch vor gewaltigen Herausforderungen, wie z. B. den Anforderungen an die Menge der Patientenproben, den Kosten für Affinitätsreagenzien und dem Arbeitsaufwand für die Vorbereitung und Anwendung dieser Reagenzien. Angesichts dieser Unzulänglichkeiten haben Scholler et al. versucht, eine neue Art von Antikörpern zu entwickeln, die diese Probleme lindern könnten. Die Autoren entwickelten die „Biokörper“ (Bbs) aus diploider Hefe, die mit rekombinanter Plasmid-DNA transformiert wurde, so dass die Bbs nach der Sekretion „bio“-tinyliert werden. Durch diesen eleganten In-vivo-Biotinylierungsmechanismus wird eine chemische Biotinylierung vermieden und die Nachweisfunktion rekombinanter Antikörper durch gerichtete Biotinylierung beibehalten. Die Forscher entwickelten Bbs für HE4 und Mesothelin, koppelten sie mit polyklonalen Antikörpern und testeten ihre Genauigkeit beim OC-Nachweis. Sie verglichen die Ergebnisse mit denen, die mit dem standardmäßigen CA-125-Doppelbestimmungs-ELISA erzielt wurden, und wiesen nach, dass der Nachweis mit den Bbs eine ähnliche Genauigkeit wie der frühere Assay aufweist, jedoch deutlich weniger Serum benötigt und wesentlich kostengünstiger ist. Die Autoren stellten fest, dass HE4 und Mesothelin beim Nachweis seröser Ovarialkarzinome effektiver sind als bei endometrioiden, klarzelligen oder muzinösen Subtypen. Angesichts der Tatsache, dass das seröse Ovarialkarzinom die häufigste Form des Ovarialkarzinoms ist und am wenigsten wahrscheinlich diagnostiziert wird, wenn es auf das Ovar beschränkt ist, haben Marker wie HE4 und Mesothelin eine große Bedeutung für die Verbesserung des OC-Managements.
In mehreren Veröffentlichungen wurde die Überlegenheit von HE4 gegenüber CA-125 als OC-Biomarker nachgewiesen. Insbesondere die Fähigkeit von HE4, gutartige Erkrankungen von bösartigen zu unterscheiden (d. h. seine Sensitivität), verschafft ihm einen Vorteil gegenüber CA-125 allein bei der OC-Erkennung. In der Tat ist die Verwendung von CA-125 zum Nachweis von OC bei prämenopausalen Frauen mit einer so geringen Sensitivität und Spezifität verbunden, dass es fast ausschließlich für die Anwendung bei postmenopausalen Fällen reserviert ist. Moore et al. gelang es, die ergänzende Wirkung von HE4 auf die Fähigkeit von CA-125 zum Nachweis von OC zu validieren, indem sie die Wirksamkeit verschiedener mutmaßlicher OC-Biomarker allein oder in Kombination untersuchten. Präoperative Serum- und Urinproben, die von mehreren Instituten gesammelt wurden, wurden untersucht, um die Werte von CA-125, löslichem Mesothelin-verwandtem Peptid, HE4, CA72-4, Aktivin, Inhibin, Osteopontin, EGF-Rezeptor und humanem epidermalen Wachstumsfaktor-Rezeptor 2 (HER2-Onkogen) bei 259 Patientinnen mit Adnexen zu bestimmen, von denen 233 für die Analyse in Frage kamen (67 invasive epitheliale OCs und 166 gutartige Ovarialneoplasmen). Als einzelner Marker hatte HE4 die höchste Sensitivität von 72,9 %, wenn die Spezifität auf 95 % festgelegt wurde. Die Kombination von CA-125 mit HE4 erreichte die höchste Sensitivität im Vergleich zu allen anderen Einzel- oder Doppelmarker-Kombinationen, und die Hinzufügung anderer Marker zum CA-125 plus HE4-Panel führte nur zu einer bescheidenen Verbesserung der Sensitivität für den OC-Nachweis. Havrilesky und Kollegen erzielten ähnliche Ergebnisse in einer unabhängigen Studie mit einer anderen Gruppe von OC-Biomarkern, die HE4, Glycodelin, Matrix-Metalloproteinase (MMP)7, SLPI, Plasminogenaktivator, Urokinase-Rezeptor (Plau-R), Mucin (MUC)1, Inhibin A, Plasminogenaktivator-Inhibitor (PAI-1) und CA-125 umfasste. Der prädiktive Wert eines einzelnen Markers und eines Mehrfachmarker-Panels wurde anhand von zwei verschiedenen Cut-off-Punkten bewertet, die mit Hilfe von ROC-Kurven (Receiver Operating Characteristic) ermittelt wurden. Der eine ist der beste Cut-off-Wert, der durch den höchsten Sensitivitäts- und Spezifitätswert bestimmt wird, der andere wird durch die Verwendung der oberen Grenze der doppelten Standardabweichung der Referenzkohorte der Studie in Übereinstimmung mit dem Clinical and Laboratory Standards Institute bestimmt. Die Autoren stellten fest, dass HE4 unter allen anderen Einzelmarkern die höchste Sensitivität bei der Erkennung von OC sowohl im Früh- (62,4-82,7 %) als auch im Spätstadium (74,6-92,5 %) aufweist, unabhängig davon, welcher Grenzwert verwendet wurde. Die Forscher führten gleichzeitig eine Pilotstudie durch, in der die Wirksamkeit eines bestimmten Biomarker-Panels (HE4 plus MMP7 plus Glycodelin) für die Überwachung von Krebserkrankungen untersucht wurde. Dieses Panel sagte in 56 % der Fälle ein Rezidiv voraus, bevor der CA-125-Wert erhöht war.
Huhtinen und Kollegen analysierten kürzlich die Serumkonzentrationen von HE4 und CA-125 bei 225 Frauen mit OC, EC, Endometriose oder gesunden Kontrollen. Die Kombination aus HE4 und CA-125 erreichte eine deutlich verbesserte Sensitivität von 92,9 % bei 95 % Spezifität im Vergleich zu HE4 (78,6 % Sensitivität) oder CA-125 (78,6 % Sensitivität) allein. Die HE4-Werte waren sowohl bei malignen Endometrium- als auch Ovarialkarzinomen erhöht, nicht jedoch bei endometriotischen Läsionen. Diese Ergebnisse liefern somit einen zusätzlichen Beweis für die komplementäre Assoziation von HE4 und CA-125 bei der Erkennung von OC. Es ist bemerkenswert, dass diese Studie die einzigartigen Fähigkeiten von HE4 und CA-125 bei der Unterscheidung von Patientinnen mit malignen Ovarialkarzinomen von solchen mit gutartigen Ovarial- oder Endometrioseerkrankungen gezeigt hat. Ein erhöhter CA-125-Wert ohne erhöhten HE4-Wert ist ein spezifischer Hinweis auf eine fortgeschrittene Endometriose oder ein Endometriom der Eierstöcke. Andererseits kann ein erhöhter HE4-Wert bei normalem CA-125 auf das Vorhandensein von Eierstockkrebs oder anderen Krebsarten, einschließlich Eierstockkrebs, hinweisen. Dong et al. stellten fest, dass HE4 einen Vorteil gegenüber CA-125 in Bezug auf die ROC-Fläche unter der Kurve (AUC) und die Sensitivität bei 100 %iger Spezifität hat, wenn Eierstockkrebs mit gesunden Kontrollen oder Frauen mit gutartigen Erkrankungen verglichen wurde. Umgekehrt war der CA-125-Test bei der ROC-AUC und der Sensitivität mit 100 % Spezifität im Vorteil, wenn Eierstockkrebs nur mit gesunden Kontrollen verglichen wurde. Dies ist auf den drastischen Unterschied (im Vergleich zu HE4) in der Expression von CA-125 bei malignen Ovarialkarzinomen im Vergleich zu gesunden Frauen zurückzuführen. Selbst in dieser Situation war der Kombinationstest aus HE4 und CA-125 immer noch besser als CA-125 allein, wenn OC mit verschiedenen Kontrollgruppen verglichen wurde.
Ein nichtinvasives Mittel zur Unterscheidung zwischen bösartigen Beckenmassen und gutartigen Läsionen ist wichtig, da etwa 20 % der Frauen irgendwann in ihrem Leben eine Ovarialzyste oder Beckenmasse entwickeln werden. Ohne geeignete Mittel zur Unterscheidung des bösartigen Potenzials dieser Tumoren wird ein beträchtlicher Teil dieser Frauen unnötig operiert. Da eine Überexpression des CA-125 bei bis zu 50 % der malignen Ovarialtumoren im Frühstadium nicht nachweisbar ist, könnten viele Frauen, die operiert werden müssen, keine adäquate Behandlung innerhalb eines akzeptablen Zeitrahmens erhalten, wenn dieses Kriterium zur Bestimmung des bösartigen Status herangezogen wird. Ein zentrales Problem, auf das Moore und Kollegen in einem kürzlich erschienenen Leitartikel hinweisen, ist die Tatsache, dass kein derzeit verwendetes bildgebendes Verfahren oder Biomarker-Assay allein in der Lage ist, OC von gutartigen Eierstockerkrankungen mit einer akzeptablen Sensitivität und Spezifität zu unterscheiden. MRT-, PET- und CT-Scans sind nützlich, um Frauen in Schichten mit niedrigem bis hohem Risiko einzuteilen, aber diese Untersuchungen sind viel zu kostspielig, um bei allen Frauen mit einer Ovarialzyste oder Beckenmasse eingesetzt zu werden. In Anbetracht der Strahlenbelastung und/oder Invasivität ist die Durchführung dieser Untersuchungen bei der asymptomatischen Bevölkerung schwer zu rechtfertigen. Da Tests auf Urin-/Serumbasis nicht invasiv und relativ kostengünstig sind, wäre es ideal, über einen Biomarker oder ein Multimarker-Panel mit ausreichender Sensitivität und Spezifität zu verfügen, um als Instrument zur OC-Risikostratifizierung zu dienen. Hochentwickelte bildgebende Verfahren könnten dann bei Patienten mit mittlerem bis hohem Risiko eingesetzt werden, die in Zentren, die auf die Behandlung von Ovarialkarzinomen spezialisiert sind, zur Behandlung ausgewählt werden. Kürzlich hat Fujirebio Diagnostics, Inc. ein solches Instrument entwickelt, das die Differentialdiagnose von pelvinen Massen erheblich verbessert. Das Kit verwendet einen HE4- und CA-125-Kombinationstest in Verbindung mit einem Algorithmus zur Berechnung des Malignitätsrisikos der Eierstöcke, um Frauen, die mit einer Beckenmasse vorstellig werden, anhand ihres Malignitätspotenzials in Gruppen einzuteilen. Das Stratifizierungskit identifizierte 91 % der Patientinnen mit epithelialem Ovarialkarzinom korrekt als Hochrisikopatientinnen, während 75 % der Frauen mit gutartigen Beckenmassen korrekt der Niedrigrisikogruppe zugeordnet wurden. Dies stellt eine erhebliche Verbesserung gegenüber der Sensitivität und Spezifität dar, die durch die Verwendung von CA-125 allein erreicht werden kann. Dieses im Handel erhältliche Kit wurde vor kurzem von der US-amerikanischen Gesundheitsbehörde FDA für die OC-Erkennung und -Überwachung in den USA zugelassen.
Obwohl sich HE4 durchweg als vielversprechende Ergänzung zu CA-125 und anderen Biomarkern für den OC-Nachweis/die OC-Diagnose erwiesen hat, müssen noch Verbesserungen vorgenommen werden, bevor ein wirksamer bevölkerungsweiter Screening-Test realisiert werden kann. Angesichts der OC-Prävalenz von nur einer von 2500 postmenopausalen Frauen in den USA würde ein akzeptabler Screening-Test eine Sensitivität von 75 % und eine Spezifität von etwa 99,7 % erfordern, um den minimal tolerierbaren positiven Vorhersagewert von 10 % für die Erkennung von OC in allen Stadien zu erreichen. Bislang hat kein einzelner Marker diesen Richtwert erreicht, und selbst die besten Multi-Marker-Panels konnten sich diesem Schwellenwert nur annähern. Es kann sinnvoll sein, ein weniger als optimal spezifisches Biomarker-Panel in definierten Gruppen mit höherem Risiko einzusetzen, um den positiven Vorhersagewert zu erhöhen. Die Kopplung eines suboptimalen Markers mit Techniken wie der transvaginalen Sonographie, die zwar invasiver und teurer ist, sollte den positiven Vorhersagewert insgesamt erhöhen.