HE4 als marker voor eierstokkanker
Eierstokkanker is een relatief goed beheersbare kwaadaardigheid wanneer de diagnose in een vroeg stadium wordt gesteld, maar ontdekking in een laat stadium leidt bijna altijd tot een slechte prognose. Onderzoekers hebben hard gewerkt aan de identificatie van een betrouwbaardere biomarker om te helpen bij de vroege opsporing, alsmede bij de behandeling en de algemene monitoring van de ziekte. HE4 behoort tot de meest frequent geüpreguleerde genen in epitheliale ovariumcarcinomen op basis van genexpressieprofielen. Zoals later beschreven, hebben verschillende groepen baanbrekend werk verricht bij het bepalen van de doeltreffendheid van HE4 als moleculaire merker voor OC.
Om de serumconcentratie van HE4 te meten en vervolgens te bepalen of het als moleculaire merker voor OC kon worden gebruikt, was een HE4-detectiemethode nodig. Hellstrom en collega’s construeerden een gen dat codeert voor HE4, versmolten met menselijke of muis Ig Fc-domeinen. Muizen werden vervolgens geïmmuniseerd met het muis-afgeleide Ig Fc-HE4 fusie-eiwit. De resulterende hybridoma’s werden gescreend tegen het menselijke Ig Fc-HE4 fusie-eiwit, waarna twee monoklonale antilichamen werden gegenereerd die verschillende HE4 epitopen herkenden. De monoklonale antilichamen werden vervolgens gebruikt voor de constructie van een dubbel-determinante (‘sandwich’) ELISA, die met succes is gebruikt voor de serumdetectie van HE4. Grootschalige screeningassays voor de evaluatie van biomarkers met immunoassays worden echter geconfronteerd met ontzagwekkende uitdagingen, zoals de vereiste hoeveelheid patiëntenmonster, de kosten van affiniteitsreagentia en de hoeveelheid werk die vereist is bij de voorbereiding en het gebruik van deze reagentia. In het licht van deze tekortkomingen hebben Scholler et al. getracht een nieuw type antilichaam te ontwikkelen dat deze uitdagingen zou kunnen verlichten. De auteurs ontwikkelden de “biobodies” (Bbs) uit diploïde gist, getransformeerd met recombinant plasmide-DNA, zodanig dat de Bbs na uitscheiding “bio”-gettinyleerd zouden worden. Als gevolg van dit elegante in vivo biotinyleringsmechanisme wordt chemische biotinylering vermeden en blijft de detectierol van recombinante antilichamen door gerichte biotinylering behouden. De onderzoekers ontwikkelden bbs voor HE4 en mesothelin, koppelden deze aan polyklonale antilichamen, en testten de nauwkeurigheid ervan bij OC-detectie. Zij vergeleken de resultaten met die welke werden verkregen met de standaard CA-125 sandwich-ELISA en toonden aan dat detectie met behulp van de Bbs een vergelijkbare nauwkeurigheid opleverde als de vorige test, maar aanzienlijk minder serum vergde en aanzienlijk kosteneffectiever was. De auteurs stelden vast dat HE4 en mesotheline doeltreffender zijn bij de opsporing van sereuze ovariummaligniteiten dan die van endometrioïde, heldercellig of mucineuze subtypes. Aangezien serous cell OC de meest voorkomende vorm van OC is en de minste kans heeft om te worden gediagnosticeerd wanneer het beperkt blijft tot de eierstok, hebben merkers zoals HE4 en mesotheline sterke implicaties voor de verbetering van het beheer van OC.
Verschillende publicaties hebben de superioriteit van HE4 ten opzichte van CA-125 als een OC biomarker aangetoond. Met name het vermogen van HE4 om goedaardige van maligne aandoeningen te onderscheiden (d.w.z. de gevoeligheid) geeft het een voordeel ten opzichte van CA-125 alleen bij de opsporing van OC. Het gebruik van CA-125 voor de opsporing van OC bij premenopauzale vrouwen gaat namelijk gepaard met een dermate lage sensitiviteit en specificiteit dat het bijna uitsluitend voor toepassing bij postmenopauzale gevallen wordt gebruikt. Moore et al. slaagden erin het aanvullende effect van HE4 op het vermogen van CA-125 om OC op te sporen te valideren door de doeltreffendheid van verschillende, vermeende OC biomarkers, alleen of in combinatie, te beoordelen. Preoperatieve serum- en urinemonsters, verzameld bij meerdere instituten, werden gescreend om de niveaus van CA-125, oplosbaar mesotheline-gerelateerd peptide, HE4, CA72-4, activine, inhibine, osteopontine, EGF receptor, en humane epidermale groeifactor receptor 2 (HER2 oncogen) te bepalen bij 259 patiënten met adnexale massa’s, waarvan er 233 in aanmerking kwamen voor analyse (67 invasieve epitheliale OC’s en 166 goedaardige ovarium neoplasma’s). Als afzonderlijke marker had HE4 de hoogste sensitiviteit van 72,9% wanneer de specificiteit op 95% werd gesteld. De combinatie van CA-125 met HE4 bereikte de hoogste gevoeligheid in vergelijking met alle andere enkelvoudige markers of dubbel-marker combinaties, en de toevoeging van andere markers aan het CA-125 plus HE4 panel gaf slechts een bescheiden verbetering in gevoeligheid voor OC detectie. Havrilesky en collega’s verkregen soortgelijke resultaten in een onafhankelijke studie van een andere groep OC-biomarkers, die HE4, glycodeline, matrix metalloproteïnase (MMP)7, SLPI, plasminogeen activator, urokinase receptor (Plau-R), mucine (MUC)1, inhibine A, plasminogeen activator inhibitor (PAI-1), en CA-125 omvatte. De voorspellende waarde van het enkelvoudige marker- en meervoudige markerpanel werd beoordeeld met gebruikmaking van twee verschillende afkappunten die werden bepaald met behulp van receiver operating characteristic (ROC)-curven, waarbij het ene de beste afkappunt was, zoals bepaald door de hoogste sensitiviteits- plus specificiteitswaarde, en het andere werd bepaald met gebruikmaking van de bovengrens van tweemaal de standaardafwijking van het referentiecohort van de studie overeenkomstig het Clinical and Laboratory Standards Institute. De auteurs stelden vast dat HE4 van alle andere afzonderlijke markers de hoogste gevoeligheid vertoont bij de detectie van zowel vroegtijdige (62,4-82,7%) als laattijdige (74,6-92,5%) OC, ongeacht welke afkapwaarde werd gebruikt. De onderzoekers voerden tegelijkertijd een pilotstudie uit waarin de effectiviteit van een bepaald biomarker-panel (HE4 plus MMP7 plus glycodeline) voor het monitoren van OC werd beoordeeld. Dit panel voorspelde in 56% van de gevallen een recidief voordat CA-125 verhoging optrad.
Huhtinen en collega’s analyseerden onlangs serumconcentraties van HE4 en CA-125 bij 225 vrouwen met OC, EC, endometriose of gezonde controles. De combinatie van HE4 plus CA-125 bereikte een veel betere sensitiviteit van 92,9% bij 95% specificiteit in vergelijking met HE4 (78,6% sensitiviteit) of CA-125 (78,6% sensitiviteit) alleen. HE4-niveaus waren verhoogd in zowel endometrium- als ovariummaligniteiten, maar niet in endometriotische laesies. Deze resultaten leveren dus extra bewijs voor de complementaire associatie van HE4 met CA-125 bij de detectie van OC. Het is opmerkelijk dat deze studie unieke capaciteiten van HE4 en CA-125 heeft aangetoond in het onderscheiden van patiënten met ovariummaligniteiten van die met goedaardige ovarium- of endometriumaandoeningen. Verhoogd CA-125 zonder verhoging van HE4 is specifiek indicatief voor gevorderde endometriose of ovarieel endometrioma. Anderzijds kan een verhoogde HE4 met een normale CA-125 wijzen op de aanwezigheid van ovariumkanker of andere soorten kanker, waaronder EC. Dong et al. stelden vast dat HE4 een voordeel heeft over CA-125 in ROC-area under the curve (AUC) en gevoeligheid met 100% specificiteit wanneer eierstokkanker vergeleken werd met gezonde controles of vrouwen met goedaardige aandoeningen. Omgekeerd had de CA-125 assay het voordeel in ROC-AUC en gevoeligheid met 100% specificiteit wanneer eierstokkanker alleen werd vergeleken met gezonde controles. Dit is toe te schrijven aan het drastische verschil (in vergelijking met HE4) in expressie van CA-125 in ovariummaligniteiten versus gezonde vrouwen. Zelfs in deze situatie was de HE4 plus CA-125 combinatie assay nog steeds superieur aan CA-125 alleen wanneer OC werd vergeleken met verschillende controlegroepen.
Een niet-invasieve manier om kwaadaardige bekkenmassa’s van goedaardige letsels te onderscheiden is belangrijk aangezien ongeveer 20% van de vrouwen op een bepaald ogenblik in hun leven een ovariumcyste of bekkenmassa zal ontwikkelen. Zonder adequate middelen om het kwaadaardige potentieel van deze tumoren te onderscheiden, zal een aanzienlijk deel van deze vrouwen een onnodige operatie ondergaan. Aangezien CA-125 overexpressie niet detecteerbaar is in 50% van de vroege stadia van ovarium maligniteiten, is het mogelijk dat, indien dit criterium gebruikt wordt om de kwaadaardige status te bepalen, veel vrouwen die geopereerd moeten worden niet binnen een aanvaardbaar tijdsbestek een adequate behandeling krijgen. Een belangrijk punt van zorg waarop Moore en collega’s in een recent artikel wijzen, is dat geen enkele momenteel gebruikte beeldvormingstechniek of biomarker, op zichzelf, in staat is om OC te onderscheiden van goedaardige ovariumziekten met een aanvaardbare gevoeligheid en specificiteit. MRI, PET en CT scans zijn nuttig om vrouwen in te delen in laag- tot hoogrisicostrata, maar deze onderzoeken zijn veel te duur om bij alle vrouwen met een ovariumcyste of bekkenmassa te worden gebruikt. Gezien de stralingsbelasting en/of invasiviteit is de toediening van deze onderzoeken aan de asymptomatische populatie moeilijk te rechtvaardigen. Aangezien tests op basis van urine/serum niet-invasief en relatief goedkoop zijn, zou het ideaal zijn een biomarker of multimarker panel met voldoende gevoeligheid en specificiteit te hebben om als risicostratificatie-instrument voor OC te dienen. Geavanceerde beeldvormingstechnieken zouden dan kunnen worden gebruikt bij patiënten met een matig tot hoog risico die voor zorg worden geselecteerd in centra die gespecialiseerd zijn in de behandeling van ovariumcarcinoom. Onlangs heeft Fujirebio Diagnostics, Inc. een dergelijk instrument ontwikkeld dat de differentiële diagnose van bekkenmassa’s aanzienlijk verbetert. De kit maakt gebruik van een HE4 plus CA-125 combinatie assay, gekoppeld aan een berekening van het risico op ovariummaligniteit algoritme, om vrouwen die zich presenteren met een bekkenmassa te categoriseren in groepen op basis van maligne potentieel. De stratificatiekit identificeerde 91% van de patiënten met epitheliale eierstokkanker correct als hoog risico op maligniteit, terwijl 75% van de vrouwen met goedaardige bekkenmassa’s correct in de laagrisicogroep werden ingedeeld. Dit is een aanzienlijke verbetering ten opzichte van de gevoeligheid en specificiteit die met CA-125 alleen kan worden verkregen. Deze in de handel verkrijgbare kit heeft onlangs van de Amerikaanse FDA toestemming gekregen om in de VS voor de opsporing en monitoring van OC te worden gebruikt.
Hoewel HE4 consequent belofte heeft getoond als aanvulling op CA-125 en andere biomarkers voor OC-detectie/diagnose, moeten er verbeteringen worden aangebracht voordat een effectieve screeningstest voor de hele bevolking kan worden gerealiseerd. Gezien de OC-prevalentie van slechts één op 2500 postmenopauzale vrouwen in de VS, zou een aanvaardbare screeningstest een gevoeligheid van 75% en een specificiteit van ongeveer 99,7% vereisen om de minimaal aanvaardbare positieve voorspellende waarde van 10% voor de detectie van OC in alle stadia te bereiken. Tot dusver heeft geen enkele marker deze benchmark gehaald, en zelfs de beste multimarkerpanels hebben deze drempelwaarde slechts benaderd. Het kan redelijk zijn een minder dan optimaal specifiek biomarkerpanel te gebruiken in bepaalde groepen met een hoger risico om de positief voorspellende waarde te verhogen. Het koppelen van een suboptimale marker aan technieken, zoals transvaginale sonografie, hoewel invasiever en duurder, zou de algehele positieve voorspellende waarde moeten verhogen.