HE4 jako marker raka jajnika
Rak jajnika jest stosunkowo łatwym do opanowania nowotworem złośliwym, gdy jest zdiagnozowany we wczesnym stadium, ale późne wykrycie prawie zawsze przekłada się na złe rokowanie. Naukowcy intensywnie pracują nad identyfikacją bardziej wiarygodnego biomarkera, który pomógłby we wczesnym wykrywaniu, a także w monitorowaniu leczenia i ogólnej choroby. HE4 należy do genów najczęściej ulegających upregulacji w nabłonkowych rakach jajnika, co wynika z profili ekspresji genów. Jak opisano później, kilka grup było pionierami w określaniu skuteczności HE4 jako markera molekularnego dla OC.
Aby zmierzyć stężenie HE4 w surowicy, a następnie określić, czy może on być wykorzystany jako marker molekularny dla OC, konieczna była metoda wykrywania HE4. Hellstrom i współpracownicy skonstruowali gen kodujący HE4 połączony z domenami Fc mysiej lub ludzkiej Ig. Następnie myszy immunizowano białkiem fuzyjnym Ig Fc-HE4 pochodzącym od myszy. Powstałe hybrydomy badano przeciwko ludzkiemu białku fuzyjnemu Ig Fc-HE4, na podstawie których wygenerowano dwa przeciwciała monoklonalne rozpoznające różne epitopy HE4. Przeciwciała monoklonalne zostały następnie wykorzystane w konstrukcji testu ELISA z podwójnym oznaczeniem („sandwich”), który był z powodzeniem stosowany do wykrywania HE4 w surowicy. Jednakże, testy przesiewowe na dużą skalę do oceny biomarkerów za pomocą testów immunologicznych napotykają na trudne wyzwania, takie jak wymagania ilościowe dla próbki pacjenta, koszt odczynników powinowactwa i ilość pracy wymaganej do przygotowania i stosowania tych odczynników. W świetle tych niedociągnięć, Scholler i wsp. podjęli próbę opracowania nowego typu przeciwciał, które mogłyby złagodzić te wyzwania. Autorzy opracowali „biobody” (Bbs) z diploidalnych drożdży transformowanych rekombinowanym plazmidowym DNA w taki sposób, że po wydzieleniu, Bbs byłyby „bio”-tinylowane. Konsekwencją tego eleganckiego mechanizmu biotynylacji in vivo jest uniknięcie chemicznej biotynylacji i utrzymanie roli detekcyjnej rekombinowanych przeciwciał poprzez ukierunkowaną biotynylację. Badacze opracowali Bbs dla HE4 i mezoteliny, połączyli je z przeciwciałami poliklonalnymi i przetestowali ich dokładność w wykrywaniu OC. Porównali wyniki z tymi uzyskanymi przy użyciu standardowego testu ELISA CA-125 z podwójną determinantą „sandwich” i wykazali, że wykrywanie przy użyciu Bbs dało podobną dokładność jak poprzedni test, ale wymagało znacznie mniej surowicy i było znacznie bardziej opłacalne. Autorzy stwierdzili, że HE4 i mezotelina są bardziej skuteczne w wykrywaniu surowiczych nowotworów złośliwych jajnika niż podtypów endometrioidalnego, jasnokomórkowego lub śluzowatego. Biorąc pod uwagę, że surowiczokomórkowy ZZJ jest najczęstszą postacią ZZJ i najmniej prawdopodobną do rozpoznania, gdy jest ograniczony do jajnika, markery takie jak HE4 i mezotelina mają duże znaczenie dla poprawy zarządzania ZZJ.
Wiele publikacji wykazało wyższość HE4 nad CA-125 jako biomarkera OC. W szczególności, zdolność HE4 do odróżniania chorób łagodnych od złośliwych (tj. jego czułość) daje mu przewagę nad samym CA-125 w wykrywaniu OC. Rzeczywiście, użycie CA-125 do wykrywania OC u kobiet przed menopauzą wiąże się z tak niską czułością i swoistością, że jest on prawie wyłącznie zarezerwowany do stosowania w przypadkach po menopauzie. Moore i wsp. zdołali potwierdzić komplementarny wpływ HE4 na zdolność CA-125 do wykrywania OC, oceniając skuteczność różnych przypuszczalnych biomarkerów OC, pojedynczo lub w połączeniu. Przedoperacyjne próbki surowicy i moczu pobrane z wielu instytutów poddano badaniom przesiewowym w celu określenia stężenia CA-125, rozpuszczalnego peptydu związanego z mezoteliną, HE4, CA72-4, aktywiny, inhibiny, osteopontyny, receptora EGF i receptora 2 ludzkiego naskórkowego czynnika wzrostu (onkogenu HER2) u 259 chorych z masami przydatków, z których 233 zakwalifikowano do analizy (67 inwazyjnych nabłonkowych OC i 166 łagodnych nowotworów jajnika). HE4 jako pojedynczy marker charakteryzował się najwyższą czułością 72,9% przy specyficzności 95%. Połączenie CA-125 z HE4 osiągnęło najwyższą czułość w porównaniu ze wszystkimi innymi pojedynczymi markerami lub kombinacjami podwójnych markerów, a dodanie innych markerów do panelu CA-125 plus HE4 spowodowało jedynie niewielką poprawę czułości w wykrywaniu OC. Havrilesky i współpracownicy uzyskali podobne wyniki w niezależnym badaniu innej grupy biomarkerów OC, która obejmowała HE4, glikodelinę, metaloproteinazę macierzy (MMP)7, SLPI, aktywator plazminogenu, receptor urokinazy (Plau-R), mucynę (MUC)1, inhibinę A, inhibitor aktywatora plazminogenu (PAI-1) oraz CA-125. Wartość predykcyjną pojedynczego markera i panelu wielu markerów oceniano przy użyciu dwóch różnych punktów odcięcia wyznaczonych na podstawie krzywych ROC (receiver operating characteristic), z których jeden był najlepszym punktem odcięcia, wyznaczonym przez najwyższą wartość czułości plus swoistości, a drugi wyznaczany był przez zastosowanie górnej granicy dwukrotnego odchylenia standardowego kohorty referencyjnej badania zgodnie z Clinical and Laboratory Standards Institute. Autorzy ustalili, że HE4 wykazuje najwyższą czułość spośród wszystkich innych pojedynczych markerów w wykrywaniu zarówno wczesnego (62,4-82,7%), jak i późnego (74,6-92,5%) stadium OC, niezależnie od tego, który z punktów odcięcia został zastosowany. Równocześnie badacze przeprowadzili pilotażowe badanie oceniające skuteczność określonego panelu biomarkerów (HE4 plus MMP7 plus glikodelina) w monitorowaniu OC. Panel ten przewidywał nawrót przed podwyższeniem CA-125 w 56% przypadków.
Huhtinen i współpracownicy przeanalizowali ostatnio stężenia HE4 i CA-125 w surowicy 225 kobiet z OC, EC, endometriozą lub zdrowymi kontrolami. Kombinacja HE4 plus CA-125 osiągnęła znacznie lepszą czułość 92.9% przy 95% specyficzności w porównaniu z HE4 (czułość 78.6%) lub CA-125 (czułość 78.6%) samodzielnie. Poziom HE4 był podwyższony zarówno w nowotworach złośliwych endometrium jak i jajnika, ale nie w zmianach endometriotycznych. Wyniki te dostarczają więc dodatkowych dowodów na komplementarne powiązanie HE4 z CA-125 w wykrywaniu OC. Na uwagę zasługuje fakt, że w niniejszym badaniu wykazano unikalną zdolność HE4 i CA-125 do odróżniania pacjentek z nowotworami złośliwymi jajnika od pacjentek z łagodnymi schorzeniami jajnika lub endometrium. Podwyższony poziom CA-125 bez podwyższonego poziomu HE4 wskazuje na zaawansowaną endometriozę lub endometriomę jajnika. Z drugiej strony, podwyższone HE4 przy prawidłowym CA-125 może sugerować obecność raka jajnika lub innych typów nowotworów, w tym EC. Dong i wsp. stwierdzili, że HE4 ma przewagę nad CA-125 w zakresie ROC-area under the curve (AUC) i czułości przy 100% specyficzności, gdy rak jajnika był porównywany ze zdrowymi kontrolami lub kobietami z chorobami łagodnymi. I odwrotnie, test CA-125 miał przewagę w ROC-AUC i czułości ze 100% swoistością, gdy rak jajnika był porównywany tylko ze zdrowymi kontrolami. Można to przypisać drastycznej różnicy (w stosunku do HE4) w ekspresji CA-125 w nowotworach złośliwych jajnika w porównaniu do zdrowych kobiet. Nawet w tej sytuacji, test kombinacji HE4 plus CA-125 był nadal lepszy od samego CA-125, gdy OC porównywano z różnymi grupami kontrolnymi.
Nieinwazyjny sposób rozróżniania złośliwych mas miednicy od zmian łagodnych jest ważny, biorąc pod uwagę, że u około 20% kobiet w pewnym momencie ich życia rozwinie się torbiel jajnika lub masa miednicy. Bez odpowiednich środków umożliwiających rozróżnienie złośliwego potencjału tych guzów, znaczna część tych kobiet będzie poddawana niepotrzebnym zabiegom chirurgicznym. Podobnie, ponieważ nadekspresja CA-125 jest niewykrywalna aż w 50% przypadków nowotworów złośliwych jajnika we wczesnym stadium, jeśli takie kryterium zostanie użyte do określenia statusu złośliwości, wiele kobiet wymagających operacji może nie otrzymać odpowiedniego leczenia w akceptowalnym czasie. Kluczowym problemem, na który Moore i współpracownicy zwrócili uwagę w niedawnym artykule redakcyjnym, jest fakt, że żadna z obecnie stosowanych technik obrazowania lub oznaczania biomarkerów nie jest w stanie samodzielnie odróżnić OC od łagodnych chorób jajnika z akceptowalną czułością i swoistością. Rezonans magnetyczny, PET i tomografia komputerowa są przydatne w klasyfikowaniu kobiet do warstw niskiego i wysokiego ryzyka, ale badania te są zdecydowanie zbyt kosztowne, aby można je było stosować u wszystkich kobiet z torbielą jajnika lub masą w miednicy. Biorąc pod uwagę ekspozycję na promieniowanie i/lub inwazyjność, trudno jest uzasadnić wykonywanie tych badań u bezobjawowej populacji. Ponieważ testy oparte na moczu/surowicy są nieinwazyjne i stosunkowo niedrogie, idealnym rozwiązaniem byłoby dysponowanie biomarkerem lub panelem multimarkerów o wystarczającej czułości i swoistości, które mogłyby służyć jako narzędzie stratyfikacji ryzyka OC. Wyrafinowane techniki obrazowania mogłyby być wówczas stosowane u pacjentek z grupy umiarkowanego i wysokiego ryzyka, kierowanych do ośrodków specjalizujących się w leczeniu raka jajnika. Ostatnio firma Fujirebio Diagnostics, Inc. opracowała takie narzędzie, które znacząco poprawia diagnostykę różnicową mas miednicy. Zestaw wykorzystuje kombinację HE4 i CA-125, w połączeniu z algorytmem obliczania ryzyka złośliwości jajnika, aby podzielić kobiety z masą miednicy na grupy w zależności od potencjału złośliwości. Zestaw stratyfikacyjny prawidłowo zidentyfikował 91% pacjentek z nabłonkowym rakiem jajnika jako pacjentki wysokiego ryzyka złośliwości, podczas gdy 75% kobiet z łagodnymi masami miednicy zostało prawidłowo przypisanych do grupy niskiego ryzyka. Stanowi to znaczną poprawę w porównaniu z czułością i swoistością osiąganą przy użyciu samego CA-125. Ten komercyjnie dostępny zestaw otrzymał niedawno zgodę amerykańskiej Agencji Żywności i Leków (FDA) na stosowanie go do wykrywania i monitorowania OC w USA.
Although HE4 has consistently shown promise as a complement to CA-125 and other biomarkers for OC detection/diagnosis, improvements need to be made before an effective population-wide screening test can be realized. Biorąc pod uwagę częstość występowania OC tylko u jednej na 2500 kobiet po menopauzie w USA, akceptowalny test przesiewowy wymagałby czułości 75% i swoistości około 99,7%, aby uzyskać minimalnie tolerowaną pozytywną wartość predykcyjną 10% dla wykrycia OC we wszystkich stadiach. Jak dotąd żaden pojedynczy marker nie osiągnął tego poziomu, a nawet najlepsze panele wielomarkerowe były w stanie jedynie zbliżyć się do tego progu. Uzasadnione może być zastosowanie mniej niż optymalnie specyficznego panelu biomarkerów w zdefiniowanych grupach wyższego ryzyka w celu zwiększenia pozytywnej wartości predykcyjnej. Sprzężenie suboptymalnego markera z technikami, takimi jak sonografia przezpochwowa, chociaż bardziej inwazyjne i kosztowne, powinno zwiększyć ogólną pozytywną wartość predykcyjną.