HE4 som markör för äggstockscancer
Äggstockscancer är en relativt hanterbar malignitet när den diagnostiseras i ett tidigt skede, men upptäckt i ett sent skede innebär nästan alltid en dålig prognos. Forskare har arbetat intensivt med att identifiera en mer tillförlitlig biomarkör för att underlätta tidig upptäckt samt behandling och allmän sjukdomsövervakning. HE4 är bland de mest frekvent uppreglerade generna i epiteliala ovariekarcinom baserat på genuttrycksprofiler. Som beskrivs senare har flera grupper varit pionjärer när det gäller att fastställa HE4:s effektivitet som en molekylär markör för OC.
För att mäta serumkoncentrationen av HE4 och därefter fastställa om den kan användas som en molekylär markör för OC krävdes en HE4-detektionsmetod. Hellstrom och kollegor konstruerade en gen som kodar för HE4 fusionerad med Fc-domäner från mus- eller human-Ig. Möss immuniserades sedan med det musbaserade Ig Fc-HE4-fusionsproteinet. De resulterande hybridomerna screenades mot det humana Ig Fc-HE4-fusionsproteinet, varpå två monoklonala antikroppar genererades som kände igen olika HE4-epitoper. De monoklonala antikropparna användes sedan för att konstruera en dubbelbestämd (”sandwich”) ELISA, som framgångsrikt har använts för serumdetektion av HE4. Storskaliga screeninganalyser för att utvärdera biomarkörer med hjälp av immunoassays står dock inför stora utmaningar, t.ex. krav på kvantitet av patientprover, kostnad för affinitetsreagenser och den arbetsinsats som krävs för att förbereda och använda dessa reagenser. Mot bakgrund av dessa brister försökte Scholler et al. utveckla en ny typ av antikropp som skulle kunna lindra utmaningarna. Författarna utvecklade ”biobodies” (Bbs) från diploid jäst som transformerats med rekombinant plasmid-DNA på ett sådant sätt att Bbs vid sekretion skulle bli ”bio”-tinylerade. Som en följd av denna eleganta biotinyleringsmekanism in vivo undviks kemisk biotinylering och den roll som rekombinanta antikroppar spelar för detektion genom riktad biotinylering bibehålls. Forskarna utvecklade Bbs för HE4 och mesothelin, kopplade dem till polyklonala antikroppar och testade deras noggrannhet vid OC-detektion. De jämförde resultaten med dem som erhölls med hjälp av standard ELISA-sandwichmetoden CA-125 med dubbla bestämningsämnen och visade att detektion med hjälp av Bbs gav liknande noggrannhet som den tidigare analysen, men krävde betydligt mindre serum och var betydligt mer kostnadseffektivt. Författarna konstaterade att HE4 och mesothelin är effektivare för att upptäcka serösa maligniteter i äggstockarna än endometrioid, klarcellig eller mucinös subtyp. Med tanke på att serös cellmall är den vanligaste formen av OC och att det är minst sannolikt att den diagnostiseras när den är begränsad till äggstocken, har markörer som HE4 och mesothelin starka implikationer för att förbättra hanteringen av OC.
Flera publikationer har visat HE4:s överlägsenhet i förhållande till CA-125 som biomarkör för OC. Särskilt HE4:s förmåga att skilja godartade sjukdomar från maligniteter (dvs. dess känslighet) ger den en fördel jämfört med enbart CA-125 vid upptäckt av OC. Användningen av CA-125 för att upptäcka OC hos premenopausala kvinnor är förknippad med en så låg sensitivitet och specificitet att den nästan uteslutande är reserverad för användning i postmenopausala fall. Moore et al. lyckades validera HE4:s kompletterande effekt på CA-125:s förmåga att upptäcka OC genom att utvärdera effektiviteten hos olika förmodade OC-biomarkörer, ensamma eller i kombination. Preoperativa serum- och urinprover som samlats in från flera institut undersöktes för att bestämma nivåerna av CA-125, löslig mesothelinrelaterad peptid, HE4, CA72-4, aktivin, inhibin, osteopontin, EGF-receptor och human epidermal tillväxtfaktorreceptor 2 (HER2 onkogen) hos 259 patienter med adnexala massor, varav 233 var berättigade till analys (67 invasiva epiteliala OC och 166 godartade ovariala neoplasmer). Som enskild markör hade HE4 den högsta sensitiviteten på 72,9 % när specificiteten sattes till 95 %. Kombinationen av CA-125 med HE4 uppnådde den högsta känsligheten jämfört med alla andra enskilda markörer eller kombinationer av två markörer, och tillägget av andra markörer till CA-125 plus HE4-panelen medförde endast en blygsam förbättring av känsligheten för OC-detektion. Havrilesky och medarbetare fick liknande resultat i en oberoende studie av en annan grupp av OC-biomarkörer, som omfattade HE4, glykodelin, matrixmetalloproteinas (MMP)7, SLPI, plasminogenaktivator, urokinasreceptor (Plau-R), mucin (MUC)1, inhibin A, plasminogenaktivatorinhibitor (PAI-1) och CA-125. Det prediktiva värdet av en enskild markör och en panel med flera markörer bedömdes med hjälp av två olika gränsvärden som bestämdes med hjälp av ROC-kurvor (receiver operating characteristic), där den ena var det bästa gränsvärdet, som bestämdes av det högsta värdet för sensitivitet plus specificitet, och den andra bestämdes med hjälp av den övre gränsen för två gånger standardavvikelsen för studiens referenskohort i enlighet med Clinical and Laboratory Standards Institute. Författarna fastställde att HE4 uppvisar den högsta känsligheten bland alla andra enskilda markörer vid upptäckt av både tidig (62,4-82,7 %) och sen (74,6-92,5 %) OC, oavsett vilket gränsvärde som användes. Forskarna genomförde samtidigt en pilotstudie för att bedöma effektiviteten hos en särskild biomarkörpanel (HE4 plus MMP7 plus glykodelin) för övervakning av OC. Denna panel förutsade återfall före CA-125-förhöjning i 56 % av fallen.
Huhtinen och medarbetare analyserade nyligen serumkoncentrationer av HE4 och CA-125 hos 225 kvinnor med OC, EC, endometrios eller friska kontroller. Kombinationen av HE4 plus CA-125 uppnådde en mycket förbättrad sensitivitet på 92,9 % vid 95 % specificitet jämfört med antingen HE4 (78,6 % sensitivitet) eller CA-125 (78,6 % sensitivitet) ensamt. HE4-nivåerna var förhöjda i både endometriella och ovariella maligniteter, men inte i endometriotiska lesioner. Dessa resultat ger således ytterligare bevis för HE4:s kompletterande samband med CA-125 vid upptäckt av OC. Det är anmärkningsvärt att denna studie visade unika förmågor hos HE4 och CA-125 när det gäller att skilja patienter med ovarial malignitet från patienter med godartade ovarie- eller endometriella tillstånd. Förhöjd CA-125 utan HE4-förhöjning indikerar specifikt avancerad endometrios eller ovarieendometriom. Å andra sidan kan förhöjt HE4 med normalt CA-125 tyda på förekomst av antingen äggstockscancer eller andra typer av cancer, inklusive EC. Dong et al. fastställde att HE4 har en fördel jämfört med CA-125 i ROC-area under kurvan (AUC) och sensitivitet med 100 % specificitet när äggstockscancer jämfördes med friska kontroller eller kvinnor med godartade sjukdomar. Omvänt hade CA-125-testet en fördel när det gäller ROC-AUC och sensitivitet med 100 % specificitet när äggstockscancer endast jämfördes med friska kontroller. Detta beror på den drastiska skillnaden (i förhållande till HE4) i CA-125:s uttryck i maligna äggstockar jämfört med friska kvinnor. Även i denna situation var kombinationsanalysen HE4 plus CA-125 fortfarande överlägsen CA-125 ensam när OC jämfördes med olika kontrollgrupper.
Ett icke-invasivt sätt att skilja mellan maligna bäckenmassor och godartade lesioner är viktigt med tanke på att cirka 20 % av kvinnorna kommer att utveckla en ovariecysta eller bäckenmassa någon gång under sitt liv. Utan lämpliga metoder för att urskilja dessa tumörers maligna potential kommer en betydande andel av dessa kvinnor att genomgå onödig kirurgi. Eftersom CA-125-överuttryck inte kan påvisas i så många som 50 % av maligniteterna i äggstockarna i ett tidigt skede, kan många kvinnor som behöver opereras inte få adekvat behandling inom en godtagbar tidsram om ett sådant kriterium används för att fastställa malignitetsstatus. Ett viktigt problem som Moore och medarbetare påpekar i en nyligen publicerad ledare är att ingen av de för närvarande använda avbildningsteknikerna eller biomarköranalyserna i sig själva kan särskilja cancer av ovarier från godartade sjukdomar i äggstockarna med godtagbar sensitivitet och specificitet. MRI-, PET- och CT-undersökningar är användbara för att klassificera kvinnor i låg- och högriskskikt, men dessa undersökningar är alldeles för kostsamma för att användas för alla kvinnor med en ovariecysta eller bäckenmassa. Med tanke på strålningsexponering och/eller invasivitet är det svårt att motivera att dessa undersökningar utförs på den asymtomatiska populationen. Eftersom urin-/serumbaserade analyser är icke-invasiva och relativt billiga skulle det vara idealiskt att ha en biomarkör eller en multimarkörpanel med tillräcklig känslighet och specificitet för att fungera som ett verktyg för att stratifiera riskerna med ovarierade äggstockar. Sofistikerade avbildningstekniker skulle sedan kunna användas hos patienter med måttlig till hög risk som triageras för vård på centra som specialiserat sig på behandling av ovariecancer. Nyligen utvecklade Fujirebio Diagnostics, Inc. ett sådant verktyg som avsevärt förbättrar differentialdiagnosen av bäckenmassor. Kitet använder en HE4 plus CA-125 kombinationsanalys, tillsammans med en algoritmisk beräkning av risken för malignitet i äggstockarna, för att kategorisera kvinnor som uppvisar en bäckenmassa i grupper baserade på malignitetspotential. Stratifieringskitet identifierade korrekt 91 % av patienterna med epitelial äggstockscancer som hög risk för malignitet, medan 75 % av kvinnorna med godartade bäckenmassor korrekt placerades i lågriskgruppen. Detta innebär en betydande förbättring jämfört med den sensitivitet och specificitet som kan uppnås genom användning av enbart CA-125. Detta kommersiellt tillgängliga kit har nyligen fått godkänt av den amerikanska läkemedelsmyndigheten FDA att användas för upptäckt och övervakning av OC i USA.
Och även om HE4 konsekvent har visat sig lovande som ett komplement till CA-125 och andra biomarkörer för upptäckt/diagnostik av OC, måste förbättringar göras innan ett effektivt screening-test för hela befolkningen kan förverkligas. Med tanke på OC-prevalensen på endast en av 2 500 postmenopausala kvinnor i USA skulle ett acceptabelt screeningtest kräva en sensitivitet på 75 % och en specificitet på cirka 99,7 % för att uppnå det minimalt tolerabla positiva prediktiva värdet på 10 % för upptäckt av OC i alla stadier. Ingen enskild markör har hittills uppnått detta riktmärke, och även de bästa panelerna med flera markörer har endast kunnat närma sig tröskeln. Det kan vara rimligt att använda en mindre än optimalt specifik biomarkörpanel i definierade högriskgrupper för att öka det positiva prediktiva värdet. Att koppla en suboptimal markör till tekniker, t.ex. transvaginal sonografi, även om det är mer invasivt och dyrt, bör öka det totala positiva prediktiva värdet.