19 липня, 2019
Новый тест isoPSA™ для определения риска развития рака предстательной железы
Рак предстательной железы (РПЖ) является второй по распространенности причиной злокачественных новообразований у мужчин во всем мире и четвертым наиболее часто встречающимся видом рака в целом [1, 2]. В США и ряде стран Европы (Швеция, Норвегия) РПЖ занимает 1-е место в структуре онкологической заболеваемости. Ежегодно регистрируется более 1 100 000 новых случаев РПЖ и около 300 000 летальных исходов от данной патологии [3]. Количество заболевших возрастает примерно на 3% каждый год и к 2030 году может увеличиться в 2 раза по сравнению с нынешним. Факторами риска развития РПЖ являются пожилой возраст, семейный анамнез, расовая принадлежность, мутация генов, особенности питания, повышение уровня инсулиноподобного фактора роста. В то же время имеются доказательства, что курение, злоупотребление алкоголем, инфекции, передающиеся половым путем, вазэктомия не оказывают модифицирующего влияния на вероятность возникновения РПЖ.
Для диагностики РПЖ и дальнейшего эффективного лечения используются лабораторные тесты. Наиболее часто применяемые в медицинской практике тесты представлены в таблице.
Простатспецифический антиген (PSA) представляет собой гликопротеин с молекулярной массой 34 кДа, который содержит 237 аминокислот и секретируется эпителиальными клетками предстательной железы для разжижения семенной жидкости. PSA, также известный как калликреин человека 3, относится к семейству протеаз, которые кодируются кластером генов, расположенных в области 300 kb хромосомы 19q13.41. Впервые был описан М. Hara и соавт. [10] как маркер спермы человека для судебно-медицинских экспертиз. Позже было обнаружено, что он присутствует в доброкачественной гипертрофированной и малигнизированной ткани простаты [11]. По данным исследований, проведенных в Мемориальном институте Розуэлла, PSA можно определить в сыворотке крови человека, его концентрация у мужчин с раком предстательной железы повышается [12, 13]. В середине 1980-х годов появились данные о том, что PSA превосходит по своей диагностической значимости простатическую кислую фосфатазу при мониторинге РПЖ после лечения [14]. В 1986 г. определение PSA утверждено Управлением по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных препаратов США (FDA) в качестве лабораторного теста для наблюдения за пациентами с РПЖ. С начала 1990-х годов в нескольких исследованиях было показано, что уровень PSA сыворотки крови (порог нормальной концентрации 4,0 нг/мл) может быть полезным инструментом для скрининга РПЖ [15-18]. PSA до сих пор остается единственным сывороточным маркером для ранней диагностики онкологических заболеваний [19].
Однако следует отметить, что PSA не является специфичным маркером опухолевого процесса, а его уровень отражает скорее общий объем ткани предстательной железы. Поэтому PSA считается маркером, специфичным для органа, но не специфичным для рака и, следовательно, не может использоваться с целью дифференциальной диагностики РПЖ от доброкачественной гиперплазии предстательной железы или простатита. Кроме того, повышение уровня PSA может наблюдаться в случае манипуляций с предстательной железой, биопсии предстательной железы, установки мочевого катетера [20, 21].
Был предложен ряд модификаций определения уровня PSA, направленных на улучшение характеристик данного исследования. Для повышения точности диагностики М. Benson и соавт. [22] описали концепцию плотности (PSAD) как отношение концентрации PSA к объему предстательной железы. Расчет изменений уровня PSA во времени впервые предложили H. Carter и соавт. [23], а соотношение свободного PSA (FreePSA) и его общего уровня (Total PSA) – A. Prestigiacomo и соавт. в 1995 г. [24]. Однако ни одна из предложенных модификаций не способствовала существенному улучшению результатов скрининга.
Изоформы PSA. В сыворотке крови PSA присутствует в нескольких разных формах, которые являются ферментативно неактивными. Эти формы можно классифицировать на две основные категории: комплексный PSA (сPSA) и свободный PSA.
Доля сPSA составляет 60-95% от общего PSA в сыворотке крови. 60-90% cPSA связано с ингибиторами протеазы сыворотки, такими как альфа‑1-химотрипсин (PSA-ACT), 10‑20% – с альфа‑2-макроглобулином (PSA‑A2M) и 1-5% – альфа‑1-ингибитором протеазы (API; рис. 1).
Доля свободного PSA составляет 5-33% от общего PSA в сыворотке крови. Он состоит из 3 разных форм, каждая из которых является ферментативно неактивной. Одна из них называется предшественником PSA (proPSA), или прекурсором PSA (pPSA). Эта форма имеет тесную связь с раком предстательной железы [25]. Две другие формы – BPSA («доброкачественный» продукт протеолиза нативного зрелого PSA) и iPSA (интактный) – ассоциированы с доброкачественной гиперплазией предстательной железы (рис. 2).
В нормальной секреторной эпителиальной ткани предстательной железы изоформа proPSA секретируется в семенной канал, после чего образуется активный PSA. После протеолиза активный PSA становится неактивным (iPSA). Фракции активного PSA и iPSA диффундируют в периферический кровоток. При РПЖ происходят потеря базальных клеток, повышение проницаемости базальной мембраны и нарушение нормальной структуры канала. Это приводит к относительному увеличению уровней связанного PSA и proPSA, а также других изоформ PSA в сыворотке крови (рис. 3).
В настоящее время доказано, что proPSA, включая [-5, -7]proPSA, [-2]proPSA, присутствуют в сыворотке крови мужчин с РПЖ [26]. Было показано, что определение концентрации proPSA в сыворотке крови мужчин с РПЖ улучшает специфичность выявления рака. Повышение уровня этой формы PSA очень важно, так как более высокая специфичность означает уменьшение ложноположительных результатов и количества процедур биопсии у мужчин с увеличенным уровнем PSA без РПЖ.
Метод isoPSA. Определение структурных изменений PSA, таких как свободный PSA (означает различия во взаимодействии с альфа‑1-антихимотрипсином) и proPSA (спефические изоформы PSA), имеет более высокую диагностическую точность, чем измерение только общего PSA. Однако молекулярная эволюция рака может привести к изменениям структурных изоформ биомаркера у одного и того же пациента и наличию разных изоформ у отдельных пациентов. Поэтому диагностическая точность определения этих структурно измененных белков PSA имеет свои ограничения. Например, отсутствие идеальной чувствительности нового поколения тестов, таких как PHI и 4Кscore, может объясняться тем, что с их помощью измеряют лишь некоторые известные изоформы PSA, которые являются информативными в случае присутствия у данного пациента в данный момент времени. Поскольку множественные изоформы PSA невозможно измерить в рутинных лабораторных тестах [27, 28], был предложен новый метод, в основе которого лежит определение изоформ PSA в конкретном образце.
В 2017 г. E. Klein и соавт. [29] описали первоначальный клинический опыт с использованием isoPSA™, ранее известный как PSA/SIA (Solvent Interaction Analysis) [30] для обнаружения РПЖ. Тест isoPSA™ основан на способности анализа дифференцировать многочисленные структурные изоформы PSA в крови. Тест isoPSA™ выполняли в мультицентровом проспективном исследовании у американских мужчин, которым была показана биопсия простаты на основании клинических критериев.
Первичной конечной точкой исследования была оценка способности isoPSA™ отличать пациентов с раком, подтвержденным биопсией, от пациентов без рака. Оценивалась также точность теста isoPSA™ в дифференцировании высокозлокачественного рака (≥7 баллов по шкале Глисона), менее злокачественного рака (6 баллов по шкале Глисона) и доброкачественной гиперплазии предстательной железы.
Методика лабораторного исследования isoPSA™. Новый тест isoPSA™ основан на использовании запатентованного растворителя на водной основе для обнаружения изменений в структуре изоформ PSA. При проведении теста образцы плазмы крови добавляют в пробирки с реагентом isoPSA™. Далее пробирки встряхивают и центрифугируют. Процедура измерения состоит из двух этапов:
- Разделение образцов плазмы крови в двухфазной системе (реагент isoPSA™ RUO, Cleveland Diagnostics, Inc.).
- Измерение концентрации свободного и общего PSA в каждой из двух фаз (соответственно верхняя и нижняя фазы) с применением метода ELISA (рис. 4).
После измерения концентрации свободного и общего PSA определяется параметр К, который рассчитывается следующим образом:
Показатель К является метрическим коэффициентом и не связан непосредственно с соответствующим уровнем PSA в сыворотке крови за исключением того, что К и концентрация PSA увеличены при раке. Параметр К может использоваться непосредственно для классификации пациентов путем бинарного анализа (например, рак присутствует или отсутсвует) или при преобразовании логистической регрессии в индивидуальный возможный риск для пациента. K – это уникальный структурный индекс, который обеспечивает ортогональную информацию, независимую от уровня экспрессии абсолютного уровня PSА в сыворотке крови и может использоваться отдельно или в сочетании с другими параметрами в вероятностных моделях, основанных на одном и том же базовом анализе isoPSA™.
Так, в многомерной модели для пациентов с РПЖ (≥7 баллов по шкале Глисона) и с доброкачественной гиперплазией (6 баллов по шкале Глисона) при использовании вероятностного параметра (КР) была идентифицирована когорта пациентов с очень низкой вероятностью рака (КР <15%). В этой же модели КР >64% идентифицирована вторая группа пациентов с высоким риском развития РПЖ. Для промежуточной группы с 15% < КР <64%, результаты показывают, что при применении теста isoPSA™ можно значительно снизить частоту ненужных биопсий почти на 50% (рис. 5).
Выводы
PSA не является специфичным маркером опухолевого процесса, а его уровень отражает общий объем ткани предстательной железы. Концентрация PSA увеличивается не только при онкологическом поражении предстательной железы, но и при многих других физиологических и патологических состояниях. Статистические данные свидетельствуют о низкой выявляемости РПЖ на начальных стадиях. Имеющиеся в настоящее время биомаркеры РПЖ основаны на корреляции между их концентрацией в сыворотке крови/моче (белок или мРНК) с наличием или отсутствием заболевания. Такая клиническая информация, как объем предстательной железы и данные пальцевого ректального исследования, используются дополнительно с целью улучшения диагностической эффективности этих тестов. Однако клиническая польза этих тестов ограничивается тем, что на концентрацию биомаркеров всегда будут влиять физиологические процессы, не связанные с раком (например, воспаление или относительно низкая специфичность к фенотипу рака). Кроме того, гистологическая гетерогенность РПЖ обычно ограничивает чувствительность тестов при применении только одного биомаркера, исключая при этом другие, которые могут указывать на наличие патологии. Преимущество теста isoPSA™ заключается в том, что при его помощи можно определить все изоформы PSA в одном анализе, а результаты не зависят от уровня общего PSA. При получении уникального метрического параметра К можно четко различать структурные изменения белка PSA, что в дальнейшем коррелирует с наличием или отсутствием рака. Тест isoPSA™ может иметь весомое значение в таких важных клинических вопросах, как дальнейшее наблюдение за пациентами после лечения. Методология, используемая в анализе isoPSA™, представляет собой значительный отход от традиционных способов определения биомаркеров в крови и может быть применима для повышения диагностической ценности других биомаркеров рака.
Список литературы находится в редакции.
Тематичний номер «Онкологія. Гематологія. Хіміотерапія» № 2 (58), 2019 р