HE4 i CA 125 - porównanie metod oznaczeń

diagnostyka laboratoryjna Journal of Laboratory Diagnostics
2012 • Volume 48 • Number 1 • 41-49
Praca oryginalna • Original Article
HE4 i CA 125 - porównanie metod oznaczeń
HE4 and CA 125 – comparison of determination methods
Jan Kanty Kulpa, Ewa Wójcik, Urszula Rychlik, Krystyna Sobolewska, Jadwiga Tarapacz
Zakład Analityki i Biochemii Klinicznej, Centrum Onkologii – Instytut im. M. Skłodowskiej-Curie, Oddział w Krakowie
Streszczenie
Niska swoistość diagnostyczna wyników oznaczeń CA 125 ogranicza możliwości wykorzystania badań tego markera w diagnostyce raka jajnika, szczególnie w różnicowaniu tego nowotworu ze zmianami niezłośliwymi. Obecnie duże możliwości poprawy efektywności diagnostyki różnicowej wiąże się z oznaczeniami antygenu HE4. Celem podjętych badań było porównanie
dwóch metod oznaczeń tych markerów. Badania porównawcze przeprowadzono w próbkach surowic pochodzących od 30
zdrowych kobiet i 88 chorych na raka jajnika w różnych stadiach zaawansowania, przed i w trakcie leczenia. Wyniki oznaczeń
CA 125 uzyskiwane z analizatora cobas e411 i przeznaczonych do niego zestawów odczynnikowych są istotnie niższe aniżeli
uzyskiwane z analizatora Architect i1000. Nie stwierdzono natomiast istotnych różnic pomiędzy oboma systemami pomiarowymi w wynikach oznaczeń stężenia antygenu HE4. Użyteczność diagnostyczna wyników oznaczeń CA 125 obu systemami
pomiarowymi jest zbliżona, natomiast obserwuje się tendencję do wyższej użyteczności oznaczeń antygenu HE4 przy użyciu
analizatora cobas e411.
Summary
Low diagnostic specificity of CA 125 results limits the use of this marker in the diagnostics of ovarian cancer, especially in differentiating this neoplasm from benign tumors. Currently a great potential to improve the differential diagnostics is associated
with HE4 antigen determinations. The aim of presented study was the comparison of determination methods of both markers.
The comparative studies were carried out in serum samples from 30 healthy women and 66 patients with ovarian cancer in
different stages of disease, before and during treatment. The results of CA 125 obtained from the analyzer cobas e411 and
reagent kits for use on this analyzer were significantly lower than those obtained from the analyzer Architect i1000. There were
no significant differences between the concentrations of HE4 obtained from both analytical systems. The diagnostic utility of
CA 125 determinations from both analytical systems is similar, but there is observed a tendency to higher HE4 diagnostic utility
results obtained with the use of cobas e411 analyzer. However reliable assessment can be made in a much more numerous
group of serum samples from both healthy women and ovarian cancer patients.
Słowa kluczowe:CA 125, HE4, zestawy odczynnikowe, analizatory immunochemiczne, porównanie wyników
Key words:CA 125, HE4, reagent kits, immunochemical analyzers, comparison results
Wstęp
Rak jajnika to jeden z poważnych problemów współczesnej
onkologii. Od szeregu lat obserwuje się tendencje do wzrostu zachorowań, a pomimo doskonalenia metod leczenia
śmiertelność z powodu tego nowotworu nadal pozostaje
wysoka. W 2005 r. zarejestrowano w Polsce 3355 nowych
zachorowań i 2357 zgonów z powodu raka jajnika [1]. Ponad
90% przypadków raka jajnika stanowią nowotwory nabłonkowe, cechujące się znacznym zróżnicowaniem typów histologicznych [2]. Wysokie wskaźniki śmiertelności wiązane
są w znacznej mierze z faktem rozpoznawania nowotworu
u ok. 70 % chorych w zaawansowanych stadiach choroby,
dla których wskaźniki przeżyć 5-cio letnich kształtują się na
poziomie poniżej 30% [3]. Istotny postęp w diagnostyce raka
jajnika przyniosło wdrożenie do praktyki oznaczeń antygenu nowotworowego 125 (carcinoma antigen 125 – CA 125),
po raz pierwszy opisanych przez Bast i wsp. w 1983 r. [4].
Antygen jest heterogenną mieszaniną, o wysokim ciężarze
cząsteczkowym, glikoprotein błon komórkowych, której epitopy reagują swoiście z mysimi przeciwciałami monoklonalnymi OC125 i M11. Jego ekspresję stwierdza się w wielu
komórkach nabłonkowych, a obecność w krwiobiegu wykazano w różnych nowotworach złośliwych, a szczególnie
w raku jajnika [5, 6]. U 99% zdrowych kobiet stężenie CA 125
nie przekracza 35 U/ml [4]. Czułość diagnostyczna wyników
oznaczeń CA 125 u chorych na raka jajnika jest oceniana
41
HE4 i CA 125 - porównanie metod oznaczeń
na 70 – 80%, jednak swoistość diagnostyczna jest relatywnie niska i wynosi ok. 40%, podwyższone stężenia markera
spotyka się w szeregu nowotworów o innej lokalizacji, zmianach niezłośliwych, zwłaszcza u kobiet przed menopauzą,
a także w niektórych chorobach o innej etiologii [7]. Zbyt niska czułość i swoistość diagnostyczna oraz dodatnia wartość
predykcyjna u chorych we wczesnych stadiach raka jajnika
(FIGO I) wyklucza możliwość wykorzystania oznaczeń CA
125 jako samodzielnego testu w badaniach przesiewowych.
Jednak rozważa się możliwość wykorzystania w tym celu
badań antygenu łącznie z badaniem ulstrasonograficznym
oraz fizykalnym [8, 9]. O ile powszechnie jest akceptowana
użyteczność oznaczeń CA 125 w monitorowaniu chemioterapii chorych na raka jajnika, to opinie odnośnie wartości
prognostycznej tego markera są niejednoznaczne [7, 10].
Jedną z sugerowanych możliwości poprawy efektywności
diagnostyki raka jajnika stanowi wskaźnik RMI (risk of malignancy index), wyliczany na podstawie stężenia CA 125
oraz punktowej skali informacji wyznaczonych na podstawie
badania USG i oceny stanu hormonalnego badanych kobiet [11]. Jakkolwiek wartości RMI cechuje wyższa czułość
i swoistość diagnostyczna, a także ujemna i dodatnia wartości predykcyjnej w porównaniu z CA 125, to nie uzyskano
w ten sposób radykalnej poprawy efektywności diagnostyki
różnicowej raka i zmian niezłośliwych jajnika [12]. Podejmowane próby weryfikacji użyteczności diagnostycznej szeregu innych markerów nie dały satysfakcjonujących rezultatów
[13, 14]. Dopiero obecnie pojawił się marker, budzący duże
nadzieje na wyraźną poprawę wydolności diagnostyki różnicowej i wykrywania raka jajnika we wczesnych stadiach
zaawansowania, jest to glikoproteina typu 4 (HE4), której
ekspresja w komórkach najądrzy wiązana jest z procesami
spermatogenezy [15]. Nadekspresję tego białka wykazano
w komórkach szeregu nowotworów złośliwych, w tym szczególnie w komórkach raka jajnika [16, 17]. Białko HE4 jest
uwalniane do krążenia i wykazano, że podwyższone jego
stężenie spotyka się u znacznego odsetka chorych na raka
jajnika, natomiast znacznie rzadziej aniżeli podwyższone
stężenia CA 125 u chorych z niezłośliwymi zmianami w jaj-
tory i materiały kontrolne dostarczone przez producentów
odczynników. Kalibratory firmy Abbott Diagnostics przygotowane w roztworze buforu fosforanowego i albuminy bydlęcej
z dodatkiem środka konserwującego ProClin 300 zawierają
odpowiednio dla HE4 antygen o stężeniach 0, 30, 100, 250,
750 i 1500 pmol/l i są wystandaryzowane względem standardów Fujirebio Diagnostics, Inc., zaś dla CA 125 o stężeniach: 0, 20, 75, 225, 500 i 1000 U/ml. Próbki kontrolne są
monoparametryczne i zawierają pochodzące z ludzkich linii
komórkowych antygeny rozpuszczone w sztucznej matrycy
z dodatkiem środków konserwujących (bufor TRIS i albumina wołowa). Kalibratory do oznaczeń HE4 w zestawach
odczynnikowych firmy Roche Diagnostics zawierające antygen - pochodzący z linii komórkowej OvCar-3 raka jajnika
- o stężeniach 4,24 pmol/l i 189,0 pmo/l, również wystandaryzowane są względem standardów Fujirebio Diagnostics ,Inc,
i przygotowane w postaci liofilizowanej w matrycy białkowej,
którą stanowi surowica końska. Kalibratory do oznaczeń CA
125 o stężeniach 33,20 U/ml i 495,0 U/ml wystandaryzowane względem CA 125 II RIA firmy Fujirebio Diagnostics, przygotowane są natomiast w surowicy ludzkiej i dostarczane
w postaci ciekłej. Próbki kontrolne są przygotowane w postaci liofilizowanej; do oznaczeń HE4 wykorzystano PreciControl HE4 1 i 2, zawierający badany antygen w ludzkiej
surowicy, a do oznaczeń CA 125 wykorzystano wieloparametrowy materiał kontrolny „PreciControl Tumor Marker 1
i 2” przygotowany również w ludzkiej surowicy.
Badanie precyzji dla obu markerów przeprowadzono zgodnie z wytycznymi protokołu CLSI, oznaczając stężenie antygenu w próbkach o dwóch różnych poziomach, 2-krotnie
w ciągu jednego dnia, w co najmniej 2 godzinnych odstępach czasu, w dwóch powtórzeniach i przez 5 kolejnych
dni (n + 20) [19]. W ocenie poprawności wyników oznaczeń
oceniono stopień zgodności pomiędzy średnim stężeniem
uzyskanym z 20 oznaczeń surowicy kontrolnej, a wartością
metrykalną (stężeniem podanym przez producenta).
Oznaczenia porównawcze HE4 i CA 125 wykonano na
dwóch analizatorach w 118 próbkach surowicy, pozostałych
po wykonaniu badań zleconych przez lekarzy, pochodzą-
nikach [18].
Celem podjętych badań było porównanie wyników oznaczeń
HE4 i CA 125 wykonanych przy użyciu zestawów odczynnikowych i automatycznych analizatorów immunochemicznych pochodzących od dwóch firm.
cych od zdrowych osób (N=30) oraz chorych na raka jajnika
(N=88) zarówno przed jak i w trakcie leczenia chemicznego
(I i II rzutu).
W opracowaniu wyników korzystano z pakietów statystycznych MedCalc oraz StatSoft 9,0. Dla oceny zależności pomiędzy wynikami oznaczeń wykonywanymi na obu analizatorach posłużono się rachunkiem korelacji wg Person i analizy
regresji metodą Passing i Bablok. Uzupełnienie obliczeń
w tym zakresie stanowiła porównawcza ocena graficzna uzyskanych wyników wg Bland i Altman oraz „mountain plot” [20,
21, 22]. W ocenie istotności różnic pomiędzy wynikami na
obu analizatorach korzystano z testu t dla par zależnych, natomiast w weryfikacji użyteczności diagnostycznej wyników
oznaczeń obu markerów na dwóch różnych analizatorach
wykorzystano krzywe ROC (Receiver Operating Characteristics) i ocenę istotności różnic pól powierzchni pod nimi.
Materiał i metody
Oznaczenia HE4 i CA 125 wykonywano zestawami odczynnikowymi produkcji Abbott Laboratories oraz Roche Diagnostics na analizatorach immunochemicznych odpowiednio
Architect i1000 i cobas e 411. Wyniki oznaczeń obu markerów przy użyciu zestawów odczynnikowych i analizatora
Architect i1000 ze względu na ich rutynowe stosowanie,
przyjęto jako układ odniesienia. Pierwszy etap badań obejmował ocenę precyzji i dokładności oznaczeń HE4 i CA 125
na dwóch analizatorach. Wykorzystano w tym celu kalibra42
Wyniki
Wyniki precyzji i poprawności oznaczeń stężenia antygenów
HE4 i CA 125 na analizatorach cobas e411 i Architect i1000
przedstawiono w tabeli I. Uzyskane współczynniki zmienności dla obu systemów pomiarowych (zestawy odczynnikowe i analizatory immunochemiczne) i ocenianych markerów
były niższe od 5%. Poprawność wyników oznaczeń HE4 na
analizatorze cobas e411 była nieznacznie lepsza aniżeli na
analizatorze Architekt i1000, natomiast dla oznaczeń CA
125 na obu analizatorach była bardzo zbliżona i wysoce satysfakcjonująca.
Wyniki wykonywanych równoczasowo na obu analizatorach oznaczeń HE4 i CA 125 w badanych próbkach surowic
stężenia przedstawiono w tabeli II. O ile stężenia CA 125
oznaczane na analizatorze cobas e411 były istotnie niższe
aniżeli na analizatorze Architect i 1000, to nie stwierdzano
istotnych różnic w poziomach HE4. Współczynnik korelacji
dla zależności pomiędzy wynikami oznaczeń HE4 na obu
porównywanych systemach pomiarowych wynosił 0,9939,
a równanie regresji prostoliniowej przedstawiało się następująco HE4[cobas 411]=20,32+0,902 HE4 [Architect i1000] (ryc. 1). Dla
CA 125 współczynnik korelacji opisujący zależność pomiędzy wyniki oznaczeń uzyskanymi z obu systemów był również wysoki i wynosił 0,9935, a równanie regresji wynosiło:
CA 125(cobas 411)=20,02+0,746 CA 125 (Architect i1000) (ryc. 2).
Ze względu na znaczne różnice w stężeniach obu markerów
Tabela I.
Wyniki precyzji i poprawności oznaczeń HE 4 i CA 125 na analizatorze cobas e411 i Architect i 1000.
Precyzja
Próbka kontrolna
Wartość
nominalna
średnia
min
PC1 HE4
48,8
47,505
44,30
PC2 HE4
358,0
358,935
TM1 CA 125
34,3
34,971
TM2 CA 125
86,5
86,584
84,53
Poprawność
max
SD
CV%
bias
% bias
51,50
2,005
4,220
- 1,295
- 2,66
335,40
378,80
13,520
3,767
0,935
0,26
33,69
36,65
0,706
2,019
0,671
1,96
89,75
1,515
1,750
0,084
0,10
Cobas e411
Architect i1000
L HE4
50,0
47,505
44,30
51,50
2,005
4,220
- 2,495
- 4,99
H HE4
700,0
648,460
620,30
696,20
21,723
3,350
- 51,54
-7,36
L CA 125
40,0
39,421
34,34
42,69
1,867
4,736
- 0,579
- 1,45
H CA 125
300,0
299,886
262,58
328,15
12,648
4,218
- 0,114
- 0,04
Tabela II
Porównanie oznaczeń HE 4 i CA 125 na Analizatorze cobas e411 i Architect i 1000
- wyniki testu t dla par zależnych.
HE4
analizator
N
Mediana
zakres wahań
średnia
SD
p
Architect i1000
118
69,85
26,1 – 3856,7
291,05
547,19
N.S
HE4
cobas e411
118
80,83
32,46 – 3394,00
282,96
496,81
CA 125
Architect i1000
118
86,09
3,75 – 2199,59
221,53
380,00
CA 125
cobas e411
118
76,80
4,09 – 1595,0
185,17
285,15
Rycina 1.
Zależność pomiędzy wynikami oznaczeń HE 4 (pmol/ml) na analizatorze Architect i1000 i cobas e411.
0,0002
Rycina 2.
Zależność pomiędzy wynikami oznaczeń CA 125 (U/ml) na analizatorze Architect i1000 i cobas e411.
43
HE4 i CA 125 - porównanie metod oznaczeń
wynikami oznaczeń HE4 uzyskanymi z obu analizatorów,
współczynnik nachyleniowy równania regresji wynosił 1,054.
W tej podgrupie wyniki uzyskane na analizatorze cobas e411
były istotnie wyższe (p=0,027) aniżeli z analizatora Architect
i1000 (ryc. 3. A1). Analiza graficzna wg Bland i Altman nie
wykazała jednak istotnych zależności wartości średniej par
Rycina 3.
Porównanie oznaczeń HE4 na analizatorze Architect i1000 i cobas e411. A - zakres stężeń: 20 – 90 pmol/l; B – zakres stężeń: 90,1 – 500 pmol/l; C - zakres stężeń: 500,1 – 3860 pmol/l;
kolumna: 1 – równanie regresji wg Passing i Bablok; 2 – wykres różnic wg Bland i Altman; 3 – percentylowy rozkład różnic – „mountain plot”.
w badanych próbkach surowic dokonano analizy wyników
w trzech podgrupach wyodrębnionych dla węższych zakresów stężeń (A, B, C). Dla HE4: podgrupa A zawierała próbki
o stężeniach w zakresie 20 do 90 pmol/l, podgrupa B - 90,1
do 500 pmol/l i podgrupa C wyższe od 500 pmol/l. W podgrupie A (N=71) obserwowano liniową zależność pomiędzy
44
oceniany metodą „mountain plot „ cechował się znaczną symetrycznością, przy medianie wynoszącej -5,92 pmol/l 95%
percentylowy zakres różnic wahał się jednak w szerokim
przedziale od -19,36 do 5,13 (ryc. 3. A3).
W podgrupie B (N=30) - stężenia HE4 od 90,1 do 500 pmol/l - zależność pomiędzy wynikami oznaczeń uzyskanymi
Rycina 4.
Porównanie oznaczeń CA 125 na analizatorze Architect i1000 i cobas e411. A - zakres stężeń: 0 – 100 U/l; B – zakres stężeń: 100,1 – 500 U/l; C - zakres stężeń: 500,1 – 2200 U/l;
kolumna: 1 – równanie regresji wg Passing i Bablok; 2 – wykres różnic wg Bland i Altman; 3 – percentylowy rozkład różnic – „mountain plot”.
wyników oznaczeń HE4 na obu systemach pomiarowych
w poszczególnych próbkach surowic względem różnicy ich
stężeń; współczynnik nachyleniowy dla równania opisującego tę zależność (-0,066) był bliski zeru (ryc. 3. A2). Percentylowy rozkład różnic pomiędzy wynikami oznaczeń HE4
uzyskanymi na analizatorze cobas e411 i Architect i1000
45
HE4 i CA 125 - porównanie metod oznaczeń
na obu analizatorach wykazywała również charakter liniowy, współczynnik nachyleniowy równania regresji wynosił
0,910 (ryc. 3. B1). W tej podgrupie nie stwierdzano istotnych
różnic pomiędzy stężeniami HE4 oznaczonymi na obu analizatorach. Nie obserwowano również istotnych zależności
pomiędzy wartościami średnimi par wyników z obu analizatorów a różnicą stężeń HE4 uzyskanych z analizatora Architect i1000 i cobas e411, dla tak utworzonych zmiennych
współczynnik nachyleniowy równania regresji był bliski zera
(ryc. 3. B2). Ten układ potwierdza także symetryczność wykresu „monutain plot”, 95% percentylowy zakres różnic mieścił się w przedziale od -97,23 do 105,23 pmol/l, przy medianie wynoszącej -12,3 pmol/l (ryc. 3. B3).
Do podgrupy C zaliczono tylko 17 wyników. Stężenia HE4
uzyskane z analizatora cobas e411 wykazywały tendencje
do niższych wartości aniżeli uzyskiwane z analizatora Architect i1000. Analiza regresji wykazała liniową zależność
pomiędzy wynikami HE4, współczynnik nachyleniowy wynosił 0,892 (ryc. 3. C1). Potwierdzenie tego układu stanowiło równanie regresji dla zależności średnich z wyników
z obu systemów pomiarowych względem ich różnic, którego
współczynnik nachyleniowy wynosił 0,139 i był istotnie różny od zera (p=0,01) (ryc. 3. C2). Przy medianie wynoszącej
105,2 pmol/l, przedstawiony w postaci „mountain plot”, 95%
zakres różnic mieścił się w szerokim przedziale od – 283,4
do 462,7 pmol/l (ryc. 3. C3).
Również dla wyników oznaczeń stężenia CA 125 w badanych próbkach surowic wyodrębniono trzy podgrupy,
A – stężenia w zakresie 0 do100 u/ml, B – 100,1 do 500 U/ml,
C – powyżej 500 U/ml. W podgrupie A (N= 62) wyniki z analizatora cobas e411 były zbliżone do uzyskiwanych z analizatora Architect i1000. Analiza regresji wykazała liniową zależność
pomiędzy wynikami oznaczeń CA 125 z obu systemów pomiarowych; współczynnik nachyleniowy wynosił 0,908, (ryc. 4. A1).
W analizie graficznej wg Bland i Altman stwierdzono istotne
zależności pomiędzy wielkością różnic w wynikach uzyskanych z obu analizatorów a wartościami średnimi dla par wyników; współczynnik nachyleniowy wynosił 0,087 i istotnie różnił
się od zera (ryc. 4. A2). Percentylowy rozkład różnic pomiędzy
wynikami z analizatora cobas e411 i Architect i1000, oceniany
metodą „mountain plot”, był niesymetryczny (ryc. 4. A3). O ile
mediana różnic była bliska zeru i wynosiła -0,86 U/ml, to 95%
zakres różnic wahał się od -9,55 do 14,00 U/ml.
W podgrupie B wyniki oznaczeń z analizatora cobas e411
były również niższe aniżeli z analizatora Architect i1000.
Analiza regresji wykazała liniową zależność pomiędzy wynikami z obu systemów pomiarowych; współczynnik nachyleniowy wynosił 0,895 (ryc.4. B1). Wykres wg Bland i Altman
wskazywał na istotne zależności pomiędzy różnicami wyników oznaczeń CA 125 z obu analizatorów a wartościami
średnimi dla par wyników, współczynnik nachyleniowy wynosił 0,143 i był istotnie różny od zera (p=0,001) (ryc. 4. B2).
Potwierdzenie stanowiła również obserwowana prawoskośność percentylowego rozkładu różnic przedstawiona na
wykresie „mountain plot”, 95% zakres różnic kształtował się
w granicach od -9,36 do 81,96 U/ml, a mediana wynosiła
16,74 U/m (ryc. 4. B3).
W podgrupie C o stężeniach przekraczających 500 U/ml
znalazło się 17 wyników. Również w tej podgrupie stężenia
CA 125 z analizatora cobas e411 były istotnie niższe aniżeli
oznaczane na analizatorze Architect i1000 (p=0,001). Współczynnik nachyleniowy równania regresji wynoszący 0,670
był istotnie niższy od jedności (ryc. 4. C1). W tej podgrupie
obserwowano istotną tendencję do wzrostu wielkości różnic
pomiędzy wynikami z obu analizatorów wraz ze wzrostem
stężeń. Współczynnik nachyleniowy wynosił 0,394 i istotnie
różnił się od zera (p = 0,001) (ryc. 4. C2). Niesymetryczny
był również percentylowy rozkład różnic pomiędzy wynikami
Rycina 5
Krzywe ROC dla HE 4 wykreślone u chorych na raka jajnika względem grupy referencyjnej. Architect i1000 [−−] i cobas e411 [- -].
Rycina 6
Krzywe ROC dla CA 125 wykreślone u chorych na raka jajnika względem grupy referencyjnej. Architect i1000 [−−] i cobas e411 [- -].
46
uzyskanymi z obu analizatorów, (ryc. 4. C3), mediana różnic wynosiła 117,56 U/ml, a 95% zakres różnic mieścił się
w szerokim przedziale stężeń od 0 do 600 U/ml.
W analizie porównawczej wykorzystano 118 próbek surowic,
z których 30 pochodziło od osób zdrowych, a 88 od chorych na raka jajnika. W celu weryfikacji użyteczności diagnostycznej oznaczeń markerów wykreślono krzywe ROC.
Dla antygenu HE4 pole powierzchni pod krzywymi ROC dla
oznaczeń na analizatorze cobas e411 było istotnie większe
aniżeli na analizatorze Architect i1000 (ryc. 5). Natomiast
dla CA 125 stwierdzono brak różnic w polach powierzchni
pod krzywymi ROC wykreślonymi dla wyników oznaczeń na
analizatorze Architect i1000 i cobas e411 (ryc. 6). W badanej grupie chorych na raka jajnika znajdowały się zarówno
chore przed leczeniem jak i w trakcie chemioterapii. Dla obu
systemów pomiarowych obserwowano istotne zależności
pomiędzy stężeniami CA 125 a HE4, współczynnik korelacji
Persona wynosił dla oznaczeń na analizatorze cobas e411
r=0,353 (p=0,0001), a dla analizatora Architect i1000 r=0,334
(p=0,0003). Analiza porównawcza krzywych ROC wykazała
istotnie większe pole powierzchni pod krzywymi ROC dla CA
125 aniżeli HE4 na obu systemach pomiarowych. Dla oznaczeń na analizatorze cobas e411 pola powierzchni wynosiły
dla CA 125 i HE4 odpowiednio: 0,953±0,02 i 0,881±0,03;
p=0,025 a dla oznaczeń na analizatorze Architect i1000:
0,959±0,02 i 0,828; p=0,001.
Dyskusja
Rak jajnika często może rozwijać się w sposób utajony,
a wczesne objawy są zbliżone do obserwowanych w różnego typu chorobach narządu rodnego o niezłośliwej etiologii,
zmianach łagodnych. Stąd u znacznego odsetka chorych
nowotwór jest rozpoznawany późno i stadium zaawansowania obok typu histologicznego nowotworu oraz stopnia histologicznej złośliwości uznawane jest za podstawowy wskaźnik prognostyczny [8]. Ta sytuacja os szeregu lat stymuluje
wysiłki badawcze celem poszukiwania metod pozwalających
na wykrycie nowotworu we wczesnych stadiach zaawansowania. Rozwój badań ultrasonograficznych, przezpochwowe
Jednak przez długi czas uznawano, że badanie ginekologiczne, USG z kolorowym Dopplerem oraz wyniki oznaczeń
CA 125 stanowią u kobiet po menopauzie kompleks badań
diagnostycznych mogących znaleźć zastosowanie w badaniach przesiewowych [26, 27]. Oprócz zastrzeżeń wnoszonych odnośnie ograniczone przydatności oznaczeń CA 125
dla wykrywania raka jajnika we wczesnych stadiach zaawansowania, diagnostyki różnicowej guzów w obrębie miednicy
mniejszej również przedmiotem kontrowersji jest wartość
prognostyczna wyjściowego stężenia markera [7].
Celem podniesienia efektywności diagnostyki biochemicznej chorych na raka jajnika weryfikowano użyteczność diagnostyczną wielu markerów nowotworowych. Jednak przez
długi okres te badania nie przyniosły oczekiwanych rezultatów, użyteczność żadnego z badanych markerów nie okazała się istotnie wyższa w porównaniu z CA 125. Jedynie ich
badania mogły być wykorzystywane jako komplementarne
w stosunku do CA 125. Dopiero wdrożenie do praktyki diagnostycznej oznaczeń HE4 wydaje się wnosić istotną poprawę efektywności diagnostyki różnicowej zmian niezłośliwych
i raka jajnika [28, 29]. Przy zbliżonej do CA 125 czułości wyniki oznaczeń HE4 cechują się wyraźnie wyższą swoistością
diagnostyczną. O ile podwyższone stężenia CA 125 spotyka
się u 20 – 30% kobiet z niezłośliwymi zmianami w jajnikach,
to wyższe od wartości odcinającej stężenia HE4 obserwuje się tylko u nieznacznego ich odsetka [30, 31]. Wysuwane są nawet sugestię, że prawidłowy poziom HE4 u kobiet
z podwyższonym stężeniem CA 125 u blisko 98% z nich wyklucza inwazyjny nowotwór [32]. Istotny postęp w diagnostyce różnicowej przyniosły badania HE4 zwłaszcza u kobiet
przed menopauzą, u których relatywnie często spotyka się
stężenia CA 125 wyższe od 35 U/ml [33, 34]. Dalszy postęp
w diagnostyce różnicowej zmian niezłośliwych i raka jajnika
przyniosło opracowanie w oparciu o wyniki oznaczeń HE4
i CA 125 algorytmu ROMA (Risk of Ovarian Malignancy Algorithm). Pozwala on na oszacowanie prawdopodobieństwa
obecności nowotworu złośliwego u kobiet ze stwierdzanymi
guzami w obrębie miednicy mniejszej [35, 36]. Przeważają opinie, że czułość i swoistość diagnostyczna a także ich
USG z kolorowm Dopplerem, a także wdrożenie oznaczeń
antygenu CA 125 nie przynosiły radykalnej zmiany sytuacji
tym zakresie. Zarówno badania USG jak i oznaczenia CA
125 cechuje ograniczona czułość i swoistość diagnostyczna
dla wykrywania raka jajnika u bezobjawowych kobiet [23].
Podwyższone stężenia CA 125 stwierdza się u 80% całej
populacji chorych na raka jajnika, ale tylko poniżej 50% chorych w stadium FIGO I i II [6, 7]. Istotny problem stanowi relatywnie niska swoistość diagnostyczna wyników oznaczeń
markera, jego podwyższone stężenia spotyka się u znacznego odsetka kobiet w innych nowotworach narządu rodnego
(śluzówka macicy, szyjka macicy), o innej lokalizacji narządowej (rak płuca, rak piersi) a także w szeregu niezłośliwych
chorobach takich jak cysty i stany zapalne jajnika, mięśniaki
macicy [24]. Ponadto stężenia CA 125 może przejściowo
wzrastać w przebiegu ciąży jak i cyklu miesiączkowego [25].
ujemna i dodatnia wartość predykcyjna wskaźnika ROMA
jest wyższa aniżeli wyników oznaczeń samych markerów.
Wartościom tego wskaźnika jest przypisywane istotne praktyczne znaczenie przy kwalifikacji chorych do zabiegów operacyjnych i wyboru placówki, w której powinny one być przeprowadzane z uwzględnieniem stanu hormonalnego kobiet
i prawdopodobieństwa zmian o charakterze złośliwym [37].
Przez dłuższy czas możliwym było wykonywanie badań
stężenia HE4w surowicy krwi jedynie metodą ELISA na mikropłytkach, co w znacznej mierze ograniczało dostępność
ich wyników. Zestawy odczynnikowe do badań przy użyciu
automatycznych analizatorów immunochemicznych opracowała pierwsza firma Abbott Laboratories Ltd. Stąd w prezentowanych badaniach wyniki oznaczeń przy zastosowaniu
tego systemu pomiarowego, rozumiejąc pod tym terminem
zestawy odczynnikowe i analizator immunochemiczny, dla
47
HE4 i CA 125 - porównanie metod oznaczeń
którego są adresowane, uznano jako pewnego rodzaju
układ odniesienia.
Zestawy odczynnikowe do oznaczeń CA 125 oraz HE4 obu
firm cechuje znaczne podobieństwo tak pod względem układu odniesienia dla standaryzacji kalibratorów jak i stosowanych przeciwciał. Zestawy do oznaczeń CA 125 w obu przypadkach należą do metod drugiej generacji tzn. stosowane
są w nich przeciwciała OC125 i M11. Różnice w wynikach
uzyskiwanych obu metodami można wiązać ze stosowanymi
w obu analizatorach odmiennymi wersjami metod immunochemicznych, składem matryc białkowych, a także technologią opracowania wyników.
W oznaczeniach markerów na analizatorze Architect i1000
stosowana jest metoda chemiluminescencyjna (CMIA) wykorzystująca jako znacznik ester akrydyny [38]. W pierwszym etapie antygen obecny w badanej próbce wiąże się
z opłaszczonym na mikrocząsteczkach paramagnetycznych
przeciwciałem monoklonalnym 2H5, skierowanym przeciwko jednej determinancie antygenu HE4. W drugim etapie, po
wypłukaniu niezwiązanych mikrocząsteczek, dodawane jest
znakowane estrem akrydyny drugie przeciwciało monoklonalne 3D8, skierowane przeciwko innej determinancie HE4.
W kolejnym etapie kuweta reakcyjna zostaje umieszczana
w polu magnetycznym, gdzie dochodzi do separacji kompleksów: przeciwciało 2H5 – antygen HE4 – przeciwciało
3D8/ester akrydyn, powstałych na mikrocząsteczkach paramagnetycznych. Po kolejnym cyklu przemywania do mieszaniny reakcyjnej dodawany jest nadtlenek wodoru, utleniający
znacznik do ketokwasu, oraz wodorotlenek sodu hydrolizujący go do N-metyloakrydonu. Powstały związek jest nietrwały
i rozpadając się emituje światło o długości fali 429 nm. System optyczny dokonuje pomiaru wyemitowanych fotonów
światła przez ustalony okres czasu, a uzyskane względne
jednostki świecenia RLU służą do obliczenia stężenia antygenu w badanej próbce. Zakres pomiarowy oznaczeń na
analizatorze Architekt i1000 dla antygenu HE4 wynosi 201500 U/ml, a dla CA 125: 0,0 do 1000,0 U/ml.
W oznaczeniach antygenu HE4 i CA 125 na analizatorze cobas e411 wykorzystano technikę eletrochemiluminescencyjną (ECL), metodę, w której za emisję światła z wzbudzonych
cząsteczek odpowiedzialny jest szereg reakcji rodnikowych,
które zachodzą na powierzchni elektrody platynowej [40].
W pierwszym etapie antygen obecny w badanej próbce
wiązany jest przez dwa monoklonalne przeciwciała, jedno
sprzężone z biotyną, a drugie z kompleksem rutenu [Ru
(bpy)3]+2. Po 9 minutowej inkubacji do mieszaniny reakcyjnej dodawane są cząsteczki paramagnetyczne opłaszczone
streptawidyną. Wysokie powinowactwo streptawidyny do
biotyny sprawia, że powstałe kompleksy immunologiczne
zostają zakotwiczone na fazie stałej. Mieszanina reakcyjna
zostaje następnie przetransportowana do cell pomiarowych,
w których cząsteczki paramagnetyczne z kompleksami:
streptawidyna/biotyna-przeiwciało1:antygen - przeciwciało
2-[Ru (bpy)3]+2 wychwytywane są przez znajdujący się pod
elektrodą platynową elektromagnes [39]. Po etapie wymy48
wania niezwiązanych składników z mieszaniny reakcyjnej
i dodaniu ProCell zawierającego trójpropyloaminę (TPA)
impuls elektryczny inicjuje reakcję utleniania i redukcji rutenu – znacznika kompleksów immunologicznych na elektrodzie platynowej oraz TPA. Powstaje kompleks rutenu: [Ru
(bpy)3]+3 oraz kation trójpropyloaminowy (TPA+) wykazujący
właściwości redukcyjne, który spontanicznie uwalnia proton (H+), tworząc niestabilny rodnik TPA*. Rodnik przeprowadza kompleks rutenu [Ru (bpy)3]+3 w stan wzbudzony
[Ru (bpy)3]+2*, który przy powrocie do stanu podstawowego
emituje światło o długości fali 620 nm rejestrowane przez
fotopowielacz. Poziom antygenu wyliczany jest z krzywej
wzorcowej zapisanej w kodzie paskowym kalibratorów oraz
dwupunktowej rekalibracji wykonanej przez użytkownika.
Zakres pomiarowy oznaczeń na analizatorze cobas e411
dla antygenu HE4 wynosi 15-1500 U/ml, a dla CA 125 od 0
do 5000 U/ml.
O ile dla CA 125 wyniki uzyskane z obu analizatorów cechuje znaczne podobieństwo, czego wyrazem jest również
wielkość pól powierzchni pod krzywymi ROC, to dla wyników
oznaczeń HE4 na analizatorze cobas e411 pole powierzchni pod krzywą ROC było istotnie większe w porównaniu do
wykreślonego na podstawie wyników z analizatora Architekt
i1000. W analizie przyczyn tego stanu można rozważać
wpływ różnic w zakresach stężeń kalibratorów stosowanych
w obu systemach pomiarowymi. Jak wykazano współczynniki nachyleniowe równań regresji opisujące zależności pomiędzy wynikami oznaczeń tego markera przy użyciu obu
analizatorów zależą od zakresu mierzonych stężeń.
Podsumowując należy stwierdzić, że przedstawione wyniki potwierdzają opisywaną użyteczność oznaczeń CA 125
i HE4 w diagnostyce biochemicznej chorych na raka jajnika.
Z punktu widzenia użyteczności diagnostycznej obserwowane różnice pomiędzy porównywanymi systemami pomiarowymi nie mają zasadniczego znaczenia, ponieważ badania
CA 125 i HE4 u poszczególnych chorych z założenia musza
być wykonywane przy użyciu zestawów odczynnikowych
i analizatorów immunochemicznych, pochodzących od tego
samego wytwórcy. Co więcej, dotyczą one relatywnie nielicznych grup zdrowych kobiet i chorych na raka jajnika,
przy czym głównie w zaawansowanych stadiach choroby.
Koniecznym jest w trakcie systematycznie prowadzonych
badań u zdrowych kobiet, pacjentek z niezłośliwymi guzami
w obrębie miednicy mniejszej jak i chorych na raka jajnika
przy uwzględnieni szerokiego panelu parametrów klinicznych, gromadzenie danych dla ustalenia wartości odcinających oraz oceny w sposób wiarygodny użyteczności
diagnostycznej oznaczeń obu markerów, szczególnie dla
różnicowania pomiędzy zmianami niezłośliwymi i rakiem jajnika.
Piśmiennictwo
1. Didkowska J, Wojciechowska U, Zatoński W. Nowotwory złośliwe w Polsce w 2009 roku. Centrum Onkologii Instytut, Warszawa 2010.
2. Hennessy BT, Coleman RI, Markman M. Ovarian cancer. Lancet
2009; 374: 1371-1382.
3. Jemal A, Siegel R, Ward E, et al. Cancer statistics. CA Cancer
J Clin 2007; 57: 43-66.
4. Bast RC, Klug TL, St John E, et al. A radioimmunoassay using a
monoclonal antibody to monitor the course of epithelial ovarian
cancer. N Eng J Med 1983; 309: 169-171.
5. Kabawat SE, Bast RC, Bhan Ak, et al. Tissue distribution of
coelomic-epithelium- related antigen recognized by the monoclonal antibody OC125. Int J Gynecol Pathol 1983; 2: 275-285.
6. Jacobs I, Bast RC, The CA 125 tumour-associated antigen: a
review of the literature. Hum Reprod 1989; 4: 1-12.
7. Duffy MJ, Bonfrer JM, Kulpa J, et al. CA 125 in ovarian cancer:
European Group on Tumor Markers guidelines for clinical use.
Int J Gynecol Cancer 2005; 15: 679-691.
8. Jacobs IJ, Menon U. Progress and challenges in screening for
early detection of ovarian cancer. Molecular Cellular Proteomics
2004; 3: 355-366.
9. Jelovac D, Armstrong DK. Recent progress in the diagnosis and
treatment of ovarian cancer. Ca Cancer J Clin 2011; 61: 183203.
10. Fritsche HA, Bast RC. CA 125 in ovarian cancer: Advances and
controversy. Clin Chem 1998; 44: 1379-1380.
11. Jacobs I, Oram D, Fairbanks J, et al. A risk of malignancy index
incorporating CA 125, iltrasound and menopausal statis for the
accurate pre-operative diagnosis of ovarian cancer. Br J Obstet
Gynecol 1990; 97: 922-929.
12. Moolthiya W, Yuenyao P. The Risk of Malignancy Index (RMI)
in diagnosis of ovarian malignancy. Asia Pacifi J Cancer Prev
2009; 10: 865-868.
13. Gadducci A, Cosio S, Carpi A, et al. Serum tumor markers in
the management of ovarian, endometrial and cervical cancer.
Biomed Pharmacother 2004; 58: 24-38.
14. Rein BJD, Gupta S, Dada R, et al. Potential markers for detection and monitoring of ovarian cancer. J Oncol 2011;
doi10.1155/2011/475983
15. Kirchhoff C. Moleculatr characterization of epididymal proteins.
J Reproduc Fertility 1998; 3: 86-95.
16. Bingle L. Cross SS, High AS, et al. WFDC2 (HE4): A potential
role in the innate immunity of the oral cavity and respiratory tract
and the development of adenocarcinoma of the lung. Respir
Res 2006; 7: 61 doi:10.1186/1465-9921-7-6
17. Galgano MT, Hampton GM, Frierson F. Comprehensive analysis of HE4 expression in normal and malignant human tissues.
Modern Pathol 2006; 19:847-853.
18. Moore RG, Miller RC, Steinhoff MM, et al. Serum HE4 levels
are less frequently elevated then CA 125 in women with benign gynecologic disordes. Am J Obset Gynecol 2012; 206.
doi:10.1016/j.ajog.2011.12.029
19. Garrett PE, Lasky FD, Meier KL. User protocol for evaluation of
qualitative test performance: Approved guideline – Second edition. CLSI EP121-A2 2008 www.clsi.org.
20. Passing H, Bablok W. A new biometrical procedure for testing the equality of measurements from two different analytical
methods. Appication of linear regression procedures for method
comparison studies in clinical chemistry. Part I. Clin Chem Clin
Biochem 1983; 21: 709-720
21. Bland JM, Altman DG. Statistical methods for assessing agreement between two methods of clinical measurement. Lancet
1986; 307-310
22. Krouwer JS, Monti KL. A simple, graphical method to evaluate
laboratory assays. Eur J Clin Chem Clin Biochem, 1995; 33:
525-527.
23. Fishman DA, Cohen I, Blank SV, et al. The role of ultrasound
evaluation in the detection of early-stsage epithelial ovarian
cancer. Am J Obstet Gynecol 2005; 192: 1214-1221.
24. Bast RC, Badgwell D,Lu Z, et al. New tumor markers: CA 125
and beyond. Int J Gynecol Cancer 2005; 30: 274-281.
25. Anastasi E, Granato T, Marchei GG, et al. Ovarian cancer
marker HE4 in differently expressed during the phases of the
menstrual cycle in healthy young women. Tumor Biol 2010, 31:
411-415.
26. Buys SS, Partridge E, Greene MH, et al. Ovarian cancer screening in the Prostate, Lung, Colorectal and Ovarian (PLCO) cancer
screening trial: Findings from the intial screen of a randomized
trial. Am J Obstet Gynecol 2004; 193: 1630-1639.
27. Rosenthal AN, Menon U, Jacobs IJ. Screening for ovarian cancer. Clic Obstet Gynecol 2006; 49: 433-447.
28. Park Y, Lee J-H, Hong DJ, et al. Diagnostic performance of HE4
and CA 125 for the detection of ovarian cancer from patients
with various gynecologic and non-gynecologic disease. Clin
Biochem 2011; 44: 884-888.
29. Partheen K, Kristijansdottir B, Sundfeldt K. Evaluatiom of ovarian cancer biomarkers HE4 and CA-125 in women presenting
with a suspicious cystic ovarian mass. J Gynecol Oncol 2011;
22: 244-252.
30. Molina R, Escudero JM, Auge JM, et al. HE4 a novel tumour
marker for ovarian cancer: comparison with CA 125 and ROMA
algorithm in patients with gynaecological diseases. Tumor Biol
2011; 32:1087-1095.
31. Moore RG, Miller RC, Steinhoff MM, et al. Serum HE4 levels
are less frequently elevated then CA 125 in women with benign gynecologic disordes. Am J Obstet Gynecol 2012; 206.
doi:10.1016/j.ajog.2011.12.029
32. Holcomb K, Vucetic Z, Miller C, et al. Human epididymis protein
4 offers superior specificity in the differentiation of benign and
malignant ednexal masses in premenopausal women. Am J Obstet Gynecol 2011; doi:1.1016/j.ajog.2011.05.07
33. Bolstad N, Oijordsbakken M, Nustad K, et al. Human epididymis
protein 4 reference limits and natural variation in a Nordic population. Tumor Biol 2012; 33: 141-148.
34. Moore RG, Miller MC, Eklund EE, et al. Serum levels of the
ovarian cancer biomarker HE4 are decreased in pregnancy and
increase with age. Am J Ostet Gynecol 2012; doi: 10.1016/ajog
2011.12.028.
35. Montagnana M, Danese E, Ruzzenente O, et al. The ROMA
(Risk of Ovarian Malignancy Algorithm) for estimating the ris of
epithelial ovarian cancer in women presenting with pelvic mass:
is a really useful? Clin Chem Lab Med 2011; 49: 521-525.
36. Plebani M, Melichar B. ROMA or death: advances in epithelial
ovarian cancer diagnosis. Clin Chem Lab Med 2011; 49: 443445.
37. Kadija S, Stefanovic A, Jeremic K, et al. The utility of human
epididymal protein 4, cancer antigen 125, and risk for malignancy algorithm in ovarian cancer and endometriosis. Inter J
Gynecol Cancer 2012; 22: 238-244.
38. Ognibene A, Drake ChJ, Jeng K-YS, et al. A new modular
chemiluminescence immunoassay analyser evaluated. Clin
Chem Lab Med 2000, 38: 251-260.
39. Richter MM. Electrochemiluminescence . Chem Rev 2004; 104:
3003 – 3036.
40. Kuramitz H. Magnetic microbead-based elektrochemical immunoassays. Anal Bioanal Chem 2009; 394: 61-69.
Zaakceptowano do publikacji: 29.02.2012
Adres do korespondencji:
Prof. dr hab. Jan Kanty Kulpa
Zakład Analityki i Biochemii Klinicznej
Centrum Onkologii, Oddział w Krakowie
31-115 Kraków, ul. Garncarska 11
[email protected]
49