Giulio Mengozzi LABORATORIO ANALISI CHIMICA CLINICA “BALDI E RIBERI” A.S.O. San Giovanni Battista di Torino
Marcatori di discariocinesi POCT
MARCATORI TUMORALI DEFINIZIONE Sostanze di diversa natura molecolare, di caratterizzazione strutturale pi첫 o meno definita, che sono assenti o presenti in bassa concentrazione in condizioni normali e che possono comparire o aumentare in caso di malattia neoplastica. Biomarcatore: ogni segnale biologico correlato alla presenza di una neoplasia. Sono incluse categorie molto eterogenee di indicatori biologici.
MARCATORI TUMORALI – Classificazione (I) BIOCHIMICO-BIOLOGICA INTERAZIONE TUMORE/OSPITE - invasione e/o danno metabolico (VES, Enzimi, Proteine, Fase acuta,…) - risposta immune dell’ospite (CIC, Ab anti-MUC1, anti-p53, anti-erbB-2/neu)
PRESENZA e/o ESTENSIONE della neoplasia - a struttura molecolare nota (Enzimi – NSE, PSA -, Molecole di adesione – CEA -, Ormoni, Molecole di trasporto – aFP -, Citocheratine, …) - identificati con Ab monoclonali (epitopi noti - CA 19.9, CA 125, CA ….) - componenti della cellula tumorale (acidi nucleici tumore-specifici, mRNA PSA, DNA K-ras, …)
FUNZIONE - proteine codificate da oncogeni o geni oncosoppressori - fattori implicati nella neoangiogenesi (VEGF, FGF) - proteasi e inibitori delle proteasi - (CEA: regolazione risposta immune, diffusione metastatica; AFP: funzioni metaboliche della cellula neoplastica; Mucine: anti-adesione, immunosoppressione, adesione piastrinica ed emboli; PSA: antiangiogenesi)
RISCHIO - genetici (ACP, BRCA, RT, …) - metabolici e ambientali (Steroidi, IGF e IGF-BP, …)
CLASSIFICAZIONE IN BASE ALLA STRUTTURA CHIMICA O FUNZIONE BIOLOGICA Antigeni onco-fetali: CEA, αFP, ... Enzimi/isoenzimi: NSE, PSA, BAP, ... Ormoni/subunità: βhCG, hCT, … Proteine tessuto specifiche: hTG, Cromogranina A, ... Citocheratine: TPA, Cyfra 21-1, … Mucine (Antigeni tumore-associati): CA 19-9, CA 15-3, CA 125, ...
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MARCATORI TUMORALI – Classificazione (II) SPECIFICITA’ TESSUTALE TUMORE-SPECIFICITA’ ??? ORGANO o TESSUTO-SPECIFICITA’ elevata specifictà d’organo (TG e tiroide, PSA e prostata, hCG e sinciziotrofoblasto) espressione di un tipo cellulare, ma non dell’organo dove quel tipo è prevalente (CT, NSE, Cromogranina A, serotonina, catecolamine e metaboliti) associazione con un dato tipo istologico (TPA e Cyfra 21.1 – carcinomi squamosi, CEA e mucine – adenocarcinomi)
Nota: scarsa specifictà d’organo dei marcatori mucinici per neoplasie disseminate (CA 19.9: colon, stomaco, pancreas, ovaio; CA 125: ovaio, mammella, polmone, pancreas, colon; CA 15.3: mammella, ovaio, pancreas, polmone)
Marcatori tumorali espressi da un tipo cellulare, ma non necessariamente dell’organo dove quel tipo cellulare è prevalente hCT: carcinoma midollare della tiroide carcinoidi tumori endocrini del tubo digerente tumori a piccole cellule del polmone NSE: tumore a piccole cellule del polmone tumori neuroendocrini neuroblastoma melanoma linfoma teratoma timoma
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Marcatori tumorali con elevata specificità d’organo hTG (tiroide) PSA (prostata) hCG (sinciziotrofoblasto)
Marcatori tumorali espressi in modo quantitativamente prevalente da neoplasie di un dato tipo istologico TPA, Cyfra 21-1: carcinomi di tipo squamoso CEA, CA 19-9, CA 15-3, CA 125: adenocarcinomi
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Marcatori tumorali mucinici: scarsa specificità d’organo
CA 19-9: carcinoma del colon, del pancreas, dello stomaco, dell’ovaio CA 125: carcinoma dell’ovaio, della mammella, del polmone, del pancreas, del colon CA 15-3:carcinoma della mammella, dell’ovaio, del pancreas, del polmone CA 72-4: carcinoma dello stomaco, del colon, del pancreas, della mammella 8
I MARCATORI TUMORALI SONO IN USO CLINICO ROUTINARIO DA CIRCA 25 ANNI Secolo XIX: proteina di Bence-Jones 1930 (Zondek): HCG 1956 (Bergstrand), 1964 (Tatarinov): αFP 1957 (Bjorklund): TPA 1965 (Gold e Freedman): CEA 1979 (Wang): PSA 1981 (Bast): CA 125 Anni ’80-’90: altre Mucine, altre Citocheratine, ….
METODI ANALITICI da METODI RIA/IRMA completamente manuali (fine anni ’70 – inizio anni ’80) A METODI IMMUNOMETRICI NON RADIOATTIVI completamente automatizzati (anni ’90 – anni ’00) IL BOOM DEI MARCATORI TUMORALI DEGLI ANNI ’80-’90 E’ IN GRAN PARTE ASCRIVIBILE ALLA SPINTA COMMERCIALE DELLE GRANDI DITTE PRODUTTRICI DI KIT DIAGNOSTICI E DI STRUMENTI DA LABORATORIO
MARCATORI TUMORALI ESEGUITI DAL SETTORE IMMUNOMETRIA DEL LABORATORIO “BALDI E RIBERI” MT “puri”
Molecole che sono “anche” MT
CEA αFP βhCG CA 19-9 CA 15-3 CA 125 NSE PSA FPSA CYFRA 21-1 TPA hTG
Cromogranina A Calcitonina (CT) Fosfatasi alcalina ossea (BAP) MT soppressi CA 72-4 CA 50 PAP S100 UBC MCA
UTILIZZO CLINICO DEI MARCATORI TUMORALI NELLE DIVERSE NEOPLASIE MARCATORI TUMORALI DI PRIMA SCELTA Il loro utilizzo in relazione alle caratteristiche biologiche (estensione, classificazione istologica, ...) e all’andamento clinico della neoplasia trova in letteratura consenso adeguato
MARCATORI TUMORALI DI SECONDA SCELTA Il loro utilizzo in relazione alle caratteristiche biologiche (estensione, classificazione istologica, ...) è documentato in letteratura, ma ad esso non sempre fa riscontro un sufficiente consenso con l’andamento clinico della malattia Utili quando il tumore non esprima il marcatore di prima scelta o come informazione addizionale
TIPO DI TUMORE
MARCATORE DI PRIMA SCELTA
MARCATORE DI SECONDA SCELTA
Carcinoma squamoso del distretto testa-collo
nessuno
SCC
Carcinoma dell’esofago
nessuno
SCC, TPA, CEA
Carcinoma midollare della tiroide
hCT
nessuno
Carcinoma differenziato della tiroide
hTG
nessuno
Microcitoma polmonare
NSE
nessuno
Carcinoma del polmone
CYFRA 21-1 (squamoso) CEA (adenocarcinoma)
nessuno
TIPO DI TUMORE
Carcinoma del colon-retto Carcinoma del pancreas Carcinoma del fegato
MARCATORE DI PRIMA SCELTA
MARCATORE DI SECONDA SCELTA
CEA
CA 19-9
CA 19-9
CEA
αFP
Ferritina Carcinoma delle vie biliari
CA 19-9
Carcinoma del rene
nessuno
nessuno
Carcinoma della vescica
nessuno
BTA, NMP22, UBC TPA, CA 19-9
Carcinoma dell’ovaio
CA 125
CEA
CA 19-9, FP, βhCG
TIPO DI TUMORE
MARCATORE DI PRIMA SCELTA
MARCATORE DI SECONDA SCELTA
Tumori germinali del testicolo
ß hCG, αFP
nessuno
Carcinoma della prostata
PSA (fPSA)
Cromogranina A
Carcinoma della mammella
CA 15-3
CEA
Melanoma
S-100
nessuno
Carcinoide
nessuno
Cromogranina A
Interpretazione del dato di laboratorio nell’utilizzo clinico dei marcatori tumorali Singolo referto CRITERIO DICOTOMICO Valore soglia (bilancio iniziale pre-trattamento, fase diagnostica) PiÚ referti successivi VALUTAZIONE DINAMICA Dosaggi seriati nel tempo (postoperatorio, monitoraggio della terapia, follow up)
Marker AFP CA 125 CA 19-9 CA 15-3 CEA CYFRA 21-1 HCG NSE PSA SCC TAG 72
t/2 in Days 2–8 5 4–8 5–7 2–8 1 1 1 2-4 1 3–7
CAUSE NON ONCOLOGICHE DI VARIAZIONE DEI LIVELLI DEI MARCATORI TUMORALI CAUSE CLINICHE • Eventi fisiologici ed abitudini voluttuarie • Patologie non oncologiche • Cause iatrogene CAUSE ANALITICHE • Autoanticorpi antitieoglobulina (Tireoglobulina) • HAMA (CEA, CA 125, CA 72-4, ...) • Effetto gancio (Marcatori Tumorali diversi)
COSA SI OTTIENE DAL MARCATORE TUMORALE IDEALE? DIAGNOSI •Utilità in screening su popolazione asintomatica in toto? NO •Utilità in screening su popolazione asintomatica a rischio? NO •Utilità in screening su popolazione sintomatica? SI??? PROGNOSI •Significatività prognostica del valore basale (pre intervento) del marcatore? SI? •Significatività prognostica della velocità con cui il marcatore torna a valori normali dopo l’intervento? SI? FOLLOW-UP •Corrispondenza tra l’andamento del marcatore e la metastatizzazione e/o la recidiva del tumore? SI •Anticipazione della metastatizzazione e/o recidiva del tumore? SI? •Controllo dell’efficacia della chemioterapia o radioterapia? SI?
Quando usare i marcatori nella pratica clinica … Screening in popolazione non selezionata (falsi positivi, studi di mortalità, familiarità) Diagnosi del tumore primitivo (Ca midollare, testicolo, neuroendocrino) Diagnosi di tumore avanzato (monitoraggio dell’efficacia della terapia) Ricerca della sede di origine di metastasi a partenza ignota (carcinoide, neuroendocrino) Bilancio del tumore primitivo già diagnosticato - valore basale - estensione della malattia - indicazioni prognostiche (CEA, AFP, CA 15.3) Monitoraggio post-operatorio (malattia residua) (PSA, hCG, AFP: elevata specificità tessutale, tempo di dimezzamento noto)
Quando usare i marcatori nella pratica clinica … Monitoraggio a lungo termine dopo la terapia radicale del tumore primitivo Indicazioni pratiche: QUANDO Alto rischio di ricaduta QUANTI Evitare ridondanze e bassa specificità PERCHE’ Sopravvivenza Qualità di vita
MARCATORI TUMORALI ECCESSIVO ENTUSIASMO Utilizzo di tutti i possibili MT in qualsiasi situazione
ECCESSIVO PESSIMISMO Non servono a niente
USO RAGIONATO DEI MARCATORI TUMORALI CONOSCENZA
1) delle caratteristiche di sensibilità e specificità diagnostiche di ciascun marcatore nelle diverse patologie neoplastiche 2) delle motivazioni biologiche che possono modificare la concentrazione del marcatore (anche e soprattutto in modo aspecifico) 3) dei meccnismi metabolizzazione e secrezione LABORATORIO 22
INTERAZIONE
MEDICO DI BASE
POST-GENOMIC ERA The Future of Cancer Management: Translating Genome, Transcriptome and Proteome Yeatman T.J. Annals of Surgical Oncology 2003; 10: 7-14
Genomics, Transcriptomics, Proteomics, and Numbers Kiechle F.L., Holland-Staley C.A. Arch Pathol Lab Med 2003; 127: 1089-1097
Cancer Epigenomics Plass C. Human Molecular Genetics 2002; 20: 2479-2488
Integrating Cancer Genomics and Proteomics in the post-genome era Hanash S.M., Bobek M.P., et al. Proteomics 2002; 2: 69-75
Cancer Genomics: Promises and Complexities Zhang W., Labodè P.M., et al. Clinical Cancer Research 2001; 7: 2159-2167
CEA: antigene carcinoembrionico Categoria: molecola di adesione Natura chimica: glicoproteina (superfamiglia delle immonoglobuline) Peso molecolare: 200 kD Immunogeno: metastasi epatica di carcinoma del colon Epitopi: numerosi Anticorpi utilizzati per la misura: numerosi sia policlonali che monoclonali Tempo di dimezzamento: 3-11 giorni Principali cause non oncologiche di incremento: patologia benigna del tratto gastroenterico, del fegato, del polmone, insufficienza renale cronica Kit commerciali disponibili: oltre 20
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ÎąFP: alfafetoproteina Categoria: molecola di trasporto Natura chimica: glicoproteina (a-1-globulina) Peso molecolare:Âť 67 kD Epitopi: numerosi Anticorpi utilizzati per la misura: numerosi sia policlonali che monoclonali Tempo di dimezzamento: 5-6 giorni Principali cause non oncologiche di incremento: epatopatia cronica, gravidanza Kit commerciali disponibili: oltre 20 Standard internazionale di riferimento: si (1st IS 72/225) 25
TPA: antigene polipeptidico tissutale Categoria: frammenti solubili delle citocheratine 8, 18 e 19 Natura chimica: proteina Peso molecolare: 10-50 kD Immunogeno: pool di tumori umani Epitopi: probabilmente numerosi Anticorpi utilizzati per la misura: policlonali e monoclonali Tempo di dimezzamento: 4-5 giorni Principali cause non oncologiche di incremento: patologia benigna del tratto gastroenterico, del fegato (acuta e cronica), del pancreas, del rene, processi infiamatori acuti, traumatismi recenti Kit commerciali disponibili: 4
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CYFRA 21-1 Categoria: frammento solubile della citocheratina 19 Natura chimica: proteina Peso molecolare: 40 kD Immunogeno: linea cellulare MCF7 Epitopi: due differenti sulla citocheratina 19 (coil2) Anticorpi utilizzati per la misura: due policlonali (KS-19-1, BM 19-21) Tempo di dimezzamento: non noto Principali cause non oncologiche di incremento: epatopatia, malattie polmonari croniche Kit commerciali disponibili: 4 Standard internazionale di riferimento: no
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CA 125 (OCA) Categoria: mucina Natura chimica: gicoproteina Peso molecolare: 続 1000 kD Immunogeno: linea cellulare di carcinoma ovarico (OVCA433) Epitopi: 26, in 8 clusters Anticorpi utilizzati per la misura: uno monoclonale (OC125) Tempo di dimezzamento: 5-10 giorni Principali cause non oncologiche di incremento: mestruazioni, cirrosi ascitogena, versamenti pleurici, peritoneali, pericardici, insufficienza cardiaca congestizia, polmonite Kit commerciali disponibili: 15
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CA 19-9 (GICA) Categoria: mucina Natura chimica: gicoproteina Peso molecolare: 360 kD Immunogeno: linee cellulari di carcinoma colon-rettale umano (SW 1116) Epitopo: sialosil fucosil lattotetraoso Anticorpi utilizzati per la misura: uno monoclonale (1116NS19-9) Tempo di dimezzamento: non determinato Principali cause non oncologiche di incremento: ittero, patologia benigna del tratto gastroenterico, del panceas, del fegato, della colecisti, del polmone, nefropatie diabetiche, diabete mal controllato, malattie reumatiche Kit commerciali disponibili: 13
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CA 15-3 Categoria: mucina Natura chimica: glicoprotreina mucino-simile Peso molecolare: 300-450 kD Immunogeno: frazione di membrana di metastasi epatica di carcinoma mammario (anticorpo DF3); membrana del globulo del grasso del latte (anticorpo 115D8) Epitopi: non ancora definiti Anticorpi utilizzati per la misura: due monoclonali (DF3, 115D8) Tempo di dimezzamento: non determinato Principali cause non oncologiche di incremento: epatopatie Kit commerciali disponibili: 15
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hCG e β-hCG: gonadotropina corionica umana e subunità β Categoria: ormoni e subunità ormonali Natura chimica: glicoprotreina Peso molecolare: » 40 kD (19 kD per la subunità b) Epitopi: numerosi (10 già identificati) Anticorpi utilizzati per la misura: numerosi sia policlonali che monoclonali, sia per la molecola intera che per la subunità b Tempo di dimezzamento: 24-36 ore Principali cause non oncologiche di incremento: gravidanza Kit commerciali disponibili: oltre 20 31
Standard internazionale di riferimento: si (1st IRP HCG 75/537,
hTG: tireogobulina Categoria: ormoni e subunitĂ ormonali Natura chimica: glicoprotreina Peso molecolare: Âť 600 kD (19000 per la subunitĂ b) Epitopi: numerosi Anticorpi utilizzati per la misura: policlonali Tempo di dimezzamento: non determinato Principali cause non oncologiche di incremento: patologie benigne della tiroide, fumo, agobiopsia tiroidea, insufficienza renale Kit commerciali disponibili: 10 Standard internazionale di riferimento: si (CRM 457) 32
hCT: calcitonina Categoria: ormoni e subunitĂ ormonali Natura chimica: polipeptide a catena singola Peso molecolare: 3.5 kD Epitopi: numerosi Anticorpi utilizzati per la misura: policlonali Tempo di dimezzamento: 2-15 minuti (per la hCT secreta fisiologicamente) Principali cause non oncologiche di incremento: insufficienza renale cronica, iperparatiroidismo, morbo di Paget Kit commerciali disponibili: 13 Standard internazionale di riferimento: si (WHO 1st IP 70/234) 33
PSA: antigene prostatico specifico Categoria: enzimi Natura chimica: glicoproteina libera e coniugata ad a1-antichimotripsina e a1-inibitore dele proteasi Immunogeno: PSA umano Peso molecolare: 28-89 kD Epitopi: numerosi (13 gĂ identificati), in 6 clusters Anticorpi utilizzati per la misura: sia policlonali che monoclonali Tempo di dimezzamento: 1.5-3.2 giorni Principali cause non oncologiche di incremento: prostatite acuta, iperplasia prostatica benigna, ritenzione urinaria Kit commerciali disponibili: oltre 20
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fPSA: PSA frazione libera Categoria: enzimi Natura chimica dell’antigene: glicoproteina (7-12% carbidrati residui) Immunogeno: PSA umano Peso molecolare dell’antigene: » 30 kD Epitopi: numerosi (13 gà identificati), in 6 clusters Anticorpi utilizzati per la misura: diversi monoclonali Tempo di dimezzamento: 1-2 ore
Nota per l’interpretazione: a) va usato esclusivamente in rapporto al PSA totale (rapporto più alto nell’ipertrofia benigna, più basso nel cancro); b) va utilizzato se il PSA è compreso fra 2 e 20 ng/mL Principali cause di riduzione aspecifica del rapporto fPSA/PSA: non anco35 ra descritte
NSE: enolasi neurono specifica Categoria: enzimi Natura chimica: glicoproteina Peso molecolare: Âť 90 kD Anticorpi utilizzati per la misura: policlonali e monoclonali Tempo di dimezzamento: non determinato Principali cause non oncologiche di incremento: emolisi (anche modesta) del campione Kit commerciali disponibili: 7 Standard internazionale di riferimento: no
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Cromogranina A Categoria: secretogranine (cromogranine) Natura chimica: glicoproteina Peso molecolare: 48-60 kD Immunogeno: frammenti di cromogranina umana Epitopi: diversi Anticorpi utilizzati per la misura: uno policlonale, due monoclonali Tempo di dimezzamento: non determinato Principali cause non oncologiche di incremento: ipertensione essenziale, insufficienza enale cronica, gravidanza, malattie infiammatorie intestinali Kit commerciali disponibili: 2 Standard internazionale di riferimento: no
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