Széklet piruvát kináz M2 izoenzim a colorectalis carcinoma szűrésében-metaanalízis

Carolin Tonus, Markus Sellinger, Konrad Koss, Gero Neupert

Abstract:
Cél: a székletből kimutatható piruvát-kináz M2 izoenzim hatékonyságának elemzése a colorectalis carcinoma szűrésében a jelenleg rendelkezésre álló tanulmányok alapján.

Módszerek: A PubMed és Embase adatbázisban fellelhető irodalom  a következő kulcsszavak alapján: fe­cal Tumor M2-PK, faecal Tumour M2-PK, fecal M2-PK, faecal M2-PK, fecal pyruvate kinase, faecal pyruvate kinase, pyruvate kinase stool and M2-PK stool.

Eredmények: 704 colorectalis carcinomában szenvedő betegtől vett székletmintában  és 11 412 egészséges egyén székletmintájában mérték az M2 PK koncentrációt 17 független vizsgálatban. Az átlagos széklet M2 PK szenzitivitás 80,3%-nak, a specificitás 95,2% -nak bizonyult. 4 tanulmány hasonlította össze a széklet M2 PK tesztet a guaiac occult vér teszttel (gFOBT).A széklet M2 PK 81,1%-os szenzitivitást mutatott, míg a gFOBT a colorectalis carcinomák csupán 36,9%-át detektálta. 8 független tanulmány elemezte a széklet M2 PK szenzitivitást adenomára nézve (n=554), és a következőket találták: a szenzitivitás 1 cm-nél kisebb átmérőjű adenoma esetén 25%-nak, 1 cm-nél nagyobb átmérőjű adenoma esetén 44%-nak, nem meghatározott méretű adenomák esetén 51%-nak bizonyult. Egy gFOBT-vel végzett direkt összehasonlítás során a széklet M2 PK teszt az 1 cm-nél nagyobb adenomák 47%-át mutatta ki, míg a gFOBT csak 27%-ot.

Következtetés:  A széklet M2 PK teszt hiánypótló eljárás a klinikai gyakorlatban, mivel  mind a vérző, mind pedig a nem vérző tumorokat, valamint az adenomákat is magas szenzitivitással  és specificitással kimutatja, így  rutin vizsgálatként javasoljuk a colorectalis carcinoma szűrésére.

Bevezetés:

Az International Agency for Research on Cancer (Lyon) carcinoma incidenciára és mortalitásra vonatkozó adatai alapján a colorectalis carcinoma a leggyakoribb malignus betegség Európában. 2008-ban 436 000 betegnél diagnosztizáltak colorectalis carcinomát, az emlőrákos betegek száma 421 000, a tüdőrákos betegek száma 391 000 volt, a prostatarák 382 000 betegnél fordult elő. 2008-ban megközelítőleg 212 000 beteg halt meg colorectalis carcinoma miatt, ezzel a colorectalis carcinoma  a második leggyakoribb carcinoma miatti halálokká vált. (Első helyen a tüdőrák áll, mely 2008-ban megközelítőleg 342 000 halálesetet okozott). 2007-ben a fejlett országokban kb
1.167 millió új colorectalis carcinomás esetet regisztráltak és 603 000-re becsülték a colorectalis carcinoma miatti halálozást.  Mindezek ellenére a colorectalis carcinoma hosszú carcinogenezisének köszönhetően (adenoma-carcinoma szekvencia) ha a betegséget korai stádiumban felfedezzük, jó prognózisú lehet. Emiatt több európai országban különböző colorectalis carcinoma szűrő programokat fejlesztettek ki és ajánlottak. A clorectalis carcinoma korai felismerésének gold-standardja a colonoscopia. A colonoscopia előnye, hogy az adenomák (a carcinogenezis potenciális prekurzorai) a felismeréssel egyidőben eltávolíthatók. Azomban a szűrővizsgálatként végzett colonoscopia elfogadottsága  a betegek körében alacsony, például Németországban a biztosítottak csupán 2,7%-a élt a colonoscopia lehetőségével, holott az 55 év felett mindenkinek térítésmentesen hozzáférhető volt. A colorectalis carcinoma szűrésére  alkalmazott  leggyakoribb in vitro diagnosztikus módszer az occult vér kimutatása székletmintából guaiac alapú széklet occult vér teszt (gFOBT) segítségével. Ez a teszt a haemoglobin peroxidáz  aktivitásán alapul, mely hydrogen-peroxid jelenlétében a guaiac oxidációját és kék elszíneződését okozza. A vörös húsok és számos zöldség álpozitív,  míg a C-vitamin álnegatív  tesztet eredményezhet, így a teszt elvégzése idején és azt megelőzően 3 napig étrendi megszorításokra van szükség. A gFOBT fő hátránya az adenomákra és colorectalis carcinomákra vonatkozó alacsony szenzitivitás (13%-50%). Az immunológiai széklet occult vér teszt (iFOBTs) antitestek  használatával specifikus a humán haemoglobinra. A különböző gyártóktól származó immunokémiai
széklet occult vér tesztek összehasonlító vizsgálatai jelentős különbségeket fedtek fel a tesztek colorectalis adenoma felfedezésére irányuló szenzitivitását illetően. A széklet piruvát kináz M2 izoenzim teszt a magas proliferációs rátával rendelkező sejtek, mint a tumorsejtek metabolizmusának  kulcsenzimét  ismeri fel, és így detektálja  a bélsejtek specifikus elváltozásait, mint a polypok és colorectalis carcinoma, valamint szűri ki az acut és krónikus gyulladásos bélbetegségben szenvedő magas rizikójú betegeket (pl.Colitis ulcerosa, Crohn- betegség). Az M2 PK a pyruvát kináznak, a glikolízis kulcsenzimének egy speciális izoenzimje. A piruvát-kináz katalizálja a foszfoenolpiruvát (PEP) piruváttá alakulásának ATP termelő folyamatát. A szövetek metabolikus funkcióitól függően különböző piruvát-kináz izoenzimek expresszálódnak. Tumorgenezis során a szövetspecifikus izoenzimek eltűnnek és M2 típusú piruvát-kináz izoenzim termelődik. Minden más piruvát-kináz izoenzimmel (L, M1 és R típusok) ellentétben , melyek 4 alegységből állnak, az M2 piruvát-kináz izoenzim  magas aktivitású tetramer formában  és alacsony aktivitású dimer formában egyaránt előfordulhat. A dimer forma majdnem inaktív és segíti a glukóz nucleinsavakba, aminosavakba és zsírsavakba épülését. A tetramer forma magas aktivitású és a PEP piruváttá és laktáttá alakulásának energiatermelő átalakulásában vesz részt (Warburg effektus). Tumorsejtekben az M2 PK főleg dimer formában található meg ezért „tumor M2 PK”-nak nevezték el. Az M2 PK dimerizációját különböző oncoproteinekkel való interakciója indukálja, mint pl. pp60v-src-kináz, oncogen fibroblast growt factor 1 és human papilloma vírus 16 E7. Az M2 PK dimer formája a tumorsejtekből a vérbe kerül és egy szendvics ELISA (ScheBo Biotech AG, Giessen, Germany) eljárással mérhető. 1997 óta kb. 40 tanulmányt publikáltak a vérből meghatározott M2 PK koncentrációkat illetően. Ezek az M2 PK szint szignifikáns emelkedését és staginggel való korrelációját mutatták a következő tumorok esetén: melanoma, pajzsmirigy tumor, emlőrák, tüdőrák, veserák, nyelőcsőrák, gyomorrák, hasnyálmirigy rák, colorectalis carcinoma, ovarium carcinoma, cervix carcinoma és vesesejtes rák. Az M2 PK hosszú távú meghatározása használható követéses vizsgálatokban a relapsus vagy a terápia eredményességének monitorozására. Colorectalis carcinomában és adenomában az M2 PK a betegek székletében is megjelenik. Szendvics ELISA és lateral flow gyorsteszt egyaránt hozzáférhető a kereskedelmi forgalomban a székletmintából történő M2 PK meghatározáshoz. Mindkét módszer két monoklonalis antitest kimutatásán alapul, melyek specifikusan felismerik az M2 PK dimer formáját. A széklet M2 PK teszt hatékonyságát a colorectalis carcinoma szűrését illetően legalább 17 független nemzetközi vizsgálat értékelte. Összefoglalónk célja, hogy szintetizálja a jelenleg hozzáférhető, széklet M2 PK teszttel kapcsolatos vizsgálatokat és értékelje az M2 PK székletteszt hatékonyságát a colorectalis carcinoma szűrését illetően.

Módszerek:
Annak érdekében hogy megtaláljuk az M2 PK teszttel és a colorectalis carcinoma szűrésével kapcsolatos leglényegesebb tanulmányokat, a PubMed  és Embase adatbázist használtuk. (Kulcsszavak: fe­cal Tumor M2-PK, faecal Tumour M2-PK, fecal M2-PK, faecal M2-PK, fecal pyruvate kinase, faecal pyruvate kinase, pyruvate kinase stool and M2-PK stool.) 2011 júniusban 34 publikáció foglalkozott a széklet M2 PK teszttel. (1.táblázat) A ScheBo M2 PK teszt 33 publikációban szerepelt, míg 1 publikációban használtak egy másik antitest kombinációt, így az kizárásra került. Az alábbiakat szintén kizárták a meta-analízisből: 7 publikációt, melyek korábbi összefoglalók eredményeit tekintették át, további 3 cikket melyekben a szerzők válaszoltak kérdésekre korábbi publikációkkal kapcsolatban, 1 Bulgáriából származó irodalmat, 2 tanulmányt mely sem szenzitivitást, sem specificitást nem vizsgált, 7 tanulmányt mely csak gyulladásos bélbetegségekre vonatkozott. A maradék 13 publikáció alapján készült meta-analízisünk. Ezeken felül 3 poster és egy német doktori tézis került a releváns vizsgálatok listájára. (1.és 2.táblázat) Meta-analízisünkhöz a különböző forrásokban talált, colorectalis carcinomára és adenomára vonatkozó szenzitivitást és a  pozitivitási arányokat, akárcsak a specificitási adatokat táblázatokban foglaltuk össze az esetszámokkal együtt. A szenzitivitásra és specificitásra vonatkozó adatokból az átlagérték+_SD kiszámításához a SigmaPlot Version 11.0 statisztikai módszert alkalmaztuk. A colorectalis carcinomára és adenomára vonatkozó szenzitivitást minden vizsgálatban a colonoscopia eredményére alapozták. A specificitást vagy colonoscopia eredményei alapján határozták meg, vagy a szerzők a szűrt populáció colorectalis carcinoma és adenoma prevalencia adatai alapján becsülték meg. Colonoscopia vagy becsült specificitási adatok hiányában  csak a teszt-negatív egyének százalékos aránya került a táblázatokba.

Széklet M2 PK teszt:
Meta-analízisünk mind a 17 vizsgálatában  a ScheBo Biotech AG (Giessen, Germany) M2 PK széklettesztet használták, mely egy szendvics ELISA teszt, és két monoklonális antitest kimutatásán alapul, melyek specifikusan felismerik az M2 PK dimer formáját. A gyártók protokolljával egyetértve minden vizsgálat 4 U/ml referencia értéket alkalmazott. Egy tanulmány  alacsonyabb (3,33 U/ml) , egy másik pedig magasabb referencia értékeket (5 U/ml és 6 U/ml) is alkalmazott a szenzitivitás és specificitás értékeléséhez, az összehasonlíthatóság érdekében azomban meta-analízisünkben csak azon eredményeket vettük figyelembe melyeket 4 U/ml referencia érték esetén nyertek.

Eredmények:

Az M2 PK székletteszt szenzitivitása colorectalis carcinomára nézve
Az M2 PK székletteszt colorectalis carcinomára vonatkozó szenzitivitását 12 független tanulmányban vizsgálták, melyek az M2 PK székletteszt szenzitivitását 68-97%-nak találták a colorectalis carcinoma kimutatását illetően.(3.táblázat, 1. ábra) Az átlagos szenzitivitás a 12 tanulmány alapján 80,3%+_7,1%. Ezen 12 tanulmány összesen 704 colorectalis carcinomában szenvedő beteg székletmintájában mérte az M2 PK koncentrációt, amiből 559 teszt volt pozitív. 5 tanulmány vizsgálta a nyirokcsomó metasztázisokat és/vagy a Dukes klasszifikációt, ezek szoros korrelációt mutattak az M2 PK székletteszt szenzitivitása és a staging között. Az átlagos szenzitivitás 59%-tól (T1 nyirokcsomó metastasis) 90%-ig (T4 nyirokcsomó metasztázis), és 60%-tól (Dukes A) 91%-ig (Dukes D stádium) terjed. A gFOBT vizsgálatok sokkal alacsonyabb szenzitivitást mutattak: 13-50%.Az M2 PK teszt gFOBT-nél magasabb szenzitivitását erősítette meg 4 tanulmány, melyekben széklet M2 PK-t  és gFOBT-t egyaránt vizsgálták ugyanazon betegeknél. (5.táblázat) A 4 tanulmányt összegezve 155 colorectalis carcinomában szenvedő beteg székletmintáját tesztelték M2 PK-ra és gFOBT-re. Az M2 PK 81,1%-ban detektálta a colorectalis carcinomát, míg a gFOBT csak 36,9%-ban.

Az M2 PK székletteszt szenzitivitása adenomára nézve
A colorectalis carcinomák több mint 90%-a adenomákból alakul ki az adenoma-carcinoma szekvencia következtében 10-15 év alatt. Ezért az adenomák korai felfedezése és eltávolítása a colorectalis carcinoma prevenciójának fontos aspektusa. 8 tanulmány vizsgálta a széklet M2 PK szint szenzitivitását adenomára nézve, melyek 20-76%-os tartományt találtak, ami összefüggést mutatott az adenoma átmérőjével. (6.táblázat) Összesen 339  1cm-nél kisebb átmérőjű és 117  1cm-nél nagyobb átmérőjű adenomát vizsgáltak. Az 1 cm-nél kisebb átmérőjű adenomák 25%-a és az 1 cm-nél nagyobb átmérőjű adenomák 44%-a esetén volt pozitív az M2 PK székletteszt. 3 tanulmány  tartalmazott összesen 98 olyan betegtől vett székletmintát, akiknél az adenoma mérete nem volt ismert. A minták 51%-ában találtak referencia-érték feletti M2 PK koncentrációt a székletben. A széklet M2 PK és a gFOBT összehasonlítása során azt találták, hogy az 1 cm-nél kisebb átmérőjű adenoma esetén a betegek 25%-ánál volt pozitív az M2 PK teszt, míg a gFOBT csak 9%-ban  mutatott pozitivitást. (7.táblázat) Az 1 cm-nél nagyobb átmérőjű adenomák esetén az M2 PK székletteszt 47%-ban volt pozitív, míg a gFOBT csak 27%-ban. Egy nem meghatározott méretű adenomákat vizsgáló tanulmányban az M2 PK 48%-os szenzitivitását találták, míg a gFOBT szenzitivitása 9% volt. Möslein és mtsai az 1 cm-nél nagyobb átmérőjű adenomák és colorectalis carcinomák összevonásával  létrehoztak egy 55 esetet tartalmazó csoportot, melyet „advanced neoplasia”-nak nevezetek. Ezen csoportban a széklet M2 PK szenzitivitása 27,3%-nak bizonyult, míg a gFOBT szenzitivitása  9,1%. Ugyanezen tanulmány összehasonlított 4 külöböző gyártótól származó iFOBTs-t is ezen 55 betegnél, és 7,3%-os, 8,5%-os, 18,9%-os és 20%-os szenzitivitást találtak. Mind a 4  iFOBTs kevésbé szenzitívnek bizonyult, mint a széklet M2 PK teszt.

A széklet M2 PK specificitása colorectalis carcinomára nézve:
Egy in vitro diagnosztikus teszt specificitása a korrekt módon azonosított negatív esetek arányát tükrözi. Következésképpen a kontrollcsoport összetétele komoly hatással van a specificitásra. Definíció szerint a szűrővizsgálatokat arra használjuk, hogy kimutassanak egy betegséget a populáció olyan egyedeinél, akik nem rendelkeznek az adott betegségre jellemző tünetekkel. Így a gastrointestinalis tractus betegségeire jellemző tünetekkel (pl. fájdalom, látható vér a székletben, ismert gyulladásos bélbetegség) rendelkező betegek nem alkalmasak arra hogy egy colorectalis carcinoma szűrésére irányuló vizsgálat kontoll csoportjába kerüljenek. 17 publikáció vizsgálta az M2 PK  specificitását. Ezen tanulmányok közül 9 választott be betegeket kórházakból, pozitív gFOBT-el , gyulladásos bélbetegséggel és/vagy egyéb gastrointestinális tünetekkel a kontrollcsoportba, így ezen tanulmányokat kizártuk a széklet M2 PK teszt specificitására irányuló elemzésünkből. 8 vizsgálatnak ( mely összesen 11 412 mintát tartalmazott) volt a szűrővizsgálatoknak megfelelően összeállított kontroll csoportja. (8.táblázat, 2.-3. ábra) 91,5% volt a negatív teszt aránya, mely azt jelenti hogy a tesztek 9%-ánál volt a széklet M2 PK érték a 4U/ml referencia érték felett. 4 vizsgálatban végeztek colonoscopiát  és 98%-os (n=97), 93%-os (n=42), 100%-os (n=13) és 89,5%-os (n=796) specificitást találtak. Egy 4854 résztvevőt vizsgáló tanulmányban (study49) a colorectalis carcinoma 2%-os prevalenciájára alapozva a szerzők 93,4%-os becsült specificitást kalkuláltak. A colorectalis carcinoma 0,5%-os prevalenciájára és az „advanced neoplasia” 18%-os prevalenciájára alapozva a study52    2787 résztvevőjénél a szerzők 97,4%-os becsült specificitást határoztak meg a colorectalis neoplasiara nézve. A szűrés a 4854 résztvevőt tartalmazó study49 esetén a széklet M2 PK pozitivitás arányának folyamatos emelkedését írta le 30 éves kor felett. (3.ábra)

Megbeszélés:

A széklet M2 PK teszt colorectalis carcinomára nézve 80%-os szenzitivitással, és az 1 cm-nél nagyobb átmérőjű adenomákra nézve 44%-os szenzitivitással sokkal jobbnak bizonyult a gFOBT-nél, mely 13%-50% szenzitivitással rendelkezik colorectalis carcinomára nézve.(3.-7.táblázat) A széklet M2 PK teszt superioritása annak köszönhető, hogy az M2 PK egy metabolikus biomarker, mely a tumorsejtek és azok prekurzorainak metabolikus állapotára jellemző, míg a béldaganat gFOBT-vel való szűrése a vérző tumorokra és vérző adenomákra korlátozódik. A széklet M2 PK előnye, hogy mind a vérző, mind pedig a nem vérző tumorokat és adenomákat is kimutatja, és ezzel hiányt pótol a klinikai gyakorlatban. Az M2 PK tesztnél a számos nem daganat eredetű vérzés, pl fissurák és aranyér nem okoz álpozitív értéket. Összesen 11 000 egészséges alany M2 PK székletteszttel történő szűrése során 95,2% átlagos specificitást észleltek a colorectalis carcinoma/ advanced neoplasia tekintetében. A specificitás 100%, 98%, 93% és 89,5% volt a colonoscopiát alkalmazó tanulmányokban, 97,4% és 78,6%  a colonoscopiát nem alkalmazó vizsgálatokban. (8.táblázat) A specificitást magasabbnak találták azokban a vizsgálatokban ahol colonoscopiát is végeztek. Bár a gFOBT specificitása egyes irodalmak alapján >_94%, egy 6 független study összesen 440 000 betegét tartalmazó meta-analízisének szerzői szerint a pozitív gFOBT több mint 80%-a bizonyult álpozitívnak. A legtöbb tanulmányban colonoscopia eredményeire alapozták a specificitás meghatározását. A colonoscopia a colorectalis carcinomák és polypok korai diagnosztikájának gold-standardja, és előnye hogy a polypok, a carcinogenezis potenciális prekurzorai a felismeréssel egy időben eltávolíthatók. Újabb tanulmányok kimutatták, hogy a colonoscopiának is lehet álnegatív eredménye, pl.  suboptimális előkészítés esetén. Egy 6 vizsgálat 465 betegét összegző áttekintés alapján , melyben a betegeknél ugyanazon a napon két colonoscopiát végeztek, polypok esetében (méretüktől függetlenül) 22%-os hiba arányt mutattak ki. IBD is okozhat emelkedett széklet M2 PK szintet, és így a korábban nem diagnosztizált esetek kiszűrése a teszt újabb előnyét jelenti, míg az ismert IBD-s betegek nem alkalmasak a non-invazív colorectalis szűrőprogramokba való beválasztásra. Egy széklet M2 PK ELISA teszt költsége kb.15-25US$. Összehasonlításképpen magánbiztosítottak 2004-es adatai alapján a colonoscopia becsült költsége kb.557 US$ (150-1112 US$), a flexibilis sigmoidoscopia költsége pedig 174 US$ (54-392 US$), a guaiac széklet occult vér teszt 7 US$-ba került (2-16 US$). Következésképpen a széklet M2 PK  meghatározás  akár ELISA, akár lateral flow gyorsteszt módszerrel költséghatékony és könnyen elvégezhető rutin eljárás. A gFOBT-el ellentétben csak egyetlen székletmintára van szükség, melyhez egy megfelelő mintavételi eszköz használható és nincs szükség étrendi megszorításokra. A M2 PK székletteszt egy megfelelően szenzitív eszköz azon betegek kiszűrésére, akiknél colonoscopia szükséges a diagnózis megerősítéséhez, illetve a colorectalis carcinoma kizárására . A rendelkezésre álló adatok alapján az M2 PK széklettesztet rutin in vitro diagnosztikus tesztként ajánljuk a colorectalis carcinoma szűrésére.

Leave a Comment