Nádorové (tumorové) markery
Petr Breinek
TM _2017
Nádorové (tumorové) markery
Na laboratorní
žádance nebo
výsledkovém
listu
CEA
CA 125
CA 15-3
CA 19-9
CA 72-4
PSA
AFP
CYFRA 21-1
Nádorové (tumorové) markery
Indikátory nádorového onemocnění
Definice
Široké spektrum molekul
(většinou proteinů/proteomika) rozdílných
vlastností, které se vyskytují
ve zvýšené koncentraci
v nádorových tkáních nebo
v krvi onkologických nemocných
Mohou být produkovány
Nádorovými buňkami
Nádorem asociované antigeny
Jinými tkáněmi jako jejich
odpověď na přítomnost nádoru
Indukované TM
Rozdělení nádorů
Benigní (nezhoubné)-nepronikají do
okolních tkání ani se nešíří do jiných částí těla
Maligní (zhoubné)
- karcinomy (epiteliální nádory)
- sarkomy (mesenchymální původ)
- hematologické nádory
Často vytvářejí metastázy =druhotné ložisko
maligního nádoru, které vzniká šířením nádorových buněk
přímým prorůstáním, krevním oběhem nebo lymfatickou
cestou)
Mezinárodní klasifikace
maligních nádorů (TNM)
T rozsah primárního nádoru
N stav regionálních uzlin (metastáz)
M přítomnost vzdálených metastáz
Proč vznikají nádorové buňky?
 Jsou narušeny kontrolující a řídící
mechanismy pro normální růst,
to způsobí nekontrovatelný růst určité části
buněčné populace
 Rakovina vzniká v důsledku hromadění poruch
genetického kódu, podíl genetických změn(mutací)
je zásadní. Část mutací si neseme od rodičů, část
získáváme během života (zevní podmínky a rizika)
Realita, statistika
 Každý třetí člověk v ČR během svého života
nějakým typem nádoru onemocní, každý
čtvrtý na rakovinu zemře
 S vyléčenými nebo právě léčenými nádory
žije v ČR asi 520 000 lidí, 15-20% z nich se
dožije ještě jiného nádoru
 Nicméně rakovina všech typů zachycená
včas je již zcela vyléčitelná, některé typy
nádorů jsou vyléčitelné i v pokročilých fázích
onemocnění (např. lymfomy nebo
metastázující nádory varlat a dětské nádory)
Nejvíce úmrtí
Karcinom (ca) plic
85% nemalobuněčný plicní karcinom (NSCLC)
-obvykle pomalejší růst a pozdější tvorba metastáz
-velmi často diagnostikován až ve stavu
pokročilého onemocnění s prognózou velice
nepříznivou
Možný zvrat přinesla pro pacienty cílená terapie na
řídící mutace v nádorové tkáni(např. genu tyrosinové
kinasy, ALK anaplastic lymphoma receptor tyrosine kinase)
imunoterapie (léčba inhibitory kontrolních bodů
imunologické reakce).
Nejvíce úmrtí
Karcinom (ca) plic
Karcinom tlustého střeva
Karcinom prsu
Současná léčba
Chirurgický výkon
Radioterapie
Systémová terapie (chemoterapie,
biologická nebo hormonální léčba)
Snaha o individualizaci léčby
Jaký je význam stanovení TM?
Sledování efektu terapie
(průběhu choroby)
Návrat choroby
Remise = vymizení příznaků choroby
(dočasné nebo trvalé)
Staging =určení stadia choroby
Upřesnění diagnózy
Podezření na reziduální nádor
Lze použít TM pro screening a
primární diagnostiku?
U asymptomatických vyšetřovaných
Většina nádorových markerů
není k tomuto účelu vhodná
Universální tumorový marker, který
by jednoznačně určil, zda jedinec má
nebo nemá nádorovou chorobu není
zatím znám!
Negativní nález neznamená
nepřítomnost nádoru!
a naopak
Pozitivní nález neznamená
přítomnost zhoubného nádoru!
1515
Příklad využití TM u zhoubného
nádoru prostaty
 Je druhým nejčastěji diagnostikovaným
onemocněním u mužů po 50.roce života
 V průběhu roku onemocní více než 2 700
českých mužů a více než 1 300 pacientů s
touto diagnózou ročně umírá
 Během posledních třiceti let se výskyt
nových případů ztrojnásobil
PSA
(Prostatický specifický antigen)
 Fyziologicky syntetizován v epitelu prostaty u
zdravých osob, ve zvýšené míře u nemocných s
hyperplázií a s ca prostaty
 Glykoprotein (10% sacharidů), působí jako
serinová proteáza
 Vyskytuje se ve volné formě (FPSA) a ve
formě komplexů (PSA-AMG a PSA-ACT)
AMG=alfa2-makroglobulin
ACT=alfa1-antichymotrypsin
PSA
(Prostatický specifický antigen)
Zvýšené hodnoty:
 Benigní hyperlázie prostaty (BHP) a
 ca prostaty = maligní hypertrofie prostaty
Nespecifické zvýšení:
Záněty prostaty (prostatitidy), mechanické
dráždění prostaty (vyšetření „per rectum“,
jízda na kole)
PSA
(prostata specifický antigen)
Metody stanovení
 Referenční metoda: není k dispozici
 CRM: není k dispozici
 Ke standardizaci se zatím používá
standard WHO 96/670
 Doporučené metody:
Imunoanalytické metody
Jaké jsou hodnoty PSA?
Referenční rozmezí ?
Cut-off /diagnostický rozhodovací limit
(diskriminační hodnota)
Je to hodnota výsledku laboratorní zkoušky, která
má rozlišit jedince s přítomností choroby od jedinců
bez její přítomnosti s danou:
Klinickou senzitivitou a specificitou
Prediktivní hodnotou
Věrohodností
Hodnota zvolená na bázi konsenzu odborníků
PSA
(prostata specifický antigen)
Rozhodovací limit (cut-off)
<4,0 µg/l
nebo (?)
do 49 r <2,5 µg/l
do 59 r <3,5 µg/l
do 69 r <4,5 µg/l
nad 69 r <6,5 µg/l
Ideální stav
zdraví nemocní
Koncentrace
Četnost
Rozhodovací limit
100%
specificita
100%
senzitivita
Realita: smíšená populace
PSA - problém rozhodovacího limitu
2424
PSA
 Nelze stanovit žádnou hraniční hodnotu PSA,
která by měla zároveň vysokou sensitivitu a
vysokou specifitu při sledování výskytu
karcinomu prostaty u zdravých mužů
 Riziko karcinomu prostaty se spíše plynule
zvyšuje při stoupajících hodnotách PSA
Thompson I.M.,at al.,JAMA, 2005,294, 66-70
2525
Volný PSA (FPSA)
 Zvýšená specifita vyšetření
 Poměr (FPSA/PSA) . 100
pro „šedou zónu“ PSA 4-10 μg/l
 0-15% malignita
 15-25% malignita i benigní hyperlazie
 nad 25% benigní hyperplazie
Klinická specificita (specifičnost)
Udává procento správně negativních výsledků
ze souboru zdravých.
Pravděpodobnost, že zdravý nebude
testem zachycen
Čím vyšší specificita, tím je méně falešně
pozitivních výsledků.
100
zdravýchpočetcelkový
h výsledkůnegativnícsprávněpočet
(%) xSpecifita 
Doporučení: >95%
Příklad: Specificita
1) Test má 95% specificitu
Co to znamená?
 Z 10 000 zdravých označí test 500 zdravých mylně
za nemocné (FP, specificita)
Klinická senzitivita (citlivost)
Udává procento správně pozitivních výsledků
ze souboru nemocných.
Pravděpodobnost, že nemocný bude
testem zachycen
Čím vyšší sensitivita, tím je méně falešně
negativních výsledků.
100
nemocnýchpočetcelkový
h výsledkůpozitivnícsprávněpočet
(%) xaSensitivit 
Doporučení: >50%
Příklad: Senzitivita
1) Test má 95% senzitivitu
Co to znamená?
 Z 10 000 nemocných test označí 500 nemocných
mylně za zdravé (FN, senzitivita)
2) Doporučení: Test má >50% senzitivitu
Co to znamená?
 Z 10 000 nemocných test označí 5 000 nemocných
mylně za zdravé (FN, senzitivita)
Jak rozumíme
klinické (diagnostické) a
analytické senzitivitě a specificitě?
Senzitivita – schopnost stanovit nízké
koncentrace stanovovaného analytu
Specificita – schopnost stanovit právě
a jen konkrétní analyt
Vztah mezi klinickou
(diagnostickou) senzitivitou a
specificitou
ROC analýza a ROC křivka
Určení rozhodovacích limitů (cut-off)
a na porovnávání alternativních testů.
ROC analýza a ROC křivka
 ROC analýza (receiver operating characteristic analysis) je
statistický postup vyhodnocování signálů správné/falešné
pozitivity a falešné/správné negativity.
 ROC křivka (receiver operating characteristic curve)
obvykle znázorňuje vztah mezi senzitivitou a
(1− specificitou), tj. vztah mezi správnou pozitivitou a
falešnou pozitivitou
ROC křivka
 Plocha pod křivkou (area under curve, AUC) charakterizuje
diagnostickou účinnost testu; čím je AUC větší, tím je lepší
diagnostická účinnost testu
 Dobrý diagnostický test by měl mít rozhodovací hodnotu
zvolenou tak, aby senzitivita byla vysoká a falešná
pozitivita nízká, tj. rozhodovací hodnota se blíží k levému
hornímu rohu
AUC = 0,97–1,00 vynikající test
AUC = 0,92–0,97 velmi dobrý test
AUC = 0,75–0,92 dobrý test
AUC = 0,50 bezcenný test
Třídění tumorových markerů
(podle výskytu)
1. Humorální (prokazované v krvi
nebo jiných tělesných tekutinách)
2. Celulární (buněčné, vyskytují se v
nádorových buňkách nebo na jejich
povrchu)
Steroidní receptory (estrogenové, progesteronové)
Receptory růstových faktorů
Onkoproteiny (Her-2/neu)
Produkty supresorových genů (p53)
Proteinázy
Tkáňové a buněčné markery
Molekuly receptorové povahy
 Estrogenový receptor
 Progesteronový receptor
(Steroidní receptory, markery ca prsu,
pozitivita je indikací k terapii antiestrogeny)
 Receptor pro IL-2
 C-erb-B2, …
Třídění tumorových markerů
(podle biologické funkce)
1. Onkofetální a onkoplacentární
antigeny (CEA,AFP, hCG)
Onkofetální antigeny – látky vytvářené organismem ve fetálním
období(po narození se tvoří jen v souvislosti s nějakým
onemocněním, nejčastěji nádorem)
2. Karbohydrátové molekuly s epitopy
rozpoznávané pomocí mAb
(CA=carbohydrate antigen,
CA125, CA 15-3, CA 19-9, CA 72-4)
3. Proliferační a diferenciační antigeny
(TPS, PSA, TK, CEA)
4. Hormony (hCG, ACTH, parathormon,
kalcitonin)
5. Enzymy (NSE, TK, LD)
6. Specifické proteiny
ferritin, beta2-mikroglobulin,
monoklonální imunoglobuliny
volné lehké řetězce kapa a lambda
7. Receptory (estrogenové, progesteronové,
růstových hormonů)
8. Metabolity (metanefriny, katecholaminy)
9. Onkogeny a onkoproteiny (p53, BRCA1)
Gen buněčného nebo virového původu
zodpovědný za rychlý a nekontrolovaný růst
živočišných buněk (mutovaný gen)
Vznikne z protoonkogenu, který po aktivaci je
schopen vyvolat neoplastickou transformaci
Klasifikace nádorových markerů
 Praktické je rozdělení podle jejich klinické
užitečnosti
 Zahrnují: onkoproteiny, antigeny neznámé
funkce, enzymy, hormony,…
Preanalytická fáze
Pravidla pro odběr/výběr TM
 Typ TM je dán lokalitou nádoru
 Frekvence podle uvedených zásad (poločas,
doporučené časování)
 Respektovat doporučení odborných
společností
 Obvykle sérum, není-li vyžadováno jinak
 Nutná kontrola preanalytických vlivů při
odběru
Zvýšené hodnoty můžeme
nalézt také
U nemaligních onemocnění(hyperplázie prostaty-PSA)
Po vyšetřovacích zásazích(rektální vyšetření prostaty-
PSA)
Po chirurgickém zákroku(CA 19-9, CA 125)
Po kontaminaci analyzovaného materiálu(sliny-
SCCA)
Při akutní terapii(chemoterapie, radioterapie-TPS)
Interference (hemolýza-NSE)
Kouření (CEA), těhotenstvi (hCG)
Frekvence vyšetření TM
Biologický poločas (TM) v séru
Marker Poločas Marker Poločas
CEA 14d CA 125 4d
TPA 7d PSA 2d
CA 15-3 7d TK 2d
AFP 5d hCG 1d
CA 19-9 5d SCC 0,3h
Metody stanovení TM
1. Imunoanalytické metody
2. Metody molekulární biologie
3. Metody chemické
Stanovení enzymů
Metody chromatografické
Metody elektroforetické
Standardizace imunoanalytických
metod na stanovení TM je nízká
Příčiny
 Nízká specifita používaných
protilátek,které jsou orientované proti
nestejným epitopům
 Antigen existuje ve více izoformách
 Interference
Vyjadřování výsledků
Koncentrace TM v krvi jsou velmi nízké
Většina TM vykazuje heterogenitu
Neexistuje certifikovaný referenční materiál
Jednotky koncentrace:
 Látkové množství (ug/l a ng/l)
 Biologická nebo imunologická
aktivita (U/l, kU/l)
Významné změny hladin TM
 Bez terapie (v klinické remisi)
výrazný nárůst koncentrace ve třech
následujících odběrech
 Během terapie
nárůst o >25% progrese onemocnění
pokles o >50% částečná remise
 Matematicko-statistické postupy
Budoucnost
• Mikročipové technologie
• Nové molekulárně biologické techniky
vyšetřující na úrovni genu (DNA, mRNA),
eventuelně proteomu (proteiny)
• Vysokorozlišovací dvojrozměrná elektroforéza
• Hmotová spektrometrie
Klasické sérové nádorové markery však
zatím mají stále nenahraditelné místo
Další metody používané pro
diagnostiku nádorů
 Patologie
 Histologie
 Cytologie
 Imunohistochemie
 Průtoková cytometrie
 Biofyzikální (rtg, CT, Sono, PET)
 Metody molekulární biologie
 PCR, DNA mikroarray, proteomika
Princip: FDG-PET
 2-deoxy-2-18Ffluor-D-glukóza
18F-deoxy-fluorglukóza
Fluorodeoxyglukóza (FDG)
FDG je značená radionuklidem,
rozpadajícím se za vzniku pozitronu
 Pozitronová Emisní Tomografie
(PET)
 Nádorová buňka má při rychlém
růstu velkou spotřebu glukózy
 FDG je z injekční aplikaci do krve
transportována do tkání jako glukóza, je
fosforylována, ale nepodléhá následné
defosforylaci a je tkáněmi vychytávána
(fyziologicky akumulována mozkem, částečně
vylučována do moči)
Obraz představuje
spotřebu glukózy ve
tkáních
Onkofetální antigeny
AFP
CEA
AFP (Alfa-1-fetoprotein)
 Syntetizován během vývoje plodu, mizí po
porodu. Hlavním zdrojem je žloutkový vak,
fetální játra a GIT.
 Glykoprotein (4% sacharidů, Mr 70 000)
podobný albuminu, popsán 1963
 Různé molekulové varianty lišící se v glykosylaci
 Prof.MUDr. J. Masopust Dr.Sc.
AFP
 Součást screeningu vrozených
vývojových vad (v 2. trimestru) –
ukazatel fyziologického vývoje těhotenství
 Zvýšené hodnoty:
- ca hepatocelulární, testes, ovaria,
žaludek, pankreas
 Nespecifické zvýšení:
hepatitidy, fyziologicky v graviditě, fetální
abnormality, alkoholismus, cirhóza a
selhání jater
CEA
(Karcinoembryonální antigen)
 Fyziologicky je syntetizován během
embryonálního a fetálního období.
 Hlavním zdrojem je povrch sliznic převážně v
gastrointestinálním traktu a v pankreatu.
 Glykoprotein (50% sacharidů, 641 AK, Mr 180 000)
 Různé molekulové varianty lišící se v glykosylaci,
existuje >36 variant, ovlivňuje buněčnou adhezi
CEA
 Zvýšené hodnoty:
kolorektální ca, ca žaludku, ca pankreatu,
ca plic, mléčné žlázy, jater, …
 Nespecifické zvýšení:
jaterní cirhóza, pankreatitida, kuřáci,
alkoholismus, zánětlivé střevní, plicní a žaludeční
onemocnění, hepatitidy, autoimunní choroby
Karbohydrátové molekuly s epitopy
rozpoznávané pomocí mAb
 CA19-9 (také GI-CA, GI-MA)
 CA15-3
 CA125
 CA72-4
CA 19-9
 Izolován z buněk kolorektálního karcinomu
hybridizační technologií
 Vyskytuje se jako glykoprotein ve tkáních
(glykolipid) nebo v krvi (mucin) a sekretech
 Příbuzný antigenu krevní skupiny Lewis a/b
5-10% populace tento antigen netvoří
 Není nádorově ani orgánově specifický
CA 19-9
 Zvýšené hodnoty:
diferencované ca pankreatu a žlučových
cest,
kolorektální ca, žaludek, játra
 Nespecifické zvýšení:
jaterní cirhóza, hepatitida, pankreatitida,
onemocnění žlučových cest, diabetes,..
CA15-3
 Glykoprotein diferenciačního typu produkován v
dospělosti v epiteliálních buňkách vývodů mléčné
žlázy, slinných žláz a bronchů
 Zvýšené hodnoty: ca prsu, ovaria,
děložního čípku, prostaty, plic a
kolorektálního karcinomu
 Nespecifické zvýšení:
benigní onemocnění prsu, jaterní cirhóza, plicní
choroby, GIT, renální poruchy
CA125
 Glykoprotein s vysokým obsahem
sacharidů, syntetizován především v
epiteliálních buňkách u ca ovárií
 Zvýšené hodnoty:
ca vaječníků (ovárií), gynekologické
tumory,ca plic, hepatocelulární karcinom
 Nespecifické zvýšení:
gravidita, gynekologické choroby, GIT,selhání
ledvin, chronické onemocnění jater
HE 4
(Human Epididymal Protein 4)
Je produkován ve vysokých koncentracích u
pacientek s ca vaječníků
CA 72-4
(tumor asociovaný antigen, TAG 72
 Glykoprotein (mucinový komplex)
 Zvýšené hodnoty:
ca jícnu, GIT, žaludku, pankreatu, ovaria,
střeva
Nespecifické zvýšení:
choroby jater,ledvin,zánětlivá onemocnění, vředová
choroba žaludku, GIT
Hormony a jejich metabolity
 hCG
 PTH
 ACTH
 Kalcitonin
 Gastrin
 Prolaktin
 Epinefrin a Norepinefrin
 Tyreoglobulin (TG)
hCG
(Lidský choriogonadotropin)
 Glykoproteinový hormon tvořený
podjednotkami alfa a beta (dimer), může
docházet k disociaci na podjednotky, beta
podjednotka může být štěpena na močový
gonadotropinový peptid (beta-core fragment)
 Stanovuje se:
Celkový hCG (intaktní hormon-dimer+volná β-
podjednotka)
intaktní hCG (bez volné β-podjednotky)
volná β-podjednotka
beta-core fragment
hCG
 Syntetizován placentou ihned po početí
 Zvýšené hodnoty:
Choriokarcinom, ca testes, ca ovarií
 Nespecifické zvýšení:
Fyziologicky v těhotenství
cysty ovarií, myomy
Proliferační a diferenciační
antigeny
 PSA
 TK
Fragmenty cytokeratinů
 TPS
 CYFRA21-1
TK (Thymidinkináza)
 Enzym podílející se na syntéze DNA,
umožňuje syntézu DNA náhradní cestou,
ukazatel buněčné proliferace
thymidin + ATP → thymidinmonofosfát
(ATP:thymidin-5-fosfotransferáza)
 2 izoenzymy: TK1 (fetální) v séru 95%
TK2 („dospělý“)
TK (Thymidinkináza)
 Zvýšené hodnoty:
hematoonkologické malignity (akutní
leukémie a nehodgkinské lymfomy), plicní
karcinom, ca kůže
 Nespecifické zvýšení:
nemaligní plicní onemocnění, virové choroby,
revmatické choroby, léčba některými cytostatiky
(MTX)
TPS
(Tkáňový polypeptidový specifický antigen)
 Antigen odpovídající rozpustným
fragmentům cytokeratinů 8 a 18
 Marker proliferační aktivity nádorových
buněk
 Zvýšení:
ca ledvin,močový měchýř, plíce, prsa
 Nespecifické zvýšení:
infekce, choroby jater, ozařování
CYFRA 21-1
(Solubilní fragment cytokeratinu 19)
 Vzniká v epiteliálních buňkách skvamózního
(epidermoidního) typu
 Zvýšení:
ca plic, močového měchýře, cervix,
žaludku,pankreatu, prostaty, hlavy a krku
 Nespecifické zvýšení:
zánětlivá plicní onemocnění, infekce, TBC,…
Enzymy
 LD (laktátdehydrogenáza)
 NSE (nespecifická enoláza)
 PSA (prostatický specifický antigen)
 TK (thymidinkináza)
 Tumor M2-PK (izoenzym pyruvátkinázy)
LD
(Laktátdehydrogenáza)
Cytoplasmatický enzym, který katalyzuje reakci
anaerobní glykolýzy, to vysvětluje přítomnost LD
ve všech tkáních (pyruvát + NADH + H+  laktát +
NAD+)
Zvýšení jeho aktivity v krvi není orgánově
specifické → stanovení dnes slouží spíše k
vyloučení onemocnění
Doplňkový marker pro monitorování nemocných s
nehodgkinskými lymfomy, leukémií, i dalších
nádorů
NSE
(Neuronspecifická enoláza)
 Cytoplazmatický, glykolytický izoenzym
enolázy (katalyzuje přeměnu 2-fosfoglycerátu
na fosfoenolpyruvát)
 Vyskytuje se jako dimer (αγ a γγ)
 Fyziologicky je produkován v nervové a
plicní tkáni vyvíjejícího se plodu, v
dospělosti v různých strukturách
neuroendokrinního původu
NSE
 Zvýšené hodnoty:
malobuněčný plicní karcinom (SCLC),
nádory mozku (neuroblastomy) a
neuroendokrinního systému
(feochromocytom)
 Nespecificky zvýšené hodnoty:
- nemaligní plicní onemocnění,
jaterní choroby, hemolýza !, zranění
mozku
Další TM
 SCCA (Antigen karcinomu skvamózních buněk)
 Feritin
 B2M (Beta-2-mikroglobulin)
 Monoklonální imunoglobuliny
 S-100B
 Chromogranin A (CgA)
S-100 beta
 Poprvé popsán v centrálním nervovém
systému, skládá se z podjednotek α a β.
 Zvýšené hodnoty:
- Maligní melanomy
 Nespecifické zvýšení:
akutní poškození mozku, kostní zlomeniny,
záněty a infekce
Chromogranin A (CgA)
 Kyselý glykoprotein vyskytující se v
neuroendokrinních tkáních
 Zvýšené hodnoty:
- neuroendokrinní malignity
 Nespecifické zvýšení:
terapie kortikoidy, ledvinné a jaterní choroby
87
Doporučení ČSKB, ČOS a ČSNM(2013)
Diagnostické využití (1)
Doporučení odborných společností
Typ nádoru Hlavní Vedlejší
Tlusté střevo, rektum CEA, CA19-9
Žaludek CEA,CA72-4 CA19-9
Pankreas CA19-9, CEA CA125
Prsní žláza CA15-3, CEA CA125, TPS
Ovarium CA125,CA19-9 CA72-4
Děloha SCCA, CA125 CEA
Diagnostické využití (2)
Typ nádoru Hlavní Vedlejší
Plíce (malobuněčný) NSE, CEA TPS
Plíce (nemalobuněčný) CYFRA 21-1 SCC
Germinální nádory hCG, AFP NSE
Játra AFP, CA19-9 CEA
Močový měchýř TPA,TPS CYFRA 21-1
Prostata PSA, FPSA
Hematoonkologické TK, B2M paraprotein
Hemoglobin ve stolici
 Kolorektální karcinom
9292
Závěr
Nádorové markery nelze přeceňovat,
ale
ani zatracovat