Markører for påvisning av prostatakreft og prediksjon av prognose

Kristin Austlid Taskén, Anders Angelsen, Aud Svindland, Turid Eide, Viktor Berge, Rolf Wahlquist, Steinar Karlsen Om forfatterne
Artikkel

Prostatakreft er den vanligste kreftformen blant menn i Norge, med ca. 3 000 nye tilfeller hvert år (Kreftregisteret). Det store dilemmaet for klinikeren er at prostatakreft har en svært variabel og uforutsigbar biologi. Det kan være vanskelig å forutsi om en histologisk påvist svulst noen gang vil gi klinisk sykdom hos den enkelte pasient. I dag har vi ingen markører som er gode nok til å forutsi fremtidig sykdomsutvikling med den grad av sikkerhet vi ønsker. Økt kunnskap om de molekylære mekanismene bak utvikling av prostatakreft og hormonrefraktær prostatakreft vil forhåpentligvis bringe frem nyttige diagnostiske og prognostiske markører og signaturer for sykdommen.

Patologi ved prostatakreft

Forekomst av histologiske kreftforandringer i prostata hos menn over 50 år er 30 – 40 % (1). Hos en stor andel av disse mennene vil kreftforandringene forbli latente og aldri utvikle seg til klinisk kreftsykdom som gir symptomer eller reduserer leveutsiktene. Risikoen en mann løper for å dø av prostatacancer er faktisk så lav som 3 % (2). Selv om de fleste svulstene i prostata utvikler seg langsomt, bør man huske at spekteret er vidt og inkluderer også svært aggressive kreftformer. Disse oppdages ikke alltid ved biopsi, fordi prostatakreft ofte er multifokal og biopsimaterialet representerer dermed kun fragmenter av svulstområdene. Følgelig har en Gleason-gradering av biopsiene begrenset prognostisk verdi, fordi man ikke vet om de inneholder de mest aggressive kreftcellene.

Tidlig på 1990-tallet tok man for alvor i bruk PSA for diagnostisering av prostatakreft i Norge. Dermed fikk patologene en markant økning av biopsier for diagnostikk av tidlig prostatakreft. Prostatabiopsiene inneholder ofte så lite svulstvev at det kan by på utfordringer å stille en malign diagnose med sikkerhet. Typiske maligne celleforandringer kan mangle og malign kjertelvekst med lav Gleason-grad likner til forveksling på benigne lesjoner i prostata (fig 1). Da konsekvensene av en falskt positiv diagnose er store, velges ofte diagnosen «fokus suspekt på adenokarsinom», og nye biopsier anbefales. Ved gjentatte biopseringer av denne pasientgruppen påvises adenokarsinom hos opptil 25 % av pasientene (3). En annen problemstilling er om ett fokus med adenokarsinom representerer en klinisk aggressiv kreftform (4).

Enkelt, skjematisk diagram av Gleasons graderingssystem. Graderingen baserer seg på de ulike vekstmønstrene vi kan se i prostatacancer (grad 1 – 5). Tumor gis en skåre som er summen av de to dominerende vekstmønstrene i tumor, f. eks grad 3 og 4 = skåre 7 (3 + 4). Hvis tumor har ensarted vekstmønster, som grad 4, blir skåren 8 (4 + 4)

Immunhistokjemiske undersøkelser kan være nyttig å bruke i tvilstilfellene. Maligne prostatakjertler mangler basalceller, og påvisning av basalceller med spesiell immunfarging, som f.eks 34βE12 (høymolekylært cytokeratin) eller p63 (p53 homolog), vil utelukke kreft. Fravær av farging betyr imidlertid ikke at kjertlene er maligne, og metoden bør benyttes sammen med markører som AMACR eller DD3(PCA3) som er rettet mot kreftcellene (5).

Arvelig prostatakreft

Arvelig prostatakreft antas å være årsaken til ca. 5 % av alle tilfellene av prostatakreft. Det er en sterk og konsistent korrelasjon mellom forekomst av prostatakreft i en familie og sannsynligheten for at slektninger vil bli rammet av sykdommen (6). Til tross for dette har det vært vanskelig å identifisere hvilke gener/genområder som er viktige. Resultatene er sprikende, og foreløpig har man ikke identifisert noe enkelt gen som kan forklare utviklingen av prostatakreft hos et større antall pasienter. Dette tyder på at genetisk predisposisjon for prostatakreft er kompleks og sannsynligvis involverer mange gener.

Blant de genene som er identifisert i genomiske studier er HPC2/ELAC2, HPC1/RNASEL, MSR1 og BRCA2 (6).

BRCA2. Mutasjoner i BRCA2-genet er postulert å være assosiert med høy risiko for prostatakreft, men selv i gruppen av pasienter med tidlig debuterende arvelig prostatakreft, kan man kun hos 2,7 % av tilfellene relatere sykdommen til mutasjoner i BRCA2-genet (7). En studie av 16 familier på Island indikerer imidlertid at bærere av en gitt mutasjon (999del5) i BRCA2 vil utvikle en aggressiv kreftform (8). BRCA1- og BRCA2-mutasjoner er velkjent i forbindelse med arvelig brystkreft. I det fåtall av familier hvor det er en økt forekomst av både brystkreft og prostatakreft, er det svært sjelden at årsaken kan knyttes til mutasjoner i disse genene alene. Også her vil flere gener være involvert (9).

RNASEL. Optimismen var stor da man oppdaget mutasjoner i genet for RNASEL, fordi dette genet er lokalisert til HPC1-regionen (1q24-q25), det første locus som ble identifisert for arvelig prostatakreft. RNASEL er en proapoptosisk faktor og et interferonaktivert enzym som degraderer RNA og som dermed har en antiviral funksjon. Epidemologiske studier indikerer at det er en korrelasjon mellom prostatitt og infeksjoner og risiko for utvikling av prostatakreft. Derfor vil tap av RNASEL-funksjon sannsynligvis fremme utvikling av svulster hos personer som har en infeksjon. Selv om mutasjoner i RNASEL ikke alene kan forklare den sterke sammenhengen mellom arvelig prostatakreft og det genomiske HPC1-locus, spiller RNASEL muligens en rolle i sykdomsutviklingen hos pasienter som ikke har arvelig prostatakreft, da mutasjoner av RNASEL også kan forekomme i denne gruppen.

Prostataspesifikt antigen

Prostataspesifikt antigen (PSA) er en kallekreinliknende protease som utskilles fra epitelet i prostata. Det spalter de geldannende proteinene i sædvæsken som bl.a. bedrer spermienes bevegelse. PSA er tidligere omtalt i Tidsskriftet (10). Måling av serumnivå av total-PSA (tPSA) har de siste 20 år hatt en sentral plass i utredning, diagnostikk, behandling og oppfølging av pasienter med prostatakreft.

Da PSA-testen ble introdusert i slutten av 1980-årene, ble den raskt tatt i bruk som screeningmetode for tidlig stadium av prostatakreft i flere land. Dette førte til at antall nydiagnostiserte med prostatakreft økte kraftig i den vestlige verden. Selv om mange helseorganisasjoner anbefaler PSA-screening, er det i Europa og USA fortsatt ikke blitt offisiell helsepolitikk å anbefale dette. Resultater fra store screeningstudier avventes. Det er ennå ikke fastslått hvorvidt screening fører til økt overlevelse, men flere diagnostiseres med lokalisert sykdom fremfor lokalavansert eller metastasert prostatakreft (11). Det er enighet om at PSA-screening fører til overdiagnostisering. Noen menn vil altså kunne få en kreftdiagnose de verken vil få symptomer fra eller vil dø av.

PSA er en svært følsom markør som gjør det mulig å diagnostisere sykdommen lenge før den manifesterer seg symptomatisk eller ved kliniske funn. Dessverre er den ikke en kreftspesifikk markør. Tabell 1 viser sannsynligheten for prostatakreft ved forskjellige total-PSA-nivåer hos menn med normalt palpasjonsfunn i prostata (12).

Tabell 1  Sannsynligheten for prostatakreft ved forskjellige tPSA-nivåer (mg/l) hos menn med normal prostatapalpasjon

PSA-nivå i serum

Sannsynlighet for prostatakreft (%)

< 2,5

Ukjent

2,5 – 4,0

10 – 20

4,1 – 10,0

25

> 10,1

50 – 60

Siden den totale mengde PSA i blodet har lav spesifisitet for prostatakreft, har man studert en rekke molekylære former av PSA for å se om disse viser bedre korrelasjon til malignitet i prostata. I blodet er mesteparten av PSA i kompleks med (bundet til) endogene proteaseinhibitorer som alfa-1-antikymotrypsin og alfa-2-makroglobulin (cPSA), mens bare 10 – 20 % finnes i fri form som fritt PSA (fPSA). Summen av fritt og bundet PSA benevnes som total-PSA (fPSA + cPSA = tPSA). Beregning av forholdet mellom fritt og bundet PSA (fPSA/tPSA) kan gi en indikasjon på hvorvidt pasienten har en malign eller benign sykdom i prostata, siden man har vist at andelen fritt PSA er lavere hos menn med prostatakreft. Studier har vist at måling av fPSA/tPSA øker spesifisiteten med 20 – 40 % i diagnostisk øyemed. Samme sensitivitet og spesifisitet oppnås ved måling av cPSA hos menn med tPSA større enn 2 ng/ml, og cPSA kan bli et alternativ til dagens bruk av fPSA/tPSA-ratio. Bruk av cPSA eller fPSA/tPSA kan redusere antall unødige biopsier med ca. 20 %, men fremdeles vil man ta biopsier av noen friske menn. I motsetning til fritt PSA og total-PSA er det i dag ikke vanlig ved norske sykehus å serumbestemme cPSA.

Total-PSA i serum korrelerer dessuten med alder og prostatavolum. På dette grunnlag er det utarbeidet aldersspesifikke referanseverdier for tPSA, og man kan beregne «PSA-tetthet», som er tPSA dividert med prostatavolum. Siden det er vanskelig å måle prostatas volum nøyaktig, har PSA-tetthet, i likhet med aldersjustert PSA, liten betydning i den kliniske hverdag. Stigningen i tPSA-verdi over tid benyttes imidlertid til å vurdere risiko for utvikling av prostatakreft. En økning over 0,75 ng/ml/år antas å signalisere tilstedeværelse av maligne celler (13). Ulike molekylære varianter av fritt PSA kan også benyttes til å skille mellom benign, malign og aggressiv cancer (14).

På tross av spesifisitetsproblemene ved diagnostikk av prostatakreft, er PSA den beste serologiske tumormarkøren man har i klinisk medisin i dag og den eneste som rutinemessig kan benyttes til å identifisere sykdom i prostata.

Nevroendokrine markører

Forekomsten av nevroendokrine celler synes å være relatert til differensieringsgrad, androgenuavhengighet og dårlig prognose. De nevroendokrine cellene ligger spredt mellom epitelcellene i prostata, og de påvirker vekst og differensiering av omliggende kreftceller ved utskilling av vekstfaktorer og nevropeptider som serotonin, somatostatin og parathyroideahormonrelatert protein (PTHrP).

Kromogranin A (CgA)og nevronspesifikk enolase produseres i de fleste endokrine- og nevroendokrine celler, og kan benyttes som markører for de nevroendokrine cellene i prostata (15). Man har vist at serumnivået av kromogranin A (s-CgA) og nevronspesifikk enolase er forhøyet i lavt differensierte og androgenresistente svulster. Svakheten ved kromogranin A og nevronspesifikk enolase som tumormarkører er at ikke alle maligne prostatasvulster inneholder nevroendokrine celler. Ved kastrasjonsbehandling (kjemisk eller kirurgisk) er imidlertid serum-kromogranin A nyttig for å måle behandlingens effekt. Høyt serumnivå av kromogranin A og lav total-PSA vil i dette tilfellet predikere dårlig prognose (16). Kromogranin A er dessuten nyttig for tidlig å kunne påvise utvikling av androgenresistent prostatkreft hos pasienter som har testet positivt for nevroendokrine celler (17).

Fremtidige markører

Når en normal celle utvikler seg til en kreftcelle, vil det gjenspeile seg i en endret sammensetning av proteiner (proteomikk). Proteinnivået kan reguleres på en rekke nivåer: eks. kromosomnivå (amplifikasjoner/delesjoner/mutasjoner), epigenetisk regulering (dvs. arvelige modifikasjoner av kromosomene som ikke gir mutasjoner, f.eks. hyper- eller hypometylering), transkripsjonsnivå (kopiering av gensekvens til budbringer RNA/mRNA), stabiliteten til budbringer RNA, translasjonseffektivitet (oversettelse av budbringer RNA-sekvens til aminosyresekvens/protein). I de tilfellene hvor reguleringen skjer på DNA-nivå, vil man også observere ulik sammensetning av budbringer RNA i kreftcellen sammenliknet med den tilsvarende friske cellen (DNA-mikromatrise). Ustabile kromosomer gir opphav til amplifikasjoner og delesjoner, slik at cellenes DNA-innhold endres og uttrykket av mRNA forandres. DNA-ploidianalyser bestemmer mengden DNA i cellekjernen og anses som en lovende prognostisk markør for prostatakreft (18). Epigenetiske endringer synes å spille en viktig rolle i initiering av prostatakreft, og påvisning av disse har potensial som diagnostiske markører.

Anvendelsen av DNA-mikromatrise og proteomikkteknologi har gitt håp om identifisering av nye potensielle biomarkører som man på sikt ønsker å benytte til å påvise prostatakreft, sykdomsprogresjon og prediksjon av overlevelse. Biomarkørene kan ha en funksjon i biologiske prosesser som cellesyklusregulering, apoptose, differensiering, signaloverføring (ofte effekt på androgenreseptor), metastasering og angiogenese. Blant kandidatene som nevnes er Bcl-2, p27Kip1, E-cadherin og VEGF (vaskulær endotelial vekstfaktor) (19). Vi vil her konsentrere oss om et knippe interessante kandidater som har skilt seg ut i flere DNA-mikromatrisestudier, inkludert hepsin, alfametylacylCoA-enzymet (AMACR), glutation-S-transferase-π (GSTP1), EZH2 og prostataspesifikt antigen 3 (DD3(PCA3)) (20). Disse molekylenes funksjon i utvikling av prostatakreft og deres kliniske anvendelse som markører er foreløpig uavklart.

AMCR

AMACR er en av de best karakteriserte nye markørene for prostatakreft (21). I adenokarsinomvev og i premaligne lesjoner (eks. prostatic interepithelial neoplasia, PIN) i prostata finner man økt proteinnivå av AMACR sammenliknet med normalt prostatavev. Evaluering av AMACR-nivået i prostatavev demonstrerer opptil 97 % sensitivitet og 92 % spesifisitet for deteksjon av prostatakreft (22). Dessverre uttrykkes AMACR også i enkelte typer benignt kjertelvev, men ifølge Jiang og medarbeidere tester ikke benignt vev positivt for AMACR og samtidig negativt for de basale cellemarkørene p63 og 34βE12 (100 % spesifisitet) (5). AMACR-nivået i blod eller urin kan foreløpig ikke benyttes som markør, fordi AMACR produseres i en rekke vev (23). AMACR koder for et enzym som er involvert i betaoksidasjonen av forgrenede fettsyrer, men dets rolle i progresjon av prostatakreft er ennå ikke kjent. Med mer kunnskap om dens biologiske rolle kan den vise seg å ha verdi for evaluering av prognose, men foreløpig er AMACR en diagnostisk markør for prostatakreft.

Hepsin

Hepsin er den markøren som hyppigst er funnet å være regulert når man sammenlikner genprofiler fra benignt og malignt prostatavev (mikromatrisestudier) (24), og i likhet med AMACR er den oppregulert i kreftcellene. Hepsin er en serinprotease som påvirker cellevekst og morfologi. Til tross for at hepsin påvirker basalmembranstrukturen og dermed stimulerer metastasering, har flere studier vist at hepsinnivået er høyest i vev fra høygradig PIN og at nivået er redusert i metastatiske lesjoner (25).

GSTP1

GSTP1 vil, i motsetning til AMACR og hepsin som er oppregulert i primære prostatasvulster, være nedregulert hos over 80 % av pasientene (26). GSTP1 er medlem av en stor familie av glutationtransferaser som har som oppgave å beskytte cellene mot oksidativ skade. Hypermetylering av reguleringsområdet til GSTP1-genet i PIN og prostatakreft medfører reduserte nivåer av GSTP1 i cellene. Dermed blir cellene mindre motstandsdyktige mot karsinogener fra betennelsesreaksjoner, mat og miljøgifter (20). Man kan kvantitere metyleringsstatus til GSTP1 ved hjelp av metyleringssensitiv polymerasekjedereaksjon (PCR) i så vel biopsi- og prostatektomimateriale som i celler fra serum, urin og seminalvæske. Metyleringsstatus for GSTP1 korrelerer ikke med PSA-nivå, og kan derfor muligens benyttes som uavhengig diagnostisk, ikke prognostisk, markør for prostatakreft. Endringer i metyleringsstatus er vist hos en rekke gener under initiering og progresjon av prostatakreft, og i likhet med GSTP1 kan disse vise seg å bli nyttige markører (27). Fordelen med denne typen markører er at endringene kan detekteres med sensitive metoder som PCR og at parafininnstøpt vev kan benyttes som kilde.

EZH2

EZH2 er eksempel på et gen som først ble vist å være overuttrykt i hormonrefraktær prostatakreft (28), men som siden har vist seg å være indusert i en rekke kreftformer. En sammenlikning av genuttrykkmønstre fra BPH, lokaliserte tumorer og hormonrefraktære, metastatiske prostatatumorer avslørte at EZH2 kan benyttes til å skille metastaserende og lokaliserte prostatasvulster. EZH2 er også en prognostisk kandidatmarkør, fordi høye konsentrasjoner av EZH2 i klinisk lokalisert prostatakreft synes å være assosiert med dårlig prognose (28). Foruten å regulere kromatinstrukturer (kromosomene består av både DNA og proteiner, DNA-protein-komplekset kalles kromatin), er det nylig vist at EZH2 er et målgen for E2F, og at den ved å binde pRB2/p130 kan øke transkripsjon av cyclin A og dermed i S-fase-progresjon og proliferasjon (29).

PCA3

PCA3er blant de mest spesifikke markørene for prostatakreft som hittil er beskrevet (30). Genet for PCA3, DD3,består av fire eksoner (kodende område av gen som oversettes til aminosyresekvens i proteiner). Det gir opphav til mange ulike mRNA (budbringer-RNA), men disse oversettes sannsynligvis ikke til proteiner i cellene. Budbringer-RNA som inneholder ekson 4, finner vi bare i prostatakreftceller. PCA3-ekspresjonen er sterkt forhøyet både i den primære prostatasvulsten og i metastaser fra prostatakreft. Et molekylært assay, uPM3, er utviklet for påvisning av PCA3 mRNA i urin, og preliminære resultater fra kliniske studier viser betydelig forbedring av spesifisitet og positiv prediktiv verdi i forhold til måling av tPSA (31).

Prostatakreft er blant de mest heterogene kreftformene man kjenner. Derfor er det naturlig at en markør alene ikke kan gi klinikeren fullgod informasjon vedrørende diagnostikk eller prognose. Ett eksempel på at kombinasjon av flere molekylære markører («multipleks tilnærming») øker prediksjonsverdien av prognose ved prostatakreft, er måling av E-cadherin (involvert i celleadhesjon) i kombinasjon med EZH2. Redusert nivå av E-cadherin sammen med høye nivåer av EZH2 er sterkt assosiert med tilbakefall av prostatakreft (32). Flere studier har også forsøkt å klassifisere prostatatumorene i undergrupper ved hjelp av mikromatrisestudier, men resultatene er foreløpig sprikende. Sannsynligvis må disse studiene utføres på materiale fra enkeltkloner før man finner frem til ett konsensussett med gener som klassifiserer de ulike prostatakreftformene.

Proteomikkanalyser av serum fra pasienter med prostatakreft ser også ut til å gi lovende resultater for diagnostikk og prognose. Teknikkens potensial ligger i at man da kan analysere lavmolekylære metabolitter, peptider og proteinfragmenter som kan gi en høyere grad av nøyaktighet enn tradisjonelle biomarkører for kreftdeteksjon. Ved å benytte denne tilnærmingen vil proteomikkmønsteret selv være diskriminatoren.

Bruk av DNA-mikromatrise og proteomikkteknologi har medført at listen av potensielle kandidatmolekyler for påvisning av prostatakreft, sykdomsprogresjon og prediksjon av overlevelse vokser raskt. Utfordringen nå vil derfor være å utvikle uniforme standarder for deres karakterisering, slik at sammenlikning og sortering av markører kan skje på tvers av studier og at aktuelle kandidater kan komme fra forsøkslaboratoriet til klinisk bruk hos pasienten.

Kampen mot prostatakreft fortsetter. I den postgenomiske æra er vi utstyrt med «massevåpen» som muliggjør full overvåking av de molekylære mekanismene som er involvert i karsinogenesen. Dette gir oss tro på at vi også innen diagnostikk av prostatakreft vil finne frem til markører og/eller signaturer (gen- og/eller proteinmønstre) som gjør det mulig å skille de «snille» fra de «slemme» kreftsvulstene. Samtidig må vi huske at prostatakreftcellene er i stadig endring og at vi trenger markører som oppdager når de går fra å være «snille» og hormonfølsomme til å bli «slemme» og hormonrefraktære. De molekylære mekanismer bak utvikling av hormonrefraktær prostatakreft kan dessuten være forskjellig fra pasient til pasient. Fremtidens medikamenter vil kreve kunnskap om pasientens svulster på molekylært nivå, slik at behandlingen kan skreddersys til hver pasient for å sikre positiv respons.

Manuskriptet ble godkjent 24.8. 2005.

Anbefalte artikler