Integration af nye og fremtidige biologiske markører i behandling af cancer mammae

Generelt kan en tumormarkør defineres som et værktøj til hjælp i den kliniske beslutningsproces for den enkelte patient. Lidt mere specifikt kan en tumormarkør defineres som et molekyle, en proces eller en substans, som ændres kvalitativt eller kvantitativt ved tilstedeværelse af en præmalign eller malign lidelse. Denne ændring kan initieres af tumorcellerne eller af det omkringliggende stroma og vil kunne måles med en analytisk metode. En tumormarkør kan være DNA, mRNA, et protein eller en biologisk proces, og den analytiske platform kan således være af forskelligt format, rangerende fra komplekse gen-arrays til immunhistokemiske test.

Tumormarkører inddeles ofte efter deres anvendelse. En detektionsmarkør anvendes til at detektere malign sygdom hos det enkelte individ med. Vi benævner detektionsmarkører som screeningsmarkører, hvis de kan bruges til at detektere malign sygdom i store asymptomatiske populationer med. Optimale screeningsmarkører skal være vævsspecifikke og skal kunne måles i et let tilgængeligt medium f.eks. blod. Analysemetoden skal være simpel og billig, og markøren skal ikke påvirkes af andre sygdomme end netop den cancer, der screenes for. Desværre findes der i dag ikke sådanne markører til cancer mammae, og nye detektions/- screeningsmarkører bør således opspores. En prognostisk markør skal bruges i vurderingen af den enkelte patients risiko for sygdomstilbagefald og efterfølgende død af cancersygdommen uden anden behandling end det primære kirurgiske indgreb. Markøren bruges således til at vurdere, om den enkelte patient skal tilbydes adjuverende behandling i tillæg til den initiale operation eller ej. De prognostiske markører, der anvendes i dag, er desværre ikke tilstrækkelig præcise til stratificering af patienter med cancer mammae, og nye skal derfor findes. Med en prædiktiv markør kan man forudsige sandsynligheden for, at en patient har gavn af en specifik behandling. Vi kan således anvende prædiktive markører til at tilbyde patienten netop den behandling, der har størst chance for effekt. Som med de prognostiske markører er de nuværende prædiktive markører ikke tilstrækkelige, og nye molekyler, hvormed man kan forudsige effekten af specifikke former for kemo-, hormon- og radioterapi, skal findes. Monitoreringsmarkører giver information om sygdomstilbagefald på et så tidligt tidspunkt, at der kan initieres effektiv behandling. Der har gennem årene været foreslået forskellige monitoreringsmarkører til cancer mammae-patienter, men ingen af dem har fundet anvendelse i rutinebehandlingen, og sådanne skal derfor findes.

Der forskes i øjeblikket betydeligt i udviklingen af nye markører til brug i behandlingen af cancer mammae. I denne statusartikel beskrives de vigtigste tiltag på området.

Tidlig detektion

Tidlig detektion af sygdommen er en afgørende faktor for prognosen for patienter med cancer mammae; jo tidligere sygdommen diagnosticeres, jo større chance for overlevelse. På nuværende tidspunkt er mammografi det eneste værktøj til tidlig detektion, men det ville være ønskeligt at råde over metoder med bedre sensitivitet og specificitet. Et alternativ eller supplement til mammografi er såkaldte detektions- eller screeningsmarkører. En måde at bruge sådanne markører sammen med kliniske informationer på kunne være at udvikle en matematisk model, som inddrager de forskellige informationer i en beregning af risikoen for tilstedeværelse af cancer mammae hos den enkelte kvinde. For kvinder, der har en høj risiko, kan der derefter initieres et intensivt opfølgningsprogram.

Et bredt panel af serumtumormarkører er blevet beskrevet for cancer mammae (som f.eks. CA 15-3, karcinoembryonalt antigen og human epidermal vækstfaktorreceptor (HER)-2), men på grund af manglende sensitivitet og specificitet er ingen af disse markører anvendelige som detektions- eller screeningsmarkører [1]. Dette kan hænge sammen med, at cancer mammae er en meget heterogen sygdom, og derfor vil en kombination af markører frem for en enkelt markør højst sandsynligt være en mere pålidelig metode til tidlig detektion og screening. De nyeste tiltag er derfor koncentreret om blodbaserede teknologier, hvor der kan laves molekylære signaturer til opsporing af kvinder med tidlige stadier af cancer mammae. Disse tiltag omfatter teknologier til opsporing af cancerspecifikke genetiske profiler, genmetyleringsprofiler og proteinprofiler [2-4].

Proteinprofiler er et forskningsområde i hastig udvikling. Gelbaserede og highthroughput proteomics -teknologier, inklusive todimensionel gelelektroforese, en- og todimensionel flydende kromatografi og proteom-mikro-arrays sammen med massespektrometri er i øjeblikket de vigtigste redskaber i eftersøgningen af nye markører. Hidtil er der anvendt to strategier i forsøget på at finde markører for tidlig opsporing af cancer mammae: den ene er baseret på en sammenlignende analyse af proteomet i de omgivende væsker, og den anden er baseret på en tilsvarende analyse af tumorvævet. Den første strategi lider af den mangel, at markørerne ofte kun er til stede i meget små mængder i blodet og som følge heraf måske er vanskelige at opdage. Tumorvævet kan på den anden side indeholde markørerne i relativt større mængder, men det er ikke en simpel opgave at finde dem, der i den sidste ende vil forekomme i blodet. På trods af disse begrænsninger er det imidlertid lykkedes ved hjælp af surface-enhanced-laser-desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry (SELDI-TOF-MS) at finde en serumproteinsignatur i brystkræft, med hvilken man kan adskille patienter med brystkræft og patienter med godartede lidelser med en sensitivitet på 76-93% og en specificitet på 90-93% [4]. Disse resultater skal imidlertid valideres i prospektive studier, før de er klar til klinisk rutineanvendelse. I Dansk Center for Translationel Brystkræftforskning analyserer vi den interstitielle væske, som bader såvel det normale væv som tumorens mikroomgivelser [5] (Figur 1 ). Denne væske indeholder hundredvis af proteiner, enten secerneret, udskilt af membranblærer eller frigivet på grund af celledød. Nogle af disse proteiner kan i sidste ende nå blodet og vil her være tilgængelige for analyse.

Prognostiske markører

Med de prognostiske markører, der anvendes i dag, bliver kun 17% af ca ncer mammae-patienterne klassificeret som lavrisikopatienter, der ikke forventes at have behov for adjuverende behandling efter den primære operation. Vi ved imidlertid, at der blandt de resterende 83%, der klassificeres som tilhørende højrisikogruppen, findes et betydeligt antal patienter, som er helbredt ved den primære operation. Desværre er der på nuværende tidspunkt ingen markører, hvormed man med sikkerhed kan fravælge denne gruppe af patienter, hvorfor de stadig tilbydes unødvendig tillægsbehandling. Ligeledes er der en mindre del af lavrisikopatienterne, som får metastaser. Der arbejdes derfor i øjeblikket på at finde nye prognostiske markørprofiler til en mere sikker opsporing af høj- og lavrisikopatienter. Det hidtil største fremskridt er set ved anvendelse af genekspressionsprofiler. Det er således med anvendelse af en 70-genprofil lykkedes at forudsige sygdomsforløbet bedre end ved anvendelse af de traditionelle markører [6]. En stor internationalt klinisk valideringsundersøgelse, Microarray for Node negative Disease may Avoid ChemoTherapy (MINDACT), af denne genprofil er netop startet. I et dansk studie har man for nylig anvendt genekspressionsprofilering til at opspore en lille gruppe lavrisikopatienter, som får metastaser [7].

Inden for prognostiske proteinmarkører har urokinasetype-plasminogen-aktivator (uPA) og plasminogen-aktivator-inhibitor I (PAI-I) været testet i en stor prospektiv klinisk undersøgelse, og det blev påvist, at disse to proteiner kan anvendes til yderligere prognostisk stratifikation af såvel lav- som højrisikopatienter [8].

Prædiktive markører

De eneste prædiktive markører til anvendelse ved cancer mammae i dag er HER-2 til selektion af patienter, der vil have gavn af det terapeutiske antistof trastuzumab, og østrogenreceptor (ER)-målinger, som anvendes til at selektere patienter til endokrin behandling med. Dog er det ikke alle ER-positive patienter, der har gavn af endokrin behandling, og nye markører skal derfor findes. For nylig er proteinet TIMP-1 blevet foreslået som ny markør for kemoterapiresistens [9]. Dette protein beskytter cancercellerne mod kemoterapiinduceret apoptose, og højt tumorindhold af proteinet er associeret med manglende objektivt respons på behandling. I dag er tendensen dog, at mere end en markør er nødvendig, og markørprofiler bliver i øjeblikket afprøvet i forhold til prædiktion af respons på specifik behandling.

Til udvælgelse af, hvilke kendte proteiner der kan anvendes i markørprofiler, er tissue micro array (TMA)-teknikken et stort fremskridt. En TMA fremstilles ved i samme paraffinblok at indstøbe et stort antal små udstansninger fra forskellige tumorer. Tumorernes mængde af udvalgte markører kan herefter måles immunhistokemisk eller med fluorescens in situ-hybridisering på snit fra TMA-blokken (Figur 2 ), hvor fordelen er det lille forbrug af tumormateriale, ensartet måling på et stort antal tumorer og et lavt forbrug af reagenser. På TMA-snit kan der tillige udføres en semikvantitativ bestemmelse af udvalgte markører, hvis mængde kan spille en afgørende rolle [10]. Foruden markørprofiler kan en fremtidig måde til forudsigelse af et godt/dårligt respons på behandling være brugen af pharmacogenomics . Patienter reagerer meget forskelligt på medicinsk behandling, bl.a. fordi lægemidler aktiveres og omsættes forskelligt afhængigt af genotypen. Der findes f.eks. en polymorfi i genet, der koder for CYP2D6, og patienter med genotypen CYP2D6*4/*4 har i forhold til patienter med genotypen CYP2D6*6/*6 dårligere respons på behandling med antiøstrogenet tamoxifen.

Monitorering

Der er som tidligere nævnt ingen monitoreringsmarkør i klinisk rutineanvendelse. Da metastaser fra cancer mammae ofte finder vej til knoglerne, har det været foreslået at anvende knoglenedbrydningsprodukter som monitoreringsmarkører. En mere direkte metode er monitorering af proteiner, der dannes og udskilles af tumorcellerne. For at en monitoreringsmarkør skal kunne blive accepteret til klinisk anvendelse, kræves en prospektiv klinisk validering af markørens værdi dels til at detektere sygdomstilbagefald, og dels til at påvise, at denne tidlige detektion har kliniske implikationer.

Konklusion

Der foregår i øjeblikket en intens forskning for at udvikle nye markører til hjælp ved behandlingen af cancer mammae. Hvis dette lykkes, vil cancer mammae kunne opdages tidligere, overbehandling vil kunne minimeres, og en individuel behandling vil kunne udvælges. Monitoreringsmarkører vil muliggøre hurtigere indsats, når der udvikles resistens mod en given behandling. For at nå disse mål er der behov for et aktivt samarbejde mellem grundforskere og klinikere. Det skal dog understreges, at ingen markør bør finde vej til klinisk rutineanvendelse, uden først at have vist sin værdi i veldimensionerede prospektive kliniske undersøgelser.

Nils Åge Brünner, Afdelingen for Biomedicin, Institut for Veterinær Patobiologi, Det Biovidenskabelige Fakultet, Københavns Universitet, Ridebanevej 9, DK-1870 Frederiksberg C. E-mail: nbr@life.ku.dk

Antaget: 14. maj 2007

Interessekonflikter: Ingen angivet

1. Duffy MJ. Serum tumor markers in breast cancer: are they of clinical value? Clin Chem 2006;52:345-51.
2. Sharma P, Sahni NS, Tibshirani R et al. Early detection of breast cancer based on gene-expression patterns in peripheral blood cells. Breast Cancer Res 2005;7:34-44.
3. Lewis CM, Cler LR, Bu DW et al. Promotor hypermethylation in benign breast epithelium in relation to predicted breast cancer risk. Clin Cancer Res 2005;11:166-72.
4. Bertucci F, Birnbaum D, Goncalves A. Proteomics of breast cancer principles and potential clinical applications. Mol Cell Proteomics 2006;5:1772-86.
5. Celis JE, Gromov P, Cabezon T et al. Proteomic characterization of the interstitial fluid perfusing the breast tumor microenvironment: a novel resource for biomarker and therapeutic target discovery. Mol Cell Proteomics 2004;3:327-44.
6. Van de Vijver MJ, He YD, van't Veer LJ et al. A gene-expression signature as a predictor of survival in breast cancer. N Engl J Med 2002;347:1999-2009.
7. Thomassen M, Tan Q, Eiriksdottir F et al. Prediction of metastasis from low-malignant breast cancer by gene expression profiling. Int J Cancer 2007;120:1070-5.
8. Look MP, van Putten WL, Duffy MJ et al.http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ entrez/query.fcgi?db=pubmed&cmd=Retrieve&dopt=AbstractPlus&list_uids=11792750&query_hl=5&itool=pubmed_docsum Pooled analysis of prognostic impact of urokinase-type plasminogen activator and its inhibitor PAI-1 in 8377 breast cancer patients. J Natl Cancer Inst 2002;94:116-28.
9. Schrohl AS, Meijer-van Gelder ME, Holten-Andersen MN et al. Primary tumor levels of tissue inhibitor of metalloproteinases-1 are predictive of resistance to chemotherapy in patients with metastatic breast cancer. Clin Cancer Res 2006;12:7054-8.
10. Henriksen KL, Rasmussen BB, Lykkesfeldt AE et al. Semi-quantitative scoring of potentially predictive markers for endocrine treatment of breast cancer: a comparison between whole sections and tissue microarrays. J Clin Pathol 2007; 60:397-404.