Biochemische Marker für Darmkrebs – Gegenwart und Zukunft

Einleitung

Darmkrebs (CRC) ist mit über einer Million Neuerkrankungen pro Jahr eine der häufigsten Krebsarten weltweit. CRC ist die zweithäufigste Ursache für Krebstodesfälle in den Vereinigten Staaten.1 In den letzten Jahren ist bei jüngeren Menschen (< 50 Jahre) eine Zunahme der Darmkrebsinzidenz aufgetreten. Beginnend in den frühen 1990er Jahren stiegen die Inzidenzraten bei jüngeren Erwachsenen von 8,6 pro 100.000 im Jahr 1992 auf 12.5 pro 100.000 im Jahr 2015, ein Gesamtanstieg von 45%.2,3 Im Laufe der Zeit nimmt die Inzidenz von CRC bei jüngeren Patienten zu. In China nimmt die mit CRC verbundene Morbidität aufgrund von Änderungen der Ernährung und des Lebensstils zu, und CRC hat kürzlich begonnen, jüngere Menschen zu betreffen. Einer der Hauptrisikofaktoren für Darmkrebs ist Fettleibigkeit, eine Erkrankung, die typischerweise anhand einer Skala beurteilt wird, die als Body-Mass-Index (BMI) bekannt ist.4 Die zugrunde liegende Ätiologie von CRC umfasst sowohl genetische Variation als auch Umweltexposition. Es wurde vorgeschlagen, dass das Zusammenspiel zwischen genetischen Varianten und Umweltrisikofaktoren, bekannt als Gen–Umwelt-Interaktion, auch zu einer Erhöhung des CRC-Risikos beitragen kann.5 Die Mehrzahl der Fälle ist auf schlechte Ernährungsgewohnheiten, Wirtsimmunität und Lebensstilfaktoren wie Rauchen, geringe körperliche Aktivität und Fettleibigkeit zurückzuführen. Andere gastrointestinale Störungen, wie entzündliche Darmerkrankungen, die durch chronische Entzündungen, Schleimhautstörungen und die übermäßige Produktion reaktiver Sauerstoffspezies gekennzeichnet sind, wirken als Risikofaktoren für das Auftreten von Krebs. In den letzten Jahren ist ein neuer und bemerkenswerter Faktor bei der Entwicklung von Krebs und anderen verwandten Darmerkrankungen aufgetaucht; die Mikrobiota des Magen-Darm-Trakts.6 Die Karzinogenese ist ein langer, komplexer und allmählicher Prozess. Die Prognose für Patienten mit Darmkrebs korreliert mit dem pathologischen Stadium zum Zeitpunkt der Erkennung und es ist sehr wichtig, Marker zu finden, die einen bösartigen Tumor so früh wie möglich erkennen würden.7 Deshalb ist die Suche nach neuen biochemischen Markern im Blut notwendig. Darmkrebs ist eine schwere Erkrankung, die sich durch schnelles Fortschreiten, Invasivität und hohe Behandlungsresistenz auszeichnet. CRC in einem frühen Stadium zu diagnostizieren ist nicht einfach, da Krebs oft asymptomatisch ist. Screening erfordert Werkzeuge und Methoden, die sowohl hochsensibel als auch spezifisch für die Diagnose der frühen Stadien von Krebs sind. Sie müssen sicher, billig und weithin akzeptiert sein. Ein Tumormarker kann in einem soliden Tumorgewebe, in einem Lymphknoten, Knochenmark, peripherem Blut oder anderen biologischen Materialien (Urin, Aszites und Stuhl) nachgewiesen werden.8 Mehrere Marker für Darmkrebs, einschließlich karzinoembryonales Antigen (CEA), Kohlenhydratantigen (CA 19.9), gewebepolypeptidspezifisches Antigen (TPS), tumorassoziiertes Glykoprotein-72 (TAG-72) und hämatopoetische Wachstumsfaktoren (HGF-s) wurden erkannt und werden in der klinischen Routine akzeptiert Praxis.9 Die erste diagnostische Untersuchung ist häufig ein einfacher, nichtinvasiver und kostengünstiger okkulter Bluttest im Stuhl (Abbildung 1). Fäkalblut ist jedoch ein unspezifischer Indikator für Darmkrebs, da es nicht nur von Krebsläsionen, sondern auch von Polypen stammen kann. Die distale Endoskopie, der Goldstandard bei der Diagnose von CRC, ermöglicht die Diagnose von Veränderungen in Echtzeit und ermöglicht es Ärzten, eine Zielbiopsie und eine histopathologische Analyse durchzuführen. Endoskopischer Ultraschall, Computertomographie und Magnetresonanztomographie (MRT) mit vollständiger klinischer Beurteilung ermöglichen die Wahl der therapeutischen Behandlung.

Abbildung 1 Aufteilung der Darmkrebsmarker.

Die jüngsten technologischen und analytischen Fortschritte haben die wissenschaftliche Biomarkerforschung vorangetrieben. In naher Zukunft wird das Aufkommen neuartiger Urin-Assays mit hoher Wirksamkeit erwartet, die die CRC-Mortalität reduzieren würden. Bei Darmkrebs werden molekulare (z. B. Mutationen in den KRAS-, NRAS-, BRAF-, PIK3CA-Genen) und immunhistochemische Marker (z. B. TS-, P21-, PTEN-Proteine) verwendet, um Vorhersageziele zu bewerten. Molekulare Marker bei Darmkrebs können in somatische Mutationen und Mikrosatelliteninstabilität (MSI) unterteilt werden.

Klassische Tumormarker

Das karzinoembryonale Antigen (CEA) ist ein Glykoprotein-onkofetales Antigen, das in vielen epithelialen Tumoren exprimiert wird. Dieser relativ kostengünstige Bluttest, der erstmals 1965 von Gold und Freedman beschrieben wurde, war Teil der am meisten empfohlenen Überwachungsstrategien.10 CEA ist ein Glykoprotein, das in den Zellen des Dickdarms gebildet wird. Siebzig Prozent der Patienten mit CRC haben während der Diagnose hohe CEA-Spiegel, was sie zu einem sehr guten Marker für die Behandlung und Überwachung der Krankheit nach der Resektion macht. Obwohl CEA normalerweise als Krebsmarker angesehen wird, können seine Konzentrationen auch bei einer Vielzahl von gutartigen Erkrankungen erhöht sein, einschließlich Hepatitis, Pankreatitis, obstruktiver Lungenerkrankung und entzündlicher Darmerkrankung. Nach allgemein anerkannten Maßeinheiten werden Werte von bis zu 5 ng / ml als normaler Antigenspiegel im Blut angesehen. Es wurde beobachtet, dass diese Werte bei Rauchern bei Colitis ulcerosa oder Leberzirrhose auf bis zu 10 ng / ml erhöht werden können11. Führten eine quantitative Metaanalyse von 20 Studien mit 4285 Patienten durch und untersuchten die CEA-Leistungsmerkmale, wenn sie zum Nachweis eines erneuten Auftretens von Darmkrebs verwendet wurden. Die Gesamtsensitivität betrug 0,64 und die Spezifität 0,90,12 In der Studie von Chen et al. in Taiwan wurde untersucht, ob ein Anstieg der CEA einen Mehrwert bei der Erkennung von postoperativen Rückfällen darstellt. In einer Studie mit 4841 Patienten hatten 999 einen erhöhten CEA (definiert bei > 5 ng / ml) und einen Rückfall. Bei etwa drei Viertel dieser Patienten wurde gleichzeitig mit dem ersten Anstieg der CEA ein Rezidiv auf andere Weise festgestellt.Bei 13 Patienten, die wegen Darmkrebs behandelt werden, sollten die CEA-Spiegel alle 3 Monate überwacht werden. Leider wird ein Anstieg der CEA-Konzentration nur manchmal während der ersten Stufe der CRC beobachtet. Dies geschieht meist in den fortgeschrittenen Stadien von Krebs. Eine erhöhte Konzentration von CEA vor der Operation kann mit einer ungünstigen Prognose korrelieren.

CA 19.9 (Kohlenhydratantigen) ist ein Glykoprotein, das durch ein hohes Molekulargewicht gekennzeichnet ist und in das Blut freigesetzt werden kann. Dieser Marker wird in der Diagnostik von Pankreas-, Darm- und Magenkrebs eingesetzt. Wie CEA ist es nicht spezifisch für einen bestimmten histologischen Karzinomtyp und das Organ, aus dem es stammt. Vukobrat-Bijedic et al. zeigten, dass CA 19.9 weniger empfindlich ist als CEA.14 Die kombinierten Assays von CEA und CA 19.9 können die diagnostische Sensitivität bei der Erkennung von Darmkrebs erhöhen. Darüber hinaus wird die Bestimmung dieser beiden Marker als postoperativer prognostischer Faktor bei der Beurteilung des Krankheitsstadiums und der Überlebensrate verwendet.15 Nakatani et al in ihrer Forschung von 2012 lieferte Daten, dass Darmkrebs in der Region von Sigma extrem hohe Konzentrationen von CEA und CA19.9.16 Es gibt keine signifikante Erhöhung der Empfindlichkeit durch die Kombination von CEA und CA 19.9 Bestimmungen. Sowohl die CA 19.9-Konzentration als auch die Sensitivität nehmen mit einem höheren Dukes-Krankheitsstadium zu, korrelieren jedoch nicht mit der Tumorlokalisation und der Anzahl positiver Lymphknoten. Patienten mit Dukes ‚C-Tumoren mit präoperativen CA 19,9-Konzentrationen von mehr als 37 U / ml hatten eine kürzere krankheitsfreie Überlebenszeit.17

Gewebepolypeptidspezifisches Antigen (TPS) wurde als nützlicher Tumormarker bei vielen malignen Krebsarten und als Reaktionsfaktor bei der Überwachung der Chemotherapie bei verschiedenen fortgeschrittenen gastrointestinalen Karzinomen beschrieben.18 Es ist eine einzigartige konjugierte Polypeptidkette, die in verschiedenen Phasen des Molekülzyklus (S oder G2) produziert und anschließend nach mitotischer Teilung in das Gewebe freigesetzt wird. Gewebepolypeptidspezifisches Antigen (TPS) ist ein lösliches Fragment, das vom carboxyterminalen Ende von Cytokeratin 18 abgeleitet ist. Eine hohe TPS-Konzentration ist ein Marker für die Tumoraktivität, jedoch nicht unbedingt für die Tumormasse. Der TPS-Spiegel im Blut, der stark mit der Proliferation von Krebszellen assoziiert ist, ist eine Funktion der Zellteilungsrate. Die Abschätzung des gewebepolypeptidspezifischen Antigens kann in den frühen Stadien von Krebserkrankungen anwendbar sein. Ein hohes Maß an gewebepolypeptidspezifischem Antigen tritt bei etwa 60-80% der Patienten mit Darmkrebs auf.19 Die Überlebensrate war bei Patienten mit anfänglich höheren TPS-Konzentrationen signifikant niedriger. Die wiederholte Bestimmung der TPS-Konzentration während der Therapie kann von klinischer Bedeutung sein, insbesondere als Marker für das Nichtansprechen. Daher ist TPS dem üblicherweise verwendeten CEA überlegen.18 Bei asymptomatischen Patienten, die aufgrund einer allgemein schlechten Prognose eine aktive Behandlung benötigen, scheinen Veränderungen der erhöhten TPS-Spiegel bei der Bestimmung der Behandlungsdauer nützlich zu sein.20

Tumor-assoziiertes Glykoprotein-72 (TAG-72) ist ein Glykoprotein, das in Gallengangsendothelzellen, Magenepithel- oder Nierenbeckenzellen gebildet wird. Es ist ein mucinähnliches Molekül mit einer Molmasse von über 1000 kDa. TAG-72 befindet sich auf der Oberfläche vieler Krebszellen, einschließlich Dickdarm-, Eierstock-, Brust- und Pankreaszellen.7 Guadagni et al. zeigten, dass die Serumkonzentrationen von TAG-72, CEA, CA 19.9 bei 43%, 43% bzw. 27% der Patienten mit Darmkrebs erhöht waren. Es ist ratsam, TAG-72 zusammen mit anderen Markern, hauptsächlich CEA, zu bestimmen. Einundsechzig Prozent der Patienten hatten bei der Messung dieser drei Marker mindestens einen Marker mit erhöhten Spiegeln.21

Die Analyse von ctDNA in peripheren Blutproben, sogenannten Flüssigbiopsien, hat das Potenzial, CRC im Frühstadium zu erkennen und als Prognose-, Überwachungs- und Vorhersagewerkzeug zu dienen. Eine Reihe von Studien beschreiben die Verwendung von ctDNA-Methylierungsmarkern für die Diagnose und Prognose von Darmkrebs. Bisher wurde die höchste Genauigkeit für den CRC-Nachweis durch SEPT9-Hypermethylierungsanalyse erhalten, insbesondere in kombinierten Panels. Die hohen Sensitivitäten von bis zu 100% und Spezifitäten von bis zu 97% der SEPT9-Methylierungs-ctDNA-Analyse deuten auf eine diagnostische Rolle für diesen Kandidatenmarker hin.22 Darüber hinaus haben Lou et al. gezeigt, dass ein einzelner ctDNA-Methylierungsmarker, cg10673833, in einer prospektiven Kohortenstudie eine hohe Sensitivität (89,7%) und Spezifität (86,8%) für den Nachweis von CRC und präkanzerösen Läsionen in einer Hochrisikopopulation ergeben kann.23 Mehrere Studien ergaben, dass eine abnormale Methylierung von Septin9 (mSEPT9) im Blut als frühdiagnostischer Marker für Darmkrebs verwendet werden kann. Unter Verwendung des neuesten mSEPT9-Assays der zweiten Generation fanden Zhi Yao Ma et al. eine signifikant höhere Sensitivität von mSEPT9 als CEA für die Diagnose von CRC (73,2% gegenüber 48,2%; P < 0,001), insbesondere für Patienten mit Stadium II und III Krebs.24 Toth et al. berichteten über ähnliche Ergebnisse mit entsprechenden Sensitivitäten von 95,6% (88/92) und 51,8% (14/27) und Spezifitäten von 84,8% und 85,2% für mSEPT9 und CEA20.25 In einer anderen kürzlich durchgeführten Studie zeigte mSEPT9 auch einen höheren diagnostischen Wert als CEA sowohl für die Sensitivität (61,8% gegenüber 35,0%) als auch für die Spezifität (89,6% gegenüber 62,6%).26

Insulin-like Growth-factor binding protein 2 (IGFBP-2) ist ein extrazelluläres Protein, das Insulin-like Growth Factor 2 (IGF-2) und mit geringerer Affinität Insulin-like Growth Factor 1 (IGF-1) bindet. IGFBP-2 spielt eine wichtige Rolle im Hitzeschockprotein 27-vermittelte Krebsprogression und Metastasierung. In drei Studien wurde berichtet, dass die IGFBP-2-Serumspiegel bei Patienten mit Darmkrebs signifikant erhöht waren.27,28

In jüngster Zeit wurden mehrere Entzündungsmarker, einschließlich des Verhältnisses von Neutrophilen zu Lymphozyten vor der Behandlung (NLR), als prognostische Faktoren verwendet, da angenommen wird, dass die Entzündungsreaktion des Wirts auf Krebs das Fortschreiten der Krankheit bestimmt.29 Dimitriou et al. haben herausgefunden, dass bei Patienten mit CRC ein Vorbehandlungs-NLR über 4,7 ein schlechter prognostischer Faktor für das krankheitsfreie Überleben, das 5-Jahres-Überleben und das Gesamtüberleben ist. Die schlechte prognostische Wirkung von NRL ist bei CRC-Patienten im Stadium II verstärkt.30

Die Konzentration von IGFBP-2 scheint ein prognostischer Faktor zu sein, der stark mit dem Gesamtüberleben korreliert.27 Hitzeschockprotein 60 (HSP60) ist ein Schlüsselfaktor bei Entzündungen, und die HSP60-Serumspiegel können auch bei Patienten mit entzündlichen Erkrankungen wie Colitis ulcerosa und Morbus Crohn erhöht sein.31 Vocka et al. zeigten, dass Serum-HSP60 als effektiver prognostischer Biomarker für CRC mit der gleichen Empfindlichkeit wie CEA und einer besseren Empfindlichkeit als CA19-9 verwendet werden könnte.27

Hämatopoetische Wachstumsfaktoren

Darmkrebszellen sind in der Lage, hämatopoetische Wachstumsfaktoren (HGFs) zu produzieren. Stammzellfaktor (SCF), Makrophagen-Kolonie-stimulierender Faktor (M-CSF) und Granulozyten-Makrophagen-Kolonie-stimulierender Faktor (GM-CSF) sind Mitglieder von Glykoproteinzytokinen, die als Kolonie-stimulierende Faktoren (CSFs) oder HGFs bezeichnet werden. Hämatopoetische Wachstumsfaktoren sind an der Regulation des Wachstums und der Ausbreitung von Krebs beteiligt. HGFs regulieren die Proliferation von hämatopoetischen Vorläuferzellen und können auch die Proliferation von nichthämatopoetischen Zellen beeinflussen (Abbildung 2). Zelloberflächenrezeptoren für HGF wurden in Darmkrebszelllinien nachgewiesen und die Stimulation von Tumorzellproliferationen erfolgt über diese Rezeptoren. Mehrere Studien haben gezeigt, dass HGFs auch die Proliferation nichthämatopoetischer Zellen stimulieren kann und die Wirkung dieser Zytokine nicht auf Knochenmarkszellen beschränkt ist.32 HGFs können autokrin auf Krebsgewebe oder auf Stützgewebe und Blutgefäße einwirken, um eine Umgebung zu schaffen, die der Entstehung von Krebs förderlich ist. Rezeptoren von HGFs wurden in kolorektalen Krebszelllinien nachgewiesen und die Stimulation von CSFs-Rezeptoren induzierte die Proliferation von Tumorzellen. HGFs kann auch normale Zellen wie tumorassoziierte Makrophagen (TAM) und Endothelzellen dazu veranlassen, zusätzliche Zytokine zu produzieren, die den malignen Prozess unterstützen. Es wurde gezeigt, dass mehrere Zelllinien eines bösartigen Tumors große Mengen an CSFs absondern. Fanden heraus, dass die Blutkonzentration von M-CSF und Granulozyten-Kolonie-stimulierendem Faktor (G-CSF) bei Darmkrebspatienten im Vergleich zu Kontrollen signifikant höher war.33 Das Niveau beider Marker war abhängig vom Stadium des Tumors, aber nur M-CSF zeigte signifikante Unterschiede. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die M-CSF-Serumspiegel bei Patienten mit Lymphknoten oder Fernmetastasen höher waren. Die diagnostische Spezifität und Sensitivität von M-CSF betrug 95% bzw. 65%. Alle diagnostischen Kriterien wie Sensitivität, Spezifität und Fläche unter der ROC-Kurve waren für G-CSF niedriger als für M-CSF. Daher scheint M-CSF ein besserer Marker als G-CSF bei der Diagnose und Prognose von Darmkrebs zu sein. Andere Studien zeigten erhöhte Spiegel mehrerer proinflammatorischer Zytokine wie Interleukin-6 (IL 6), Interleukin-8 (IL 8), Tumornekrosefaktor-α (TNF-α) und Akutphasenproteine bei Patienten mit kolorektalem Karzinom und anderen malignen Erkrankungen.34,35 Mroczko et al. zeigten eine mögliche Rolle von Stammzellfaktor und Interleukin-3 (IL 3) als Tumormarker für Darmkrebs, insbesondere in Kombination mit CEA und CA19-9.36

Abbildung 2 Die Rolle hämatopoetischer Wachstumsfaktoren und ihrer Rezeptoren bei der Tumorentwicklung.

Enzyme

Neu durchgeführte Forschungen von Jelski et al. zur Verwendung von Enzymen als Marker für Darmkrebs, einschließlich Alkoholdehydrogenase (ADH), Cathepsin D und lysosomalen Exoglykosidasen, berichteten, dass die Aktivität der Alkoholdehydrogenase in Krebszellen signifikant höher ist als in gesundem Gewebe und die Aktivität der Aldehyddehydrogenase (ALDH) sich zwischen gesundem und Krebsgewebe nicht unterscheidet. Die ADH-Aktivität scheint im Vergleich zur Aktivität von ALDH im Krebsgewebe unverhältnismäßig hoch zu sein. Dies würde darauf hindeuten, dass Krebszellen eine größere Fähigkeit zur Ethanoloxidation und eine erheblich geringere Fähigkeit zur Entfernung von Acetaldehyd aufweisen als gesundes Gewebe. Die Acetaldehydkonzentration kann im Krebsgewebe ansteigen und die Karzinogenese verstärken. Darüber hinaus zeigten dieselben Studien, dass nur die Aktivität von ADH I (den wichtigsten Dickdarm-Isoenzymen der Alkoholdehydrogenase) bei Darmkrebs deutlich höher ist als bei gesunden Dickdarmzellen.37 Die hohe Aktivität von Enzymen in Krebsgeweben spiegelt sich in einem Anstieg ihres Blutspiegels wider. Die Gesamt-ADH-Aktivität im Serum wurde im Verlauf der CRC verändert. Der Anstieg der Gesamtaktivität der Alkoholdehydrogenase korrelierte positiv mit der Isoenzymklasse I von ADH, so dass die Ursache für den Anstieg der Serumgesamtalkoholdehydrogenase im Verlauf von Darmkrebs eine Erhöhung der ADH-Isoenzyme der Klasse I ist.38 Darüber hinaus war die Gesamtserumaktivität von ADH und ADH I bei Darmkrebspatienten mit fortgeschritteneren Stadien tendenziell höher. Die diagnostische Sensitivität für ADH I betrug 76%, die Spezifität 82%, die positiven und negativen prädiktiven Werte 85% bzw. 74%. Die Fläche unter der Empfängerbetriebskennlinie (ROC) für ADH I betrug 0,72. Diese Ergebnisse deuten auf eine mögliche Rolle von ADH (insbesondere ADH I) als Marker für Darmkrebs hin, aber eine weitere Untersuchung und Bestätigung durch eine prospektive Studie ist notwendig.39 Die Abschätzung der Alkoholdehydrogenase-Aktivität kann in den meisten Laboratorien durchgeführt werden.

Die Entwicklung von Darmkrebs und seinen Metastasen kann durch von Makrophagen freigesetzte Exoglykosidasen unterstützt werden.40,41 Szajda et al. zeigten einen deutlichen Anstieg der N-Acetyl-β-D-Hexosaminidase, ihrer Isoenzyme A und B-Aktivität im Blut und Urin von CRC-Patienten.42 Waszkiewicz et al. berichteten, dass der hohe Gehalt an Cathepsin D auf einen erhöhten Abbau und eine schnelle Wiederherstellung von Glykokonjugaten beim kolorektalen Adenokarzinom zurückzuführen ist.31 Die lysosomalen Exoglycosidasen sind unspezifisch. Ihre Aktivität ist auch bei anderen Krebsarten wie Schilddrüse, Niere, Bauchspeicheldrüse, Eierstock sowie bei Erkrankungen wie idiopathischer Arthritis, Bluthochdruck, Glomerulonephritis oder nach Lebertransplantation hoch.43-46

Die Ornithindecarboxylase (ODC) -Aktivität ist bei Darmkrebs höher und nimmt allmählich von normal über adenomatös bis krebsartig zu. Es wurde gezeigt, dass die ODC-Aktivität in mikroskopisch normalem Dickdarmgewebe von Patienten mit CRC höher ist als im normalen Dickdarm von Patienten ohne CRC.47

Zirkulierende Tumorzellen (CTCs)

Bei Krebs (einschließlich Darmkrebs) wird der Tod selten durch den Primärtumor selbst verursacht, sondern durch Krebs, dh die Fernmetastasen, die sich Jahre nach der Primärtumorresektion entwickeln können. Zirkulierende Tumorzellen (CTC) wurden bei Patienten mit metastasiertem CRC als unabhängiger Prädiktor für das Gesamtüberleben und das progressionsfreie Überleben berichtet. Es gibt mindestens drei Vorteile für CTCs. Die erste ist die Überwachung der Behandlungswirksamkeit von CRC-Patienten. Die zweite ist die molekulare Charakterisierung von eingefangenen CTCs für die gezielte Behandlung und die dritte ist die Kultivierung von eingefangenen CTCs für Arzneimittelempfindlichkeitstests. All diese Ansätze ermöglichen es Forschern, Veränderungen des Phänotyps von Krebszellen während des Krankheitsverlaufs zu erkennen und darauf zu reagieren und personalisierte Medizin in die klinische Praxis einzuführen. Trotz vielversprechender Ergebnisse enthalten Entscheidungen über das Krankheitsstadium und die adjuvante Behandlung noch keine CTC-Ergebnisse. Dies ist vor allem auf das Fehlen standardisierter und automatisierter CTC-Detektionssysteme wie CellSearch zurückzuführen, das derzeit eine beherrschende Stellung auf dem Gebiet der CTC-Detektionsgeräte innehat.48 Die Rolle von CTCs als prognostische Marker für primären Darmkrebs wurde in vielen Studien beschrieben.49,50 Der Nachweis von CTC im Serum von Patienten nach Resektion von kolorektalen, Leber- oder vielen anderen Metastasen ist mit der Prognose der Erkrankung verbunden. Im Jahr 2008 wurde das CellSearchTM-System (Veridex LCC, Raritan, NJ, USA) von der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) als diagnostisches Instrument zur Identifizierung und Zählung von CTCs in Blutproben bei Patienten mit metastasiertem Dickdarmkrebs zugelassen. Im Vergleich zu anderen Techniken wie der Reverse Transkription-Polymerase-Kettenreaktion (RT-PCR) ist das CellSearchTM-System eine hervorragende Plattform für den Nachweis von CTC im klinischen Umfeld. Das von der FDA zugelassene CEllSearchTM-System und zwei Antikörpergruppen gegen Cytokeratine: Cytokeratin 8, 18 und 19 (CK8 / 18 / 19) und CK8/18/19/20 , wurden zum Nachweis von CTCs verwendet. Cytokeratin 20 (CK20) ist ein etablierter Marker für Dickdarmepithel. Schlagen vor, dass CK20 ein Biomarker für CTCs bei Patienten mit metastasiertem Darmkrebs ist.51 Die Bedeutung des CTC-Themas wird im Kontext der schnellen Integration der Evaluation von K-ras-Mutationen in die tägliche Praxis von Onkologen deutlich. Die Beurteilung des Vorhandenseins von K-ras-Mutationen in Krebszellen bei Patienten, die mit epidermalen Wachstumsfaktor-Rezeptor (EGFR) -Tyrosinkinase-Inhibitoren (TKIs) behandelt wurden, wurde von Pao et al.52 Diese Studie deutete auf einen Zusammenhang zwischen K-ras-Mutationen und einem Ausbleiben eines Ansprechens auf die EGFR-TKIs-Behandlung hin. Zusätzlich zur Bestimmung des Status von CTC-K-ras kann die Beurteilung anderer Gene in erfasstem CTC das prädiktive Ansprechen auf die Behandlung verbessern. Gazzaniga et al bestimmten das Expressionsprofil von Multiresistenz-verwandten Proteinen (MRPs) von Patienten mit einer Diagnose von CRC in CTCs, die aus peripherem Blut isoliert wurden.53

K-RAS-Mutationen

Die Bewertung von Mutationen in KRAS ist ein Beispiel für die Anwendung des molekularen Tests, der zur Einführung einer gezielten Therapie bei einer bestimmten Patientengruppe, in diesem Fall bei Darmkrebspatienten, erforderlich ist. Heutzutage ist diese Forschung notwendig, um eine Entscheidung über die Behandlung dieser Patientengruppen zu treffen. Das KRAS-Gen kodiert ein kleines Protein, das an der Aktivierung der Kaskade von Signalwegen beteiligt ist, einschließlich des Rezeptorsignalwegs für epidermale Funktion Wachstumsfaktor (Epidermal Growth-Factor Receptor – EGFR), der als grundlegend für die Regulation von Leben, Wachstum und Krebstransformation angesehen wird Epithelzellen.54 Das RAS-Protein fungiert als Signalwandler von aktiviertem EGFR. Die EGFR-Aktivierung (durch Verknüpfung mit seinem Liganden) führt zur Aktivierung von RAS RAF / MAPK und PI3K / AKT sowie zur erhöhten Proliferation und Hemmung der Apoptose von Krebszellen. Als Ergebnis der Mutation in RAS wird ein Protein gebildet, das durch das mutierte Gen kodiert wird, das aufgrund schwieriger Hydrolyse immer noch in einer aktiven Form (RAS-GTP) verbleibt. In den Zellen mit einer Mutation in KRAS gibt es eine konstante Signaltransduktion, die Mitogenese induziert, unabhängig davon, ob der EGF-Rezeptor aktiviert ist. Die Analyse von Mutationen in KRAS ermöglicht die Stratifizierung von Patienten mit metastasiertem Kolorektalkarzinom für die Therapie mit Anti-EGFR-mAb und Mutationen in KRAS sind ein negativer Prädiktor für diese Therapie.55 Mutationen in KRAS bei Darmkrebs treten am häufigsten in den Codons 12, 13 von Exon 2 auf (bei fast 40% der Darmkrebserkrankungen), seltener bei KRAS-Mutationen in den Codons 59, 61, 117 und 146. Die Assoziation von kolorektalem Krebsort und Metastasierungsort mit dem Vorhandensein von Mutationen in KRAS wurde gefunden. Patienten mit Mutationen in den Codons 12 und 13 hatten häufiger Darmkrebs auf der rechten Seite des Dickdarms als Patienten ohne KRAS-Mutation.56

Zusammenfassung – SFB Diagnostik in der Zukunft

Die Verwendung von Tumormarkern bei Vorsorgeuntersuchungen und Interventionen in den ersten Stadien von Darmkrebs kann die Mortalität durch Darmkrebs signifikant reduzieren. Zahlreiche Studien zu Darmkrebs verwenden Tiermodelle.57-59 Von allen Tieren ist die Maus das am häufigsten verwendete Tiermodell bei der Untersuchung der Karzinogenese und das Hauptmodell in der biomedizinischen Forschung. Durch den Vergleich des menschlichen Genoms mit einem tierischen Genom ist es möglich, die Struktur und Funktion menschlicher Gene besser zu verstehen und dieses Wissen auf die Untersuchung menschlicher Krankheiten anzuwenden, um neue Strategien und Mechanismen zur Prävention, Erkennung und Behandlung von CRC zu entwickeln. Die Verfügbarkeit von rekombinanten Inzucht-Maus-Panels und die Existenz von transgenen, Knock-out- und Knock-In-genetischen Modellen erhöhen den Wert von Tierversuchen weiter. Das derzeitige Management von mCRC umfasst verschiedene Wirkstoffe, entweder in Kombination oder als Einzelwirkstoffe, aber die Auswirkungen der verfügbaren Behandlungsstrategien für mCRC sind oft vorübergehend, wobei sich bei den meisten Patienten Resistenzen und Krankheitsprogression entwickeln.60 Daher sind neue Behandlungsstrategien dringend erforderlich. Zielgerichtete Therapien, die auf der Verwendung monoklonaler Antikörper gegen den epidermalen Wachstumsfaktorrezeptor (EGFR) und den vaskulären endothelialen Wachstumsfaktor (VEGF) basieren, haben sich als vielversprechende Behandlungen erwiesen. Auf der Grundlage des Vorhandenseins spezifischer Rezeptoren für hypothalamische Peptide bei verschiedenen menschlichen Krebsarten, einschließlich CRC, entwickelten Engel et al. gezielte zytotoxische Analoga von Somatostatin (SST) und LHRH in Verbindung mit Doxorubicin oder 2-Pyrrolinodoxorubicin.61

Das tatsächliche Verständnis der grundlegenden Biologie der Krebsauslösung und -entwicklung bestätigte, dass Suppressorgenmutationen und Onkogene in Körperflüssigkeiten identifiziert werden können, die aus den vom Tumor betroffenen Organen abfließen. Die Analyse einzelner Marker bei der Erkennung und Prognose der Erkrankung ist anwendbar, aber oft mit geringer Sensitivität und Spezifität in der routinemäßigen medizinischen Praxis verbunden (Tabelle 1). Die Gesamtergebnisse mehrerer Autoren, wie oben dargestellt, deuten auf die Nützlichkeit von Serum-HGFs, Enzymen und insbesondere klassischen Tumormarkern bei der Diagnose und Prognose von CRC-Patienten hin.

Tabelle 1 Diagnostische Kriterien für Marker von Darmkrebs

Der beste Weg scheint zu sein, mindestens zwei oder mehr Marker gleichzeitig zu bestimmen, um ihren diagnostischen Nutzen zu erhöhen. Die Analyse zirkulierender Tumorzellen könnte Teil eines integrativen medizinischen Ansatzes der multimodalen Diagnostik, der individuellen Patientenprofile, der krankheitsspezifischen Biomarkermuster und der personenspezifischen Behandlung sein. In jüngster Zeit haben technologische und analytische Fortschritte die wissenschaftliche Biomarkerforschung vorangetrieben. In naher Zukunft erwarten wir das Aufkommen neuartiger Urin-Assays mit hoher Wirksamkeit, die die CRC-Mortalität reduzieren würden. Bei Darmkrebs werden molekulare (z. B. Mutationen in den KRAS-, NRAS-, BRAF-, PIK3CA-Genen) und immunhistochemische Marker (z. B. TS-, P21-, PTEN-Proteine) verwendet, um Vorhersageziele zu bewerten. Molekulare Marker bei Darmkrebs können in somatische Mutationen und Mikrosatelliteninstabilität (MSI) unterteilt werden. Flüssigbiopsien könnten die Diagnose, Prognose und Überwachung von Darmkrebs (CRC) verbessern. Mutation, Veränderung der chromosomalen Kopienzahl und Methylierungsanalyse in zirkulierender Tumor-DNA (ctDNA) aus Plasma oder Serum haben großes Interesse gefunden. Die Literatur zu bevorzugten Kandidatenmarkern ist jedoch inkonsistent und behindert eine klare Richtung für weitere Studien und klinische Translation. Eine umfassende Überprüfung der Kandidaten-ctDNA-Marker zeigt, dass die SEPT9-Methylierungsanalyse beim Nachweis von CRC vielversprechend ist und die KRAS-Mutationsanalyse bei der Prognose und Überwachung hilfreich sein kann. Die prospektive Bewertung von Markerpanels in der klinischen Entscheidungsfindung sollte eine ctDNA-Analyse implementieren.