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.

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.

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.

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.