Od detekce TM
k aplikaci
Vladimír Král
VŠCHT Praha
2. Part
Jamila Králová
ÚMG AV ČR
1
Protoonkogeny/onkogeny
 růstové faktory a jiné látky, ovlivňující růst buněk
 receptory pro růstové faktory
 faktory s účastí při přenosu signálu v buňce (ovlivňující
transdukční mechanismy)
 faktory s účastí při regulaci genové exprese (transkripční
faktory)
•
•
•
•
•
•
HER-2/neu (erbB-2): receptor pro růstový faktor
ras: signální molekula
myc: transkripční faktor
src: tyrozinkináza
hTERT: enzym účastnící se replikace DNA
Bcl-2: membránový protein, který zabraňuje apoptóze
Tumor potlačující geny
• p53 (TP53): trakskripční faktor regulující dělení buňky
• Rb: molekula ovlivňující transkripční faktory řídící dělení
buňky
• APC: molekula ovlivňující dostupnost transkripčních
faktorů
• BRCA: faktor ovlivňující reparaci DNA
Tumor potlačující geny
• Pět až deset procent žen s rakovinou prsu má
dědičnou formu onemocnění.
• Vrozené mutace genů BRCA1 a BRCA2 (breast
cancer 1 a 2) zvyšují celoživotní riziko vzniku
rakoviny prsu z 13 % na 60 až 85 % a riziko
rakoviny vaječníků z 1.7 % na 20 až 60%.
Vliv mutací relevantních genů
počet nových případů
kolorektálního ca. v USA
na 100 000 obyvatel a rok
věk (roky)
Vznik rakoviny je
závislý na mutacích
několika genů
současně a to je
mnohem
pravděpodobnější
u starých osob.
Odlišnosti nádorové buňky
• nekontrolovaná proliferace
• dediferenciace a ztráta funkce
• nesmrtelnost (nádorové buňky se nedělí jen po
omezený počet generací jako normální buňky)
• invazivnost nádoru (proteázy, růstové faktory,
neoangiogeneze)
• tvorba metastáz
• chromozomální nestabilita
Protinádorová chemoterapie
• Většina cytostatik poškozuje DNA nebo jinak
inhibuje buněčnou proliferaci.
• Klasická cytostastika přímo neovlivňují další
vlastnosti buněk nádoru (dediferenciace a ztráta
funkce, invazivnost nádoru, schopnost
metastazovat)
• Cíl chemoterapie: optimální farmakoterapeutický
účinek tj. dlouhodobá kompletní remise při
minimálních NÚ a za současné prevence vývoje
rezistence nádoru.
• Realita: snaha o maximální terapeutický účinek
při ještě únosné toxicitě.
Selektivita účinku cytostatika
• selektivita ve smyslu cytotoxického účinku na buňky maligní
(terapeutický účinek) a zdravé (nežádoucí účinek)
• nádorové buňky jsou odvozeny od buněk vlastního
organizmu a docílit selektivitu cytotoxického účinku
podobnou jako při antimikrobiální chemoterapii je nemožné
• cytostatika narušují schopnost buněčného dělení a poškozují
tak nejen buňky nádorové, ale i zdravé, především rychle se
dělící buňky
• NÚ:
–
–
–
–
–
–
–
kostní dřeň (anémie, únava, krvácení, infekce)
buňky vlasových folikulů (alopecie)
GIT: střevo, ústní dutina (orální a intestinální ulcerace, průjem)
gonády (menstruační poruchy, porucha spermatogeneze, sterilita)
nauzea, zvracení, nechutenství
mutageneze, karcinogeneze, teratogeneze,
kardiotoxicita, nefrotoxicita, hepatotoxicita
Citlivost nádorových buněk
na chemoterapii
• Citlivost nádorových buněk na cytostatikum je
dána:
– místem zásahu cytostatika v cyklu buněčného dělení
– fází buněčného cyklu, ve které se většina nádorových
buněk nachází
– růstovou frakcí nádoru = poměr proliferujících a
neproliferujících (klidové buňky G0 + buňky bez
schopnosti růstu) buněk nádoru
– přirozenou rezistencí nádorových buněk vůči
chemoterapii
– schopností vyvinout rezistenci při opakované expozici
(získaná rezistence)
Definice TM
• Molekulární indikátor se specifickými
biologickými vlastnostmi
• Využitelný pro detekci, měření průběhu
nemoci a odpovědi na léčbu
• Jsou produkovány nádorem, nebo jako
odpověď organizmu na přítomnost
nádorového onemocnění
• Lokalizace: na povrchu nádorové
bunky, vnitrobuněčná lokalizace
• Vyplaveny do krevního řečiště
TM definice
•
•
•
•
•
•
•
•
Nádorové markery
jsou laboratorně prokazatelné známky
v biologických tekutinách nebo v tkáních,
pomocí kterých je možno prokázat :
- riziko vzniku
- přítomnost
- prognózu
- účinnost (neúčinnost) terapie nádorového
onemocnění
Definice TM
• Tkáňově a orgánově specifické antigeny
• -látky, které se fyziologicky nacházejí ve zdravé tkáni či
orgánu a mimo něj pronikají jen v minimálním množství.
Za patologických stavů (nádorové onemocnění, zánět,
trauma) dochází k jejich zvýšenému uvolňování.
• Prostatický specifický antigen (PSA), neuron specifická
enolasa(NSE), protein S-100, rozpustné fragmenty
cytokeratinů(TPA, TPS, CYFRA 21-1), většina
CAantigenů definovaných pomocí
monoklonálníchprotilátek (Mab), antigen karcinomů ze
skvamosníchbuněk (SCC), thyreoglobulin(TG), hormony
a jejich prekursoryu nádorů žláz, které je fyziologicky
produkují)
Definice TM
• Strukturní motivy TM:
–Polypeptidy
–Proteiny
–Glyko-deriváty
–Nukleové kyseliny
–Enzymy
–Hormony
TM Characteristika
• Detekce: Produkovány nádorovými
buňkami, otázka (response to tumor
development )
Citlivost
• Produkovány ne-exkluzivně nádorovými
buňkami, ale v dostatečném množství
• (distinguished from production by a
normal tissue)
Specificita
Ideální TM
• Požadované kvality
– Vysoká citlivost
– Vysoká specificita
– Vhodná analytická technika detekce
(MS)
– Nízká cena stanovení, bezpečnost
– Ideální tumorový marker, který by s
jistotou prokázal buď přítomnost nebo
naopak nepřítomnost maligního nádoru
(detekce ranného stadia) neexistuje
Nádorové markery
• Tumorové markery znamenají širokou paletu vyšetření –
od onkogenů přes nádorové antigeny, produkty
nádorových buněk a k reaktivním produktům
nenádorových buněk.
• • Protože neexistuje ideální nádorový marker, slouží
vyšetřování těchto parametrů zejména pro monitorování
terapie a progrese choroby, pro
• časnou diagnózu návratu choroby a
• v diferenciální diagnostice neznámého
• primárního tumoru
• • Výhodou je i upozornění na případný
• metastatický proces ve zcela neočekávané lokalizaci
TM detekce
• Charakteristika hypotetického ideálního
onkomarkeru
• souvislost s maligním procesem
• korelace se stupněm maligního
procesu
• odhad typu a lokalizace tumoru
• odhad stadia tumoru
• odhad efektu terapie, odhad
prognózy
Stále potřebujeme klasické
nádorové markery
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
• Protože neexistuje ideální nádorový marker,
slouží vyšetřování těchto parametrů zejména pro
monitorování terapie a progrese choroby, pro
časnou diagnózu návratu choroby a
v diferenciální diagnostice neznámého
primárního tumoru
• Výhodou je i upozornění na případný
metastatický proces ve zcela neočekávané
lokalizaci.
Markery pro screening a diagnózu
• Pro screening a časnou diagnózu jsou markery
indikovány jen výjimečně
• AFP u cirhotiků a pacientů s pozitivitou HbsAg,
kde je mnohem větší ( 40x) pravděpodobnost
vzniku ca jater,
• paraprotein vzhledem k myelomu,
• kalcitonin u syndromu MEN- mnohočetných
endokrinních neoplasií,
• PSA
Obecné doporučení k využití onkomarkerů:
Zvýšení u nemaligních chorob při hodnocení
koncentrace onkomarkeru musíme mít
vždy na paměti možné zvýšení tohoto
parametru u nemaligních onemocnění.
Zhodnocení prognózy
• Význam TM pro určení prognózy není exaktně
definován tak jako u jiných prognostických
faktorů. Prognosticky nepříznivé jsou extrémně
vysoké hodnoty TM, v dynamice pak jejich
rychlá progrese nebo časná progrese po
předchozím léčebném efektu
Lead time a biologický poločas
• • Je nutno vědět, že jednotlivé markery
mají rozdílný “ lead time”
• • a různý biologický poločas ( několika
minut po 14 dní).
• • Je tedy nutné správně načasovat
jejich vyšetření tak, aby bylo ve
prospěch nemocného.
• Zobrazovací metody bývají pozitivní
většinou až za 1-2 měsíce od prvního
zvýšení sérového markeru
Hodnocení efektu léčby
Tato oblast je pro uplatnění (TM) nejdůležitější
Vždy je třeba stanovit hladinu (TM) před
léčbou,negativizace hladin odráží úspěch léčby,je
však třeba vzít v úvahu biologický poločas,který se
pohybuje v rozmezí hodin/hCG,B2-mikroglobulin/ až
po dny /AFP,CEA/
Vzestup koncentrace (TM) bezprostředně po léčbě
může být známkou rozpadu nádorových buněk
vlivem účinné terapie.Z uvedených důvodů se
kontrolní odběr provádí obvykle až za 3-4 týdny po
zahájení léčby.
Dispenzarizace – včasné
odhalení recidivy
• Sledování TM v dispenzární péči má význam
především pro včasné odhalení recidivy onemocnění.
To v praxi znamená, že nad normu zvýšená hodnota
TM upozorní na možnou recidivu onemocnění,
a provedená klinická a zobrazovací vyšetření pak
zpravidla odhalí lokalizaci a rozsah relapsu
onemocnění. Existuje i program umožňující zhodnotit
dynamiku TM v několika po sobě následujících
měřeních a odhadnout pravděpodobnost relapsu
nebo progrese nádorového onemocnění. Klinický
význam takové časné predikce relapsu onemocnění
je ale omezený, protože izolovaný vzestup TM bez
jiného korelátu recidivy onemocnění obvykle není
standardním argumentem k zahájení onkologické
léčby.
Včasné vyhledávání nemocných (screening)
• Nedostatečná specificita TM pro určité nádorové
onemocnění neumožňuje v současné době využít
preventivního stanovování nádorových markerů jako
nástroje k odhalení přítomnosti nádorového onemocnění.
Nejlepší předpoklady pro takové využití by měl marker
PSA pro screening karcinomu prostaty, ale ani tento TM
se po několika letech hodnocení a odborných diskusí
nestal standardní screeningovou metodou.
Užitečné při vyšetření rizikových skupin ohrožených
konkrétním nádorem
př. AFP-cirhotici /zejména následkem chronické virové
hepatitidy B nebo C /
---Ca jater
Nádorové markery můžeme
rozdělit na několik skupin
• A- Onkofetální antigeny: tyto proteiny
jsou exprimovány pouze během vývoje
lidského zárodku, brzy po porodu jejich
exprese mizí a znovu se objevuje pouze
při patologických stavech, nejčastěji ve
spojitosti s nádorovými onemocněními.
Patří sem například karcinoembryonální
antigen (CEA), alfa1-fetoprotein (AFP),
SP-1, placentární alkalická fosfatáza.
B.Tkáňové specifické
antigeny
• jsou to molekuly, jejichž exprese je omezena
pouze na určitou tkáň nebo na malý počet tkání
(druhů buněk). Při patologickém (nádorovém)
procesu postihujícím tuto specifickou tkáň
dochází k výraznému vzestupu jejich hladin.
Patří sem například prostatická alkalická
fosfatáza (PAP), prostatický specifický antigen
(PSA), neuron-specifická enoláza (NSE),
myoglobin, tyreoglobulin, lymfocytární antigeny
a další.
C.Tkáňově nespecifické
antigeny
• molekuly, které se vyskytují v řadě tkání
organismu a jejichž hladinu je možné detekovat
i za fyziologických podmínek. Za patologických
podmínek (při přítomnosti nádoru) se jejich
hladina zvyšuje. Patří sem například ferritin,
lysozym, laktátdehydrogenáza (LDH), beta2- mikroglobulin (beta2-MG), proteiny akutní fáze,
tymidinkináza (TK), kyselina sialová asociovaná
s lipidy (LASA) a další.
TM glykomika
• CEA /onkofetální antigen/
• glykoprotein tvořený bunkami sliznice střeva ve fetálním období.
• zvýšené koncentrace nejen u kolorektálního Ca,ale i
plic,prsu,pankreatu,pohlavních orgáná,hepatitid,jaterních
cirhoz,pankreatitid,u kuřáků.
• CA 19-9
• glykolipid,derivát krevní skupiny Lewis.
• nejčastěji pozitivní u Ca pankreatu,ale i žaludku,žlučových cest,i u
některých benigních onem.hepatobiliárního systému a pankreatu
Glykomické TM
Glycoconjugates on the cell surface
involved in adhesion, motility,
metastasis
can induce immune response
expressed early in malignant
transformation
shed by cancer cells into serum
Glykomické TM
Monoclonal antibodies used
Our approach : small ligands for
selective
Detection of tumor markers on
the cancer cell surface or in the serum
Selective, but not too selective
Glykomické TM
screening
diagnosis
monitoring therapy
remission
follow-up
Tumor Markers – some key
facts:
Lack of specificity
Cancer heterogeneity
False negatives
Benign diseases positive
Smokers have raised some markers
Establishing/validating biomarkers
• Identify candidate
• Assays to determine biomarker
• Assays to diagnose disease
• Detect pre-clinical disease (prediction)
• Prospective screening
• Quantification of overall impact on disease
Biomarker examples
• P53 mutations
• anti-apoptotic enzymes (e.g. survivin)
• Luteinizing hormone receptor
• Adenosine receptor
• Folic acid receptor
• Chorosterol receptor
• Sialic acid
• Hyaluronic acid
• Heparan sulphate
Techniques for discovery of
biomarkers
• Genomics
• Proteomics
• Transcriptomics
• Metabolomics
. Biostatistics
. Thorough understanding of
disease mechanism
Cell Surface and Secreted Protein
Profiles of Human Thyroid Cancer
Cell Lines Reveal Distinct Glycoprotein Patterns
• Cell surface proteins have been shown to be effective
therapeutic targets. In addition, shed forms of these
proteins and secreted proteins can serve as biomarkers
for diseases, including cancer.
• Thus, identification of cell surface and secreted proteins
has been a prime area of interest in the proteomics
• field. Most cell surface and secreted proteins are known
to be glycosylated, and therefore, a proteomics strategy
targeting these proteins was applied to obtain proteomic
profiles from various cancer cell lines
• An average of 150 glycoproteins were identified per cell
line, of which more than 57% are known cell surface or
secreted glycoproteins.
Glycomics and disease markers
• Glycomics is the comprehensive study of all glycans
expressed in biological systems. The biosynthesis of
glycan relies on a number of highly competitive
processes involving glycosyl transferases.
• Glycosylation is therefore highly sensitive to the
biochemical environment and has been implicated in
many diseases including cancer. Recently, interest in
profiling the glycome has increased owing to the
potential of glycans for disease markers.
• As disease markers glycans have major
• advantages:
• (1) Changes in glycosylation in disease states
• are supported by 50 years of glycobiology, particularly in
• the study of cancer. (2)
Glycomics
• Glycomics and mass spectrometry
• In the glycomics approach, glycans are harvested and
used to determine whether the glycosylation has
changed in disease-state samples compared to
healthy controls without prior knowledge of the
associated proteome.
Advances in glycomics analysis rely on the analytical
tools for glycomic profiling. Mass spectrometry provides
a rapid and sensitive tool for component analysis.
• Current Opinion in Chemical Biology 2009, 13:601–607
Glycomics
• Lebrilla CB, An HJ: The prospects of glycan
biomarkers for the diagnosis of diseases. Mol
Biosyst 2009, 5:17-20.
• The opinion article on glycan biomarkers. The
author argues the intrinsic advantages of using
glycans as disease markers over other
biomolecules and the potential of glycan profiling
for diagnosing and determining the progression
of disease.
• Current Opinion in Chemical Biology 2009,
13:601–607
Glykomické TM
• Monitoring response to treatment in
melanoma patients: Potential of a serum
glycomic marker
• Int. J. Cancer: 122, 1374–1383 (2008)
• Cancer Res 2009; 69: 5811, 2009
Glykomické TM
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Protein- and lipid-linked carbohydrate structures, glycans, cover
the surfaces of all human cells. Glycans are involved in the normal
functions of multicellular organisms, and their structures change in
Cancer. Glycans associated with malignant transformation
include various glycolipid structures.
The cell surface is covered by a dense layer of protein- and
lipid-linked glycans. Although it has been known that distinct
glycan structures are associated with cancer, the whole
spectrum of cancer-associated glycans has remained undiscovered.
• Analysis of the Human Cancer Glycome Identifies a Novel Group of
• Tumor-Associated N-Acetylglucosamine Glycan Antigens
• Cancer Res 2009; 69: 5811, 2009
Glykomické TM
Glycome analysis of cancer patient tissue sections
by mass spectrometric protein-linked glycan profiling.
•Cancer Res 2009; 69: 5811, 2009
Glykomické TM: přehled
Peptide borono lectins (PBLs): a new tool for glycomics and cancer
diagnostics.
Zou, Yuejiao; Broughton, Dana L.; Bicker, Kevin L.;
Thompson, Paul R.; Lavigne, John J.
ChemBioChem (2007), 8(17), 2048-2051.
Glycoproteomics and glycomics investigation of
membrane N-glycosylproteins from human colon
carcinoma cells
Proteomics 2008, 8, 3236–3256.
Glycomics and disease markers
Current Opinion in Chemical Biology 2009, 13:601–607.
Purification and mass spectrometric analysis of glycomes and glycan
profiling of human tissues.
Satomaa, Tero; Natunen, Jari; Heiskanen,
Annamari; Blomqvist, Maria; Olonen, Anne; Saarinen, Juhani. (Glykos
Finland Ltd., Finland). U.S. Pat. Appl. Publ. (2010), 2010003699 .
Glykomické TM: přehled
Multifunctional Oval-Shaped Gold-Nanoparticle-Based Selective Detection
of Breast Cancer Cells Using Simple Colorimetric and Highly Sensitive TwoPhoton Scattering Assay
www.acsnano.org
ACS Nano 4, 1739
–1749 ▪ 2010
Absorption profile
variation of multifunctional
oval-shaped
gold nanoparticles
due to the addition of
Different cancerous and
noncancerous cells.
Photograph showing
colorimetric change upon
addition of different cancer cells
Laboratorní známky zhoubného
novotvaru
/gastroenterologie/
• Vzhledem k širokému spektru nádorových onemocnění
neexistuje dosud univerzální sérový nádorový marker a
ani senzitivita (správný záchyt nemocných) při
dostatečné specificitě (správná negativita u lidí bez
nádorového onemocnění) nedosahuje ideálních 100 %.
Proto tedy nezvýšená koncentrace nádorového markeru
není ještě důkazem nepřítomnosti maligního
onemocnění a naopak pozitivní výsledek nemusí nutně
znamenat zhoubný nádor.
Enhanced Tumor Detection Using Saccharide
Receptor-Targeted Fluorescent Conjugates
LEGO modular system:
R = F, CD
Multiple therapy
M = Zn, Cu, Co, Ni
Cyclodextrins – drug
solubilization, stabilization
Porphyrin - PDT,
selectivity for cancer cells,
apoptosis
mABs, pABs selectivity enhancement,
Drug
induction of nonspecific
imunity
Drug – cytostatic efect
F
N
N
F
R
F
F
F
N
F
N
R
F
Y
N
F
F
F
HOCH2 O
O O
HOCH2
OH O CH O F
OH
2
HO
F
O
O
HO
OH
HO
OH
O
O
HOCH2
HO
OH
CH2OH
O
HO
OH
O
OH HO
O
O
HO
HOCH2 O
CH2OH
O
M
F
F
R
N
F
F
Introduction
• Fluorescence optical imaging technologies
are currently being developed to image
specific molecular targets in vivo.
• The A, F, S receptors are overexpressed in
several cancer cells and has low
expression in normal tissues. R can serve
as the target for fluorescence (NIRF) optical
imagining.
In vivo Imaging
NIR Light
Fluorescence
NIR2-folate
Cancer cell
Normal cell
Inject NIR2-folate
In vivo Imaging of FR
Cancer cell has higher fluorescent
intensity than normal cell
Folate receptor
NIR2-folate
Localisation of Sapphyrin-Sugar
Conjugate in Tumour and Normal mice
tissues(µg photosensitiser / g wet tissue)
tissue
liver
tumor
lung
kidney
blood
heart
spleen
brain
muscle
350
300
250
200
150
1 day
0.29
31.6
4.88
1.08
1.44
5.41
3.6
0.55
7.99
3 days
0.42
66
7.47
1.86
1.98
13.7
7.76
1.77
25.6
6 days
0.37
327
6.23
1.53
2.19
7.36
7.99
1.75
16.5
9 days
0.47
23.4
8.01
2.82
1.54
12.2
9.69
2.32
14.6
9 days
100
6 days
50
3 days
0
liver
tumour
lung
1 day
kidneys blood
heart
spleen
brain
muscle
Kral V, Davis J, Andrievsky A, Kralova J, Synytsya A, Pouckova P, Sessler JL. (2002) J Med Chem, 45,
1073-78
Selectivity for
cancer cells
Král at al.: J.
Med. Chem.
2003:
30 -300x
accumulation
in malignant
tissue
Influence of combined therapy: PDT and
doxorubicin-conjugate complex on growth of
carcinom; Application of PAb
Volume of tumor (cm3)
7
6
control
5
Gama CD2+PDT
4
Gama CD2+DOX
O+PDT
3
2
Gama CD2+DOX O
1
0
0
10
20
day of experiment
30
0,40
3
tumor volume (cm )
0,35
0,30
0,25
without appl.
0,20
Au-3-1
0,15
Au-3-2
0,10
0,05
0,00
0
5
10
15
20
time (days)
Dependence of the volume of human
balisom on time after application of
combined therapy, MNP and PDT
25
30
Recognition of Cancer
Cell surface
• A431- epidermální karcinom
• HELA – cervikální karcinom
• CEF – primární kuřecí
fibroblasty
Receptor R2 a jeho uptake do netransformovaných versus
transformovaných buněk.
3T3 –imortalizované myší fibroblasty
PR –buňky z myšího nádoru vzniklého po infekci RSV virem
CEF- kuřecí fibroblasty
CEF-RSV –kuřecí fibroblasty transformované RSV virem
Cell recognition with porphyrincholic acid conjugates
TM detekce
• Charakteristika hypotetického ideálního
onkomarkeru
• souvislost s maligním procesem
• korelace se stupněm maligního
procesu
• odhad typu a lokalizace tumoru
• odhad stadia tumoru
• odhad efektu terapie, odhad
prognózy
Obecné doporučení k využití onkomarkerů:
Zvýšení u nemaligních chorob při hodnocení
koncentrace onkomarkeru musíme mít
vždy na paměti možné zvýšení tohoto
parametru u nemaligních onemocnění.
Stále potřebujeme klasické
nádorové markery
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
• Protože neexistuje ideální nádorový marker,
slouží vyšetřování těchto parametrů zejména pro
monitorování terapie a progrese choroby, pro
časnou diagnózu návratu choroby a
v diferenciální diagnostice neznámého
primárního tumoru
• Výhodou je i upozornění na případný
metastatický proces ve zcela neočekávané
lokalizaci.
Markery pro screening a diagnózu
• Pro screening a časnou diagnózu jsou markery
indikovány jen výjimečně
• AFP u cirhotiků a pacientů s pozitivitou HbsAg,
kde je mnohem větší ( 40x) pravděpodobnost
vzniku ca jater,
• paraprotein vzhledem k myelomu,
• kalcitonin u syndromu MEN- mnohočetných
endokrinních neoplasií,
• PSA
Zhodnocení prognózy
• Význam TM pro určení prognózy není exaktně
definován tak jako u jiných prognostických
faktorů. Prognosticky nepříznivé jsou extrémně
vysoké hodnoty TM, v dynamice pak jejich
rychlá progrese nebo časná progrese po
předchozím léčebném efektu
Lead time a biologický poločas
• • Je nutno vědět, že jednotlivé markery
mají rozdílný “ lead time”
• • a různý biologický poločas ( několika
minut po 14 dní).
• • Je tedy nutné správně načasovat
jejich vyšetření tak, aby bylo ve
prospěch nemocného.
• Zobrazovací metody bývají pozitivní
většinou až za 1-2 měsíce od prvního
zvýšení sérového markeru
Hodnocení efektu léčby
Tato oblast je pro uplatnění (TM) nejdůležitější
Vždy je třeba stanovit hladinu (TM) před
léčbou,negativizace hladin odráží úspěch léčby,je
však třeba vzít v úvahu biologický poločas,který se
pohybuje v rozmezí hodin/hCG,B2-mikroglobulin/ až
po dny /AFP,CEA/
Vzestup koncentrace (TM) bezprostředně po léčbě
může být známkou rozpadu nádorových buněk
vlivem účinné terapie.Z uvedených důvodů se
kontrolní odběr provádí obvykle až za 3-4 týdny po
zahájení léčby.
Dispenzarizace – včasné
odhalení recidivy
• Sledování TM v dispenzární péči má význam
především pro včasné odhalení recidivy onemocnění.
To v praxi znamená, že nad normu zvýšená hodnota
TM upozorní na možnou recidivu onemocnění,
a provedená klinická a zobrazovací vyšetření pak
zpravidla odhalí lokalizaci a rozsah relapsu
onemocnění. Existuje i program umožňující zhodnotit
dynamiku TM v několika po sobě následujících
měřeních a odhadnout pravděpodobnost relapsu
nebo progrese nádorového onemocnění. Klinický
význam takové časné predikce relapsu onemocnění
je ale omezený, protože izolovaný vzestup TM bez
jiného korelátu recidivy onemocnění obvykle není
standardním argumentem k zahájení onkologické
léčby.
Včasné vyhledávání nemocných (screening)
• Nedostatečná specificita TM pro určité nádorové
onemocnění neumožňuje v současné době využít
preventivního stanovování nádorových markerů jako
nástroje k odhalení přítomnosti nádorového onemocnění.
Nejlepší předpoklady pro takové využití by měl marker
PSA pro screening karcinomu prostaty, ale ani tento TM
se po několika letech hodnocení a odborných diskusí
nestal standardní screeningovou metodou.
Užitečné při vyšetření rizikových skupin ohrožených
konkrétním nádorem
př. AFP-cirhotici /zejména následkem chronické virové
hepatitidy B nebo C /
---Ca jater
Nádorové markery můžeme
rozdělit na několik skupin
• A- Onkofetální antigeny: tyto proteiny
jsou exprimovány pouze během vývoje
lidského zárodku, brzy po porodu jejich
exprese mizí a znovu se objevuje pouze
při patologických stavech, nejčastěji ve
spojitosti s nádorovými onemocněními.
Patří sem například karcinoembryonální
antigen (CEA), alfa1-fetoprotein (AFP),
SP-1, placentární alkalická fosfatáza.
B.Tkáňové specifické
antigeny
• jsou to molekuly, jejichž exprese je omezena
pouze na určitou tkáň nebo na malý počet tkání
(druhů buněk). Při patologickém (nádorovém)
procesu postihujícím tuto specifickou tkáň
dochází k výraznému vzestupu jejich hladin.
Patří sem například prostatická alkalická
fosfatáza (PAP), prostatický specifický antigen
(PSA), neuron-specifická enoláza (NSE),
myoglobin, tyreoglobulin, lymfocytární antigeny
a další.
C.Tkáňově nespecifické
antigeny
• molekuly, které se vyskytují v řadě tkání
organismu a jejichž hladinu je možné detekovat
i za fyziologických podmínek. Za patologických
podmínek (při přítomnosti nádoru) se jejich
hladina zvyšuje. Patří sem například ferritin,
lysozym, laktátdehydrogenáza (LDH), beta2- mikroglobulin (beta2-MG), proteiny akutní fáze,
tymidinkináza (TK), kyselina sialová asociovaná
s lipidy (LASA) a další.
TM glykomika
• CEA /onkofetální antigen/
• glykoprotein tvořený bunkami sliznice střeva ve fetálním období.
• zvýšené koncentrace nejen u kolorektálního Ca,ale i
plic,prsu,pankreatu,pohlavních orgáná,hepatitid,jaterních
cirhoz,pankreatitid,u kuřáků.
• CA 19-9
• glykolipid,derivát krevní skupiny Lewis.
• nejčastěji pozitivní u Ca pankreatu,ale i žaludku,žlučových cest,i u
některých benigních onem.hepatobiliárního systému a pankreatu
Tumor Markers
Proposed LFW ligands
Tested in the solution
Immobilized on NDia
What is biomarker
A molecular indicator of a specific biological
property; a biochemical feature or facet
that can be used to measure the progress
of disease or the effects of treatment
Tumor markers are produced either
by the tumor itself
or by the body in response to the
presence of cancer
or certain benign conditions
Glycoconjugates on the cell
surface
involved in adhesion, motility,
metastasis
can induce immune response
expressed early in malignant
transformation
shed by cancer cells into serum
Monoclonal antibodies used
Our approach : small ligands for
selective
Detection of tumor markers on
the cancer cell surface or in the serum
Selective, but not too selective
screening
diagnosis
monitoring therapy
remission
follow-up
Tumor Markers – some key
facts:
Lack of specificity
Cancer heterogeneity
False negatives
Benign diseases positive
Smokers have raised some markers
Establishing/validating biomarkers
• Identify candidate
• Assays to determine biomarker
• Assays to diagnose disease
• Detect pre-clinical disease (prediction)
• Prospective screening
• Quantification of overall impact on disease
Biomarker examples
• P53 mutations
• anti-apoptotic enzymes (e.g. survivin)
• Luteinizing hormone receptor
• Adenosine receptor
• Folic acid receptor
• Chorosterol receptor
• Sialic acid
• Hyaluronic acid
• Heparan sulphate
Techniques for discovery of
biomarkers
• Genomics
• Proteomics
• Transcriptomics
• Metabolomics
. Biostatistics
. Thorough understanding of
disease mechanism
Translational Cancer Research & Clinical
Bioinformatics
data
biological
genomic
proteomic
clinical
transcriptomic
tissue
histology images
patient
HETEROGENOUS DATA
DATAMINE
biomarkers
clinical trial
Proteomic techniques and biomarker
discovery
Technique
High-through Labour
Cross
Cost
put
intensive Experimental
comparasion
2D-PAGE/
MALDI-MS
++++
++++
++++
++++ +
LC/MS/MS
++++
+++
++
++++ +
SELDI-TOF
++++
+++
++++
++++ +++
Ab microarray
++++
++
++++
++++ +++
Tissue microarray ++++
++
+
++++ ++
Negm at al Trends in Molecular Medicine 2002; 288-293
Aplication in
diagnosis
Saccharides tumor marker
•Sialic acid
•Lewis structure
•glycan
•Hyaluronic acid
•Heparan sulphate
Sensing of cancer saccharides in water
1) Boric acid sensor- pH problem
2) Sensor of lanthanide
3) Sensor with hydrophobic cavities
Lanthanide complexes as fluorescent indicators (sensors) for neutral
sugars, modified oligosaccharides and cancer diagnosis
HO
HO
O
O
OMe
N
N
O
O
Ln
O
O
OMe
1 Ln=La3+
2 Ln=Eu3+
Fluorescence intensity
change (Ex. λ=360nm) of
2, GM(10-4M), sialic acid
(10-3 M), pH 7
Alpturk, Rusin, Fakayode, Wang, Escobedo, Warner,Crowe, Kral,
Strongin PNAS 2006, 103 9756–9760
WP 2008
Porphyrin-bile acid conjugates: from
saccharide recognition in the solution to
the selective cancer cell fluorescence
H
detection
R R
R
N
1
2
1
R2
N
NH
N
O
OH
OH
HN
OH a
N
H
N
R2
R1
R2
R1 R2 R1 R2
1 a H 3 b H
2 H a 4 H b
R1
OH
OH
OH
N
O
b
Sensor for saccharide cancer markers (sialic acid, hyaluronic
acid, Heparan sulfate)
Kral &all: Organic & Biomolecular Chemistry (2008), 6(9),
1548-1552
normal
cancer
normal
cancer
normal
cancer
Cellular localization pattern. (A) Fluorescence images
of cancer cells (A431NS, HeLaS3, 4T1) (B) tumor cells
(PRRSBL, CEF-RSV, SW480) and “normal” cells (3T3,
CEF, CHC) with 1 µM 2
Polymethinium salt: colorimetric
sensor for sulfonated
oligosaccharides
NO2
0
0.35
I
0.015523501
Pr
0.031047002
0.3
Pr
+
N
N
0.046570503
0.062094004
0.25
0.077617505
0.093141006
0.108664507
0.2
R
S
S
1 R=H
2 R = OH
3 R = O(CH2CH2O)3CH3
A
0.124188008
0.15523501
0.15
0.186282012
0.248376016
0.1
0.93141006
26.85565672
0.05
33.06505712
48.58855811
64.11205911
0
400
500
600
700
79.6355601
λ/nm
Titration of 3 PMS by heparan sulfate(HS) in solution of water MeOH,
8:1, 1mM phosphate buffer pH = 5
Chem. Commun 2009
R
HL60 cells (human promyelotic leukemia} with 2.5µM 1. -1 hour - live
cells localization of 2 (violet),lysosome-specific probe LysoTracker
(green fluorescence) in mammary carcinoma cells 4T1
Download

Král - Od detekce tumorových markerů k aplikaci 1.část