Tumor markers circulating in the blood / Marcatori tumorali circolanti nel sangue

작년

Introduction

In this short article we will evaluate the analysis of the tumor markers present in the circulation, we will focus on some examples of markers such as PSA and how the analysis of levels can be used, what limits exist in this type of analysis and how they can also be used in following the therapeutic path of the patient.

Tumor markers circulating in the blood

The presence of these possible markers, which may be proteins, DNA, RNA, microRNA, lncRNA, circulating circular RNA or metabolites, has long been sought and through proteomic, metabolomic, transcriptomic or DNA sequencing techniques, an attempt has been made to understand whether it is possible to identify markers for the early detection of a certain type of cancer in a patient.

To date, there are markers that are used, the best known being PSA, a marker of a prostate lesion. PSA levels normally circulating are low and an increase in this value could be a wake-up call, although PSA can also increase in case of prostatic hypertrophy, a physiological event, or, increasing, it can also signal an ongoing inflammatory event. Today, after its discovery in the 1970s, there is a "boom" in screening and, consequently, an increase in the incidence of diagnosis, sometimes erroneous, of prostate cancer, based on high PSA values, and an excess of interventions.

Since prostate cancer is very slow and PSA can begin to increase without the tumor actually being frankly invasive (even a person can die of old age while retaining his or her tumor) and since the therapeutic approach represents a kind of castration, requiring antiandrogen therapy, one is wondering whether such a test is actually useful.

In fact, all the studies carried out show, in fact, that there is no improvement in the mortality index, between patients that we have carried out the test for the evaluation of PSA levels and patients that we have not carried out such a test. There are therefore those who maintain that this diagnostic test is useless and that it only leads to anxiety and concern, often leading to premature and excessive interventions by the oncologist.

PSA_KLK3_PDB_2ZCK.png

There are other markers, such as CA-125, an ovarian cancer marker, but none of them are really accurate. There are, in fact, many false positives, since the increase of these markers may not be related to malignant tumor transformation, just as there are many false negatives and therefore the malignant transformation may occur without the marker being detectable. However, some of them may be useful to monitor the disease.

Take the example of a patient with prostate cancer, who has high PSA values at the time of diagnosis. The patient undergoes therapy and if the therapy works, the marker levels will drop. If, however, PSA levels rise during therapy, it may mean that the tumor has become resistant to therapy, requiring a new intervention and a different therapy. A marker, therefore, may be useful as a parameter to follow the course of the disease and possibly its response, and possible resistance, to a certain type of therapeutic approach. For some types of cancer, therefore, the circulating marker can be a useful tool for monitoring the disease, rather than for early diagnosis.

Moreover, in the case of a tumor, the marker can be useful to contribute, together with the definition of the stage and differentiation of the tumor, to the prognosis. For example, when analysing a situation in which ovarian cancer is diagnosed, attention should be drawn to the fact that if the values of the marker CA-125, compared to a cut-off, are higher at the time of diagnosis, the patient, compared to another patient who does not present such an increase, will face a more unfavourable prognosis.

The situation does not change considering another marker, CEA, a carcinogenic-embryonic antigen, in this case for colon cancer. Those patients who actually had colon cancer, with higher CEA values, were given a worse prognosis.
The stage of the disease can also be associated with the amount of circulating marker. This is visible in the case of prostate cancer, in which we show that a more advanced stage associated with a higher amount of PSA leads to an increase in the mortality index.

With the new proteomics techniques, we are looking for a protein that is produced by the tumor, assuming that the tumor cell is producing a different protein than the one produced by a healthy tissue, which is not always true, because sometimes the proteins produced by the tumor are proteins typical of embryonic life, expressed by the embryo and turned off during post-natal development. The reappearance of such proteins indicates a dedifferentiation of tumor cells, which are starting to produce proteins that were typical of their embryonic life (examples of such proteins are the CEA and CA-125 markers). Something better could be achieved if, instead of looking for specific proteins produced by the tumor, we looked for mutated DNA in the bloodstream coming from tumor cells that have gone through necrosis, which could be interpreted as a sign of the presence of the tumor itself. The problem in this case is represented by the fact that such mutated DNA is present in the circulation at low concentrations and, therefore, very sensitive techniques are necessary; moreover, there would be the problem represented by the extreme mutational heterogeneity, therefore "which mutation am I looking for? The same problems apply to microRNA or lncRNA, while the presence of tumor cells in the circulation is an indication of tumor metastasization and therefore we are no longer facing a possible early diagnosis, but an advanced stage disease. There is therefore still a long way to go.


Introduzione


In questo breve articolo andremo a valutare l'analisi dei marcatori tumorali presenti in circolo, ci focalizzeremo su alcuni esempi di marcatori come il PSA e a come l'analisi dei livelli possa essere utilizzata, di quali limiti esistono in questa tipologia di analisi e di come essi possano essere utilizzati anche nel seguire il percorso terapeutico del paziente

Marcatori tumorali circolanti nel sangue

Si è cercata a lungo la presenza di questi eventuali marcatori, che possono essere proteine, DNA, RNA, microRNA, lncRNA, RNA circolare circolanti o metaboliti e tramite tecniche di analisi proteomica, metabolomica, trascrittomica o di sequenziamento del DNA, si è tentato di comprendere se sia possibile identificare marcatori per la diagnosi precoce di un determinato tipo tumore in un paziente.

Esistono ad oggi dei marcatori che vengono utilizzati, il più noto è il PSA, marcatore di una lesione a livello della prostata. I livelli di PSA normalmente circolanti sono bassi e un aumento di tale valore potrebbe rappresentare un campanello di allarme, anche se il PSA può aumentare anche in caso di ipertrofia prostatica, evento fisiologico, oppure, incrementando, può segnalare anche un evento infiammatorio in atto. Ad oggi, dopo la sua scoperta, avvenuta negli anni ’70, si assiste a un “boom” di screening e, conseguentemente, a un aumento di incidenza di diagnosi, talvolta erronea, di tumore alla prostata, sulla base dei valori di PSA elevato, e un eccesso di interventi.

Dal momento che il tumore alla prostata è molto lento ed il PSA può iniziare ad incrementare senza che il tumore sia in realtà francamente invasivo (addirittura una persona può morire di vecchiaia mantenendo il suo tumore) e poiché l’approccio terapeutico rappresenta una sorta di castrazione, richiedendo una terapia antiandrogeni, ci si sta chiedendo se tale test sia effettivamente utile.

Tutti gli studi effettuati dimostrano, infatti, in realtà, che non vi è alcun miglioramento dell’indice di mortalità, tra pazienti che abbiamo effettuato il test per la valutazione dei livelli di PSA e pazienti che non abbiamo effettuato tale test. C’è quindi chi sostiene che tale test diagnostico sia inutile e che conduca solo ad ansie e preoccupazioni, portando sovente ad interventi da parte dell’oncologo prematuri ed eccessivi.

PSA_KLK3_PDB_2ZCK.png

Esistono altri marcatori, come il CA-125, marcatore di tumore ovarico, ma nessuno di questi è realmente preciso. Ci sono, infatti, tanti falsi positivi, dal momento che l’aumento di questi marcatori può non essere collegato a trasformazione tumorale maligna, come ci sono molti falsi negativi e dunque la trasformazione maligna può esserci senza che sia rilevabile il marcatore. Tuttavia alcuni di essi possono essere utili per monitorare la malattia.

Prendiamo l’esempio di un paziente affetto da tumore prostatico, che al momento della diagnosi presenti valori elevati di PSA. Il paziente si sottopone a terapia e se la terapia funziona, i livelli del marcatore si abbasseranno. Se invece i livelli di PSA durante la terapia si rialzano, può significare che il tumore è divenuto resistente alla terapia, richiedendo un nuovo intervento e una terapia differente. Un marcatore, quindi, può essere utile come parametro per seguire l’andamento della malattia ed eventualmente la sua risposta, ed eventuale resistenza, ad un certo tipo di approccio terapeutico. Per alcuni tipi di tumore quindi il marcatore circolante può essere un utile strumento di monitoraggio della malattia, più che di diagnosi precoce.

Nel caso in cui ci sia effettivamente il tumore, inoltre, il marcatore può essere utile per concorrere, insieme alla definizione dello stadio e del grado differenziativo del tumore, a fare prognosi. Analizzando, ad esempio, una situazione di diagnosi di carcinoma ovarico, ponendo l’attenzione sul fatto che se i valori del marcatore CA-125, rispetto ad un cut-off, sono più elevati al momento della diagnosi, il paziente, rispetto ad un altro paziente che non presenti tale incremento, si troverà di fronte ad una prognosi più sfavorevole.

La situazione non cambia considerando un altro marcatore, il CEA, antigene carcino-embrionale, in questo caso per il tumore al colon. A quei pazienti che avevano effettivamente un tumore al colon, con valori più alti di CEA, era riservata una prognosi peggiore.
Si possono, inoltre associare lo stadio della malattia alla quantità di marcatore circolante. Questo è visibile in caso di tumore prostatico, nel quale evidenziamo come uno stadio più avanzato associato ad una maggiore quantità di PSA portino ad un incremento dell’indice di mortalità.

Con le nuove tecniche di proteomica, si sta puntando alla ricerca di una proteina che venga prodotta dal tumore, assumendo che la cellula tumorale stia producendo una proteina diversa rispetto a quella prodotta da un tessuto sano, cosa non sempre vera, in quanto, talvolta, le proteine prodotte dal tumore sono proteine tipiche della vita embrionale, espresse dall’embrione e spente durante lo sviluppo post-natale. La ricomparsa di tali proteine indica una de-differenziazione delle cellule tumorali, che stanno ricominciando, appunto, a produrre delle proteine che erano proprie della loro vita embrionale (esempi di tali proteine sono i marcatori CEA e CA-125). Qualcosa di meglio si potrebbe avere se invece di cercare proteine specifiche prodotte dal tumore, si cercasse DNA mutato in circolo proveniente da cellule tumorali che siano andate incontro a necrosi, interpretabile come segnale della presenza del tumore stesso. Il problema in questo caso è rappresentato dal fatto che tale DNA mutate è presente in circolo a basse concentrazioni e, dunque, sono necessarie tecniche molto sensibili; inoltre, vi sarebbe il problema rappresentato dall’estrema eterogeneità mutazionale, dunque “che mutazione vado a cercare?”. Le stesse problematiche valgono per microRNA o lncRNA, mentre la presenza di cellule tumorali in circolo è indice di metastatizzazione del tumore e dunque non ci troviamo più di fronte ad una possibile diagnosi precoce, ma ad una malattia a stadio avanzato. La strada è dunque ancora lunga.


Fonti/Sources

airc

labtestonline

fondazioneveronesi

poliambulatorioexacta

issalute

aimac


Immagini/Pictures
immagine 1, modello PSA(Di E A S - Opera propria, CC BY-SA 3.0,
link

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