PLoS ONE: makrofag hæmmende Cytokine en Biomarkør Serum Immunoassay i kombination med PSA er en mere specifik diagnostisk værktøj til påvisning af prostatakræft

Abstrakt

Baggrund

Prostatakræft (PCA) er den mest almindelige malignitet blandt mænd i USA. Selvom meget følsomme, den ofte anvendte prostata-specifikt antigen (PSA) test har lav specificitet, som fører til overdiagnostik og overbehandling af PSA. Denne artikel præsenterer resultaterne af en retrospektiv undersøgelse, der viser, at test for makrofag hæmmende cytokin 1 (MIC-1) koncentration sammen med PSA-analysen kunne give meget forbedret specificitet til analysen.

Metoder

MIC-1-serum niveau blev bestemt ved en ny p-Chip-baseret immunassay køre på 70 retrospektive prøver. Assayet blev konfigureret på p-Chips, små integrerede kredsløb (IC), der kan lagre i deres elektroniske hukommelser et serienummer, som identificerer det molekylære probe immobiliseret på dens overflade. Fordelingen af ​​MIC-1 og forudbestemte PSA koncentrationer blev vist i en 2D plot og den prædiktive effekt af dual MIC-1 /PSA-analysen blev analyseret.

Resultater

MIC-1 koncentration i serum var forhøjet i PCA patienter (1,44 ng /ml) sammenlignet med normale og biopsi-negative individer (0,93 ng /ml og 0,88 ng /ml, henholdsvis). Desuden blev MIC-1-niveau korrelerede med progressionen af ​​PSA. Arealet under receiver operator kurven (AUC-ROC) var 0,81 tilvejebringe et assay følsomhed 83,3% og specificitet på 60,7% ved anvendelse af en afskæring på 0,494 til logistisk regression værdien af ​​MIC-1 og PSA. En anden tilgang, ved at definere højfrekvente PCA zoner i en todimensional plot, resulterede i analysesensitivitet på 78,6% og specificitet på 89,3%.

Konklusioner

Analysen er baseret på korrelation af MIC -1 og PSA koncentrationer i serum med patienten PCa status forbedret specificitet PCa diagnosen uden at gå på kompromis med høj følsomhed af PSA-test alene og har potentiale til PCA prognose for patientens terapi strategier

Henvisning:. Li J, Veltri RW, Yuan Z, Christudass CS, Mandecki W (2015) makrofag Hæmmende Cytokine en Biomarkør Serum Immunoassay i kombination med PSA er en mere specifik diagnostisk værktøj til påvisning af prostatakræft. PLoS ONE 10 (4): e0122249. doi: 10,1371 /journal.pone.0122249

Academic Redaktør: Jörg D. Hoheisel, Deutsches Krebsforschungszentrum, TYSKLAND

Modtaget: August 18, 2014 Accepteret: 19 februar 2015; Udgivet: April 8, 2015

Copyright: © 2015 Li et al. Dette er en åben adgang artiklen distribueres under betingelserne i Creative Commons Attribution License, som tillader ubegrænset brug, distribution og reproduktion i ethvert medie, forudsat den oprindelige forfatter og kilde krediteres

Data Tilgængelighed: Alle relevante data er inden for papir og dens støtte Information filer

Finansiering:. studiet design, indsamling og analyse af data blev støttet af en bevilling /kontrakt fra National Cancer Institute (HSSN261201200069C til WM) (http: //www. cancer.gov). JL, ZY og WM er ansat af PharmaSeq, Inc. PharmaSeq, Inc. ydet støtte i form af lønninger til forfattere JL, ZY og WM, men havde ikke nogen ekstra rolle i studie design, indsamling af data og analyse, beslutning om at offentliggøre, eller forberedelse af manuskriptet. De specifikke roller disse forfattere er formuleret i afsnittet forfatter bidrag

Konkurrerende interesser:. Forfatterne har læst tidsskriftets politik og have følgende konkurrerende interesser: JL, ZY og WM er empolyed og egenkapital i PharmaSeq, Inc. PharmaSeq er en udvikler af instrumentering til multiplex analyser. JL, RV, ZY, CC og WM er opfindere på en verserende patentansøgning med titlen “High Resolution Analyser for prostatakræft” (patentansøgning nummer 61.984.430), som er relateret til emnet for dette manuskript. Ovenstående ændrer ikke forfatternes tilslutning til alle PLoS ONE politikker vedrørende datadeling og materialer, som beskrevet online i PLoS ONE guide for forfattere.

Introduktion

Prostatakræft (PCA) er den mest almindelige malignitet blandt mænd i USA, med 238,590 nydiagnosticerede tilfælde og 29,720 dødsfald i 2013 [1]. Prostata-specifikt antigen (PSA) screening i [2] USA har revolutioneret forvaltningen af ​​PCa løbet af de seneste to årtier, især med hensyn til tidlig påvisning, i høj grad forbedre chancerne for en helbredende behandling [3]. Men et nyt problem opstået i årenes løb: overdiagnostik og overbehandling af PCa [4, 5]. Overdiagnostik skønnes at udgøre ca. 23-56% af tilfældene, hvilket resulterer i betydelig overbehandling. Ca. 60-80% af forhøjede PSA resultater serum er falsk-positive, som bestemt af prostata biopsi, hvilket viser manglende evne PSA alene at skelne mellem klinisk signifikant PCa og godartede sygdomme [3, 6]. Forskellige beregningsmæssige afledte PSA metoder, såsom PSA tæthed (PSA-niveau divideret med prostatavolumen), PSA overgangszonen densitet, PSA hastighed (ændring af PSA med tiden) og alders- eller race-specifik referenceområder, er blevet udviklet til at løse hastigheden af falsk-negative og falsk-positiver, men disse metoder ikke altid lever op til forventningerne [7-11]. Som en kendsgerning, kan ingen enkelt serum biomarkør herunder PSA og dets derivater i øjeblikket opfylder de kliniske behov både høj sensitivitet og specificitet. I denne undersøgelse har vi udviklet en innovativ p-Chip-baseret immunassay, der kombinerer PSA niveauer og dem for makrofag-inhibitorisk cytokin 1 (MIC-1).

MIC-1, eller vækstdifferentieringsfaktor 15 (GDF-15 ) eller ikke-steroide anti-inflammatoriske lægemidler (NSAID’er) aktiveret gen (NAG-1), er et protein, der tilhører transformerende vækstfaktor beta overfamilien, der har en rolle i regulering inflammatoriske og apoptotiske veje i beskadigede væv og under sygdomsprocesser. MIC-1 er overudtrykt i mange patienter med almindelige kræftformer herunder prostata og kan yderligere fremkaldt af kræft behandlinger, herunder kirurgi, kemo- og strålebehandling af prostata, tyktarm og brystkræft [12, 13]. MIC-1 er forbundet med kræft i almindelighed og tumor ekspression af MIC-1 afspejles ofte i sine blodniveauer, som øges med kræft udviklingen og progressionen [14, 15], generelt i forhold til scenen og sygdommens omfang. Tidligere arbejde har antydet, at i etablerede PCa, MIC-1mRNA udtryk er højere i Gleason score ≥ 7 tumorer sammenlignet med lavere kvalitet læsioner [16]. MIC-1 udtrykkes kraftigt i den humane PCa LNCaP [17], findes i high-grade prostata intraepitelialneoplasi og i cancerceller, men ikke i normale celler [18].

p-Chip teknologi, der anvendes i denne undersøgelse er blevet anvendt i celle-baserede [19], nukleinsyre [20] og protein [21] assays. Den p-Chip er en passiv, ultra lille, integreret kredsløb, der kan overføre sin unikke identifikationskode (ID) via radiofrekvens (RF), når stimuleret af moduleret laserlys. P-Chip kan derivatiseres med en passende biomarkør probe, såsom oligonukleotider eller antistoffer, til at konstruere meget specifikke assays. Resultater bestemmes automatisk på en brugerdefineret strømningsteknisk analysator (flow læser), svarende til et flowcytometer som dekoder ID for hver p-Chip og koordinerer den med fluorescensintensiteten indikerer koncentrationen af ​​biomarkør på hver chip. Fleksibiliteten i p-Chip-baserede platform nemt giver mulighed for tilpasning af analyser til et vilkårligt antal capture antistofprober, og at tilføje eller trække sonder som relevansen af ​​markører udvikler sig med yderligere opdagelser.

I denne undersøgelse udviklede vi en p-Chip-baserede MIC-1 immunoassay (figur 1) og en fremgangsmåde til at diagnosticere prostatacancer involverer en sammenligning af PSA og MIC-1-niveauer med en reference. Vi fandt, at den ny metode i høj grad forbedret den kliniske specificitet PCa bestemmelse uden at kompromittere den høje følsomhed for den aktuelt anvendte PSA-analysen.

Materialer og metoder

Undersøgelsen blev godkendt af Johns Hopkins University School of Medicine (JHUSOM) IRB: The RW Veltri (PI) eIRB2 NA_00020740 titlen “Multi-transponder-baserede prostatakræft Multiplex Assay”. Projektet blev klassificeret som “Fritaget”

Antistoffer og antigener

En anti-MIC-1 mAb. (MAB957, R 2,5 ng /ml, PSA 2,5-10 ng /ml og PSA 10 ng /ml). For normal gruppe, digital rektal undersøgelse (DRE), PSA-test og diagnoserne var negative. Mænd i Bx-ve gruppe havde en unormal total serum PSA på ≥ 4,0 ng /ml og /eller en positiv DRE eksamen og en anbefalet 12-14 kerne biopsi blev udført på Johns Hopkins Hospital (JHH) Urologi klinik. Den patologi fortolket diagnose for Bx-ve gruppe var negativ. PCA patienter gennemgik de samme eksamener og patologi diagnosen var positiv. Gleason score var tilgængelige for 42 PCA patienter:. 19 var GS 6, 14 GS 7, 5 GS 8 og 4 GS 9. De tilknyttede PSA niveauer og GS for hver prøve blev leveret af JHUSOM biorepository

Prostata cellelinje Lysater

PCA cellelinier blev dyrket og forberedt til test på JHUSOM: PC3, DU145 LNCaP og benign prostatahyperplasi (BPH) cellelinie blev dyrket i RPMI-medium suppleret med 10% føtalt bovint serum (FBS) og normal prostata epitelial cellelinje Prec i prostata epitelcellevækst medium (PrEGM, Lonza, Walkersville, MD, USA) i 12-brønds dyrkningsplader indtil 80-90% sammenløb. Alle cellelinier anvendt i denne undersøgelse stammer fra ATCC i Rockville, MD, USA. Efter vask af cellemonolaget med Hanks balancerede saltopløsning (HBSS) blev proteinerne ekstraheret under anvendelse pattedyrprotein Extraction Reagent (M-PER) (Thermo Fisher Scientific) og totale proteinniveauer blev bestemt i supernatanten ved anvendelse af BCA-metoden (Thermo Fisher Scientific) . Lysaterne blev opbevaret i portioner ved -80

° C.

p-Chips og Udarbejdelse af Immunoassay Kits

p-Chips blev fremstillet af PharmaSeq, Inc. (Monmouth Junction, NJ , USA). Egenskaberne af p-Chips og læsere (enten flow-baserede eller håndholdt) er blevet beskrevet tidligere [19-23]. Hver MIC-1 assay kit bestod af 5 p-Chips konjugeret med MIC-1 capture antistof placeret i 500 pi reagensglas. De id’er for de fem chips blev registreret i analysen fil for hver kit. Den beskrevne kit blev brugt til én prøve.

MIC-1 Immunoassay på p-Chips

Polymer Coating på p-Chips.

Den polymere belægning på p-Chips var fremstilles ved omsætning af aminopropyltriethoxysilan (APTS) og 3-glycidoxypropyl-trimethoxysilan (GPTS) som tidligere beskrevet [21, 23]. Proceduren placeret både amino- og hydroxylgrupper i polymeren og på overfladen af ​​p-Chips. Aminogrupperne blev efterfølgende omdannet til carboxylgrupper [21, 23]. Alle kemikalier, der anvendes til coating og carboxyl konvertering blev indkøbt fra Sigma-Aldrich.

Biokemiske Steps.

A MIC-1 ELISA blev udført på de polymerovertrukne p-Chips. Indfangning anti-humant MIC-1 mAb blev konjugeret til chippen som beskrevet tidligere [21, 23]. For at minimere serum interferens blev serumprøver fortyndet til 1: 4 i LowCross puffer (Candor Bioscience) og inkuberet med anti-MIC-1 mAb-konjugerede p-Chips i 1 time ved stuetemperatur på en rotator. Fem p-Chips blev anvendt til hver serumprøve. p-Chips blev også inkuberet med en serie fortyndinger af rekombinant MIC-1-protein fremstillet i fortynding 1: 4 poolet mandlig serum at bygge standardkurven. Efter inkubering blev p-Chips vasket med 200 pi Tris-bufret saltvand med 0,05% Tween-20 (TBST) tre gange og derefter inkuberet med 20 pi 5,0 pg /ml biotinyleret anti-human MIC-1-polyklonalt antistof i 1 time ved stuetemperatur. P-Chips blev derefter vasket med TBST tre gange, samlet og inkuberet med 10 ug /ml SAPE konjugat i TBST i 30 minutter ved stuetemperatur i mørke. Efter inkubering blev p-Chips vasket med TBST tre gange og analyseret på PharmaSeq flow læseren.

Udlæsning på Flow Reader.

Typisk hver MIC-1 koncentrationsbestemmelse krævede 5 p- Chips. Da hver p-chip har et unikt ID, flere assays (ca. 20) blev kombineret i en enkelt kørsel uden tab af p-Chip identitet. Analyse tog typisk 5-8 min med hver p-Chip bliver læst ≥20 gange under flere passerer gennem flow læseren til at reducere variationskoefficienten (CV).

For at opnå koncentrationen MIC-1 i cellelysater det rekombinante MIC-1 protein blev tilsat til LowCross buffer (Candor Bioscience) ved en række koncentrationer til at bygge standardkurven. Cellelysater blev fortyndet til 300 ug /ml (totalt protein) under anvendelse af PBS og testet som beskrevet ovenfor i serum-assay.

Statistical Analysis

MIC-1-koncentrationer i hver gruppe blev sammenlignet ved hjælp af to-halet uparret t-test efter passage af D’Agostino Pearson omnibus normalitet test. Den statistiske signifikans niveau blev sat til P 0,05. De to-halet uparret t-test og D’Agostino Pearson omnibus normalitet test blev udført i Prism (version 6.0). Receiver operator karakteristiske (ROC) kurver blev dannet ved anvendelse af DeLong matematiske model [24] og sammenlignet i en to-halet test. For at skabe MIC-1 /PSA ROC-kurve, log

10 af koncentrationerne af MIC-1 og PSA blev underkastet multivariat logistisk regressionsanalyse. ROC-kurve analyse og betyde /median beregning blev udført i MedCalc (version 12.7.8.0).

Detektionsgrænsen (LOD) er defineret som den laveste påviselige koncentration analyt i analysen. For at opnå den LOD blev tre standardafvigelser (SD) til den gennemsnitlige normaliserede fluorescensintensitet (NFI) af fem gentagelser af 0-standarden.

Resultater

MIC-1 udtrykkes kraftigt i PCa LNCaP

for at validere p-Chip-baserede MIC-1 assay, vi først vurderede koncentration af MIC-1 i udvalgte PCA cellelinier (LNCaP, PC3, DU145) og kontrol-cellelinjer, Prec og BPH. Vi fandt, at, som tidligere rapporteret [17, 25], MIC-1 udtrykkes stærkt i androgen-sensitive LNCaP-celler, hvorimod ekspressionsniveau i androgen-ufølsom PC-3 og DU-145-celler var meget lav (S1 Fig) . Desuden MIC-1-ekspression er lavt i kontrol BPH celler (S1 Fig) i overensstemmelse med de Kakehi fund [25]. I kontrol- Prec celler, MIC-1-ekspression var også ~ 8 gange mindre end i LNCaP celler.

serumkoncentrationer af MIC-1 i PCA Patienter

I alt 70 serum prøver fra normale og PCA patienter blev testet. LOD af p-Chip-baserede MIC-1 assay blev bestemt til at være 0,09 ng /ml. Den LOD værdi blev oprindeligt beregnet ved hjælp af fluorescens-enheder, så ekstrapoleret fra standardkurven. Standardkurven og detaljerede assay egenskaber er sammenfattet i S2 Fig.

I prøver fra kontrolgruppen (normal) og Bx-ve patienter de gennemsnitlige koncentrationer af MIC-1 var 0,93 ng /ml og 0,88 ng /ml (tabel 1 og figur 2), med ingen signifikante forskelle mellem de to grupper (P = 0,726). gennemsnitlige MIC-1-koncentration i PCA patienter med PSA 2,5 ng /ml var 1,24 ng /ml og signifikant højere end i den normale (P = 0,039) og Bx-ve grupper (P = 0,027). De gennemsnitlige MIC-1 koncentrationer i de andre PCa patientgrupper (PSA 2,5-10 ng /ml og PSA 10 ng /ml) var 1,35 ng /ml og 1,72 ng /ml, og også betydeligt højere end normalt (P = 0,031 og P 0,001, henholdsvis) og Bx-ve gruppe (P = 0,022 og P 0,001). Når alle PCA sager og ikke-PCA sager blev samlet i to grupper, den gennemsnitlige MIC-1 koncentrationen var signifikant højere i PCA patienter end gruppen uden PCa (0,90 ng /ml vs 1,44 ng /ml, P 0,001) . Koncentrationen af ​​MIC-1 serum i hver af de 70 prøver kan findes i S1 tabel.

Individuel MIC-1 koncentration og gennemsnit i hver prøve gruppe (panel A) og kombineret nonPCa og PCa gruppe (panel B) er vist. Fejl søjle repræsenterer standardafvigelsen. Asterisk angiver P 0,05 i tosidede uparret t-test, når PCA-gruppen er i forhold til nonPCa (normal eller Bx-ve gruppe). Dobbelt asterisker indikerer P 0,01 i den tosidede uparret t-test. Bx-ve: biopsi negativ

Kombination af MIC-1 og PSA Forbedrer PCa Diagnose

Den forhøjede MIC-1 niveauet i PCa patient serum blev korreleret med PSA niveauer. af de 70 serumprøver (S1 tabel) Vi genererede derfor en PSA ROC kurve og sammenlignet det med ROC kurve for MIC-1 (figur 3). Området under ROC (AUC-ROC) i MIC-1 var 0,776 og AUC-ROC for PSA er 0,684. Men forskellen var ikke signifikant (P = 0,2431). Brug multivariat logistisk regressionsanalyse for MIC-1 og PSA, vi konstateret, at en kombination af de MIC-1 og PSA niveauer klaret sig bedre i at skelne mellem ikke-PCa (normal og Bx-ve patienter) og PSA. AUC-ROC af MIC-1 /PSA var 0,809 og væsentligt bedre end i PSA kun alene resulterer (P = 0,0359) (fig 3). Ved at bruge kriteriet om 0,494 for den logistiske regression score på MIC-1-PSA som cutoff, vi opnåede analysen følsomhed 83,3% og specificitet på 60,7%. Til sammenligning analysens sensitivitet 54,8% og specificiteten var 57,1%, hvis PSA = 4 ng /ml blev anvendt som en cutoff i den traditionelle PSA-testen, eller analysens følsomhed på 71,4% og specificitet på 50%, hvis PSA = 2,5 ng /ml blev anvendt som en cutoff. Således vores tilgang med serum MIC-1 som en ekstra biomarkør at supplere serum PSA resultater forbedrer både sensitivitet og specificitet i serum PSA alene.

En anden tilgang til at udnytte resultaterne af både MIC-1 og PSA-analyser var at generere et todimensionalt (2D) plot, hvor MIC-1 og PSA koncentrationer som X- og Y-akser og derefter bestemme forskellige zoner baseret på varierende positive prædiktive værdi (PPV) for prøvesæt. Sammenlignet med traditionel multi-faktor lineær formel, kan en 2D plot tilbyde bedre opløsning til at præsentere data og kan vise flere oplysninger. En sådan plot, baseret på alle 70 prøver plottet og involverer fire zoner, er præsenteret i figur 4. zone A, C og D svarer til høj, lav og fordomsfri PPV hhv. Den PPV er 92% (24/26) i zone A, 5,6% (1/18) i zone C og 50% (8/16) i zone D. Overraskende; en lille isoleret “hot” zone B kan observeres, når PPV at detektere PCa er meget høj, 90% (9/10).

I den lette præsentationen, én patient med høj PSA koncentration på 241,3 ng /ml blev ikke vist. Zone A: 24 PCa og 2 nonPCa, 92,3% tilfælde er PCa; Zone B: 9 PCa og en nonPCa, 90% tilfælde er PCa; Zone C: 1 PCa og 17 nonPCa, 94,4% tilfælde er nonPCa; Zone D: 8 PCa og 8 nonPCa. Pile nær toppen og højre kanter af plottet angiver koncentrationerne af biomarkører anvendes til at definere zonerne.

Ved at kombinere zoner A og B i én kategori (høj PPV zone) resulterer i tre risikokategorier for prøver som værende i enten høj, upartiske eller lave PPV zoner. Antallet af sager i høj PPV zone (zone A og B) omfatter 33 PCa (ud af 42 i alt) og 3 ikke-PCa (ud af 28 i alt), som repræsenterer en assay sensitivitet på 78,6% og specificitet på 89,3%. På baggrund af disse disse zone definitioner, er de vigtigste egenskaber ved kræft bestemmelse angivet i tabel 2.

Kombination af MIC-1 og PSA diskriminerer Gleason Scores 6 og 7

Gleason scorer (GS ) blev analyseret for fordelingen af ​​GS på et MIC-1 /PSA plot. I de 70 prøver undersøgte, to scoringer dominerede: GS 6 (19 prøver) og GS 7 (14 prøver). Vi fandt, at der eksisterer en sammenhæng mellem MIC-1 /PSA koncentrationer og de to kategorier af GS. To zoner, svarende til GS 6 og 7 henholdsvis er vist i figur 5, og frekvenserne af GS 6 og 7 vist i S1 tabel. En høj-frekvens zone for GS6 er zone E i figur 5, hvor 89,5% (17/19) af tilfældene er PCA patienter med GS 6. I modsætning hertil en højfrekvent zone for GS 7 er Zone F (også i fig 5). Det omfatter 78,6% (11/14) af PCA patienter med GS 7. Resultaterne er opsummeret i tabel 2. påpeger svarende til GS 8 og 9 er fordelt i den øverste halvdel af grafen, med en præference for hotspottet (Zone B i figur 4).

for at lette præsentationen, én patient med høj PSA koncentration på 241,3 ng /ml blev ikke vist. Zone E indeholder 89,5% (17/19) PCA patienter med Gleason score 6. Zone F indeholder 78,6% (11/14) PCA patienter med Gleason score 7. Pile nær bunden og højre kanter af plottet angiver koncentrationerne af biomarkører anvendes at definere zonerne.

diskussion

Værdi af Forbedret PCa Assay

i dag, vil en i 6 mænd blive diagnosticeret med PCa i deres levetid, men kun en i 37 mænd vil dø af det [1, 26]. Den skelsættende europæiske Randomiseret Undersøgelse af Screening for PCa (ERSPC) undersøgelse [27] foreslog, at for at redde en liv over en 11 års periode, vil 1055 mænd har brug for at blive screenet for PSA og 37 mænd behandlet. Et af de centrale spørgsmål i PCa tilbage: “Er vi identificere mænd med små PCA tumorer, der måske aldrig til stede med” betydelig sygdom “i deres levetid, og kan derfor ikke kræver behandling, og kan overvåges årligt [28-30]?« Et andet stort problem vedrører overbehandling af PCa grund screening. I maj 2012 udstedte den amerikanske Forebyggende taskforce en anbefaling mod PSA baseret screening for PCa, at konkludere, at det forårsager mere skade end gavn [28]. Mens vanskeligt at tilnærme har dette over-diagnose af PCa blevet anslået til at ske for 23-56% af mændene, og dette antal vil stige som befolkningen bliver ældre [4, 31, 32]. Således betydningen af ​​en analyse og analysemetoden (Figur 4), der kan forbedre specificiteten af ​​PCA afsløring, såsom en analyse beskrevet i dette dokument, er høj. Også denne undersøgelse har stor indvirkning for at knytte Gleason score 6 og 7 med MIC-1 og PSA koncentrationer (Fig 5), af betydning ved fastlæggelsen af ​​behandlingen.

MIC-1 som en meget vigtig biomarkør for serum- baserede PCa test

Hovedkonklusionen af ​​denne undersøgelse er, at vedtagelsen af ​​MIC-1 /PSA immunoassay som en skærm PCa signifikant forbedrer specificiteten af ​​PCa beslutsomhed i forhold til PSA alene test. Anvendelse af et sæt af 70 serumprøver fandt vi, at PPV var 91,7% i den kombinerede MIC-1 /PSA testen sammenlignet med 65,7%, hvis 4 ng /ml blev anvendt som cutoff eller 66,7%, hvis 2,5 ng /ml blev anvendt som cutoff for PSA kun assayet (tabel 2 og figur 4). Forbedringen ses hvorvidt den “varme” Zone B anvendes, selv om det er mere udtalt, når zone B er inkluderet i analysen. Dette papir udvider på tidligere resultater, som viste, at brugen af ​​serum MIC-1 øger diagnostisk specificitet for PCa bestemmelse i tilfælde, hvor en GS var ≥7 [33], og at serum MIC-1-koncentration er korreleret med PCa prognose [34]. Vi har vist en endnu større forbedring af analysens specificitet som følge af at kende koncentrationen af ​​MIC-1 foruden PSA, og (2) indikerer en mulig “PSA hot spot” (høj risiko) på MIC-1 /PSA plot (figur 4). Desuden er det for en given patient, vi korrelere koncentrationerne af MIC-1 og PSA med Gleason score (Fig 5). Det er værd at bemærke, at prøvens størrelse med denne undersøgelse er relativt lille. De afskæringsværdier for at tildele forskellige zoner (fig 4 og 5) bestemmes empirisk, men ikke statistisk på grund af begrænsningen af ​​denne undersøgelse. Her demonstrerede vi begrebet ved hjælp zoner i en 2D plot til en bedre PCa detektion. En mere præcist definerede zone kort kan bestemmes i fremtidige studier med større stikprøve.

Vi finder det forvirrende, dog, at i modsætning til vores resultater, tidligere undersøgelser fra andre grupper rapporterede, at PCA gruppe havde lavere serum MIC-1 niveauer end den normale gruppe [33, 35]. I en anden offentliggjort MIC-1 prognostisk undersøgelse [34] selvom MIC-1 serumniveauer forudsagde dårlig kræftspecifikke overlevelse som MIC-1 serumniveauer steg i forskellige patientgrupper. Årsagerne til uoverensstemmelsen er stadig under efterforskning. Det skyldes sandsynligvis forskellige fysiologiske og genetiske baggrund af patienter udvalgt i de to undersøgelser, da MIC-1 har vist sig at have pleiotrope roller i inflammation, cancer og metabolisme [36] og dets ekspression kan moduleres ved alder [33] og talrige naturlige og farmakologiske forbindelser [37]. Desuden kan den genetiske variation af MIC-1-genet også korreleres til MIC-1-ekspression og serumniveauer [34]. Derfor andre sundhedsmæssige og genetisk baggrundsfaktorer bør nøje overvejes for at sammenligne studier.

To Biokemiske Underskrifter af prostatakræft

Den aktuelle undersøgelse rejser spændende mulighed for at have to forskellige biokemiske underskrifter. Den første signatur omfatter høj PSA, høj MIC-1-værdier, mens de anden-biomarkør koncentrationerne i hot spot (lav til medium PSA, medium MIC-1 værdier). Dette kan muligvis svarer til to distinkte former af prostatacancer inden for adenocarcinom kategori, hvilket fører til potentielt forskellige behandlinger og terapier.

Interessant fordelingen af ​​PSA niveauer i den almindelige befolkning overensstemmelse med de publicerede data [38] viser en klar anden top ( “bump”) i området fra PSA værdier på 3,0-4,5, hvilket kan være tegn på to komponenter, der bidrager til koncentrationen observeret PSA i patientens sera. er behov for yderligere undersøgelser.

Gleason Scores på MIC-1 /PSA Plot

En væsentlig spørgsmål kan stilles, om MIC-1 /PSA plot (figur 5), kan føre til en forudsigelse af GS hvis en patient har prostatakræft. Vi viste, at for en given prøve fra en PCa patient, hvis biopsi GS er 6 eller 7, kan vi bekræfte, med 78,6% nøjagtighed, om det er GS 6 eller GS 7. Dette kan også være nyttige postoperativt at forudsige, at PCa kan faktisk være en GS 7 i stedet for en GS 6. det er klart, en placering af MIC-1 /PSA serumkoncentrationen punkt i zone F på grunden kan indikere tilstedeværelsen af ​​højrisiko PCa da det korrelerer med højere GS. Points svarende til Gleason score 8 og 9 er fordelt i den øverste halvdel af plottet, med en præference for hot spot.

Ydelse af p-Chip Platform i Immunoassay og fremtiden

MIC-1 beskrevet ovenfor blev gennemført på den automatiske p-Chip PharmaSeq immunoassay platform, som har store fordele. Først kravet om prøvevolumenet er langt mindre end i en rutine 96 brønde baseret ELISA (fx i alt 40 pi). For det andet kan flere assay-kits (≥20) kombineres og analyseres på samme tid. For det tredje platform konstrueret til multiplex assays, således at tilføje et assay (for eksempel i dette tilfælde, PSA) kan let gøres. Andre fordele (silicium som fast fase, evne til at modificere overfladen for at intensivere fluorescensen) er tidligere blevet beskrevet [20, 21, 23]. Resultaterne giver en klar retning for yderligere klinisk afprøvning og analyser, herunder foretage en undersøgelse baseret på et meget større sæt prøver /patientkohorter og kontroller med en klart defineret uddannelse og test sæt. Det ville være umagen værd at studere baner på MIC-1 /PSA plot som PCA udvikler sig over tid for udvalgte patienter, eller MIC-1 dynamik, såsom hastighed sporing ændringer i MIC-1 og PSA. Den fremgangsmåde har stort potentiale for at forbedre PCa diagnose og prognose.

Støtte Information

S1 Fig. Ekspression af MIC-1 i forskellige cellelinie. Salg Cellelysater fra de dyrkede celler blev fortyndet til 300 ug /ml (total protein) og testet af p-Chip-baseret assay. Fem replikater blev inkluderet i hver prøve. Fejl søjler indikerer standardafvigelse

doi:. 10,1371 /journal.pone.0122249.s001

(TIF)

S2 Fig. Assay karakteristika af p-Chip baseret MIC-1 assay

doi:. 10,1371 /journal.pone.0122249.s002

(TIF)

S1 tabel. Niveauer af MIC-1 og PSA i 70 serumprøver

Koncentration enhed:. Ng /ml. Bx-ve:. Biopsi negativ

doi: 10,1371 /journal.pone.0122249.s003

(DOC)

Tak

Vi takker Dr. Richard G. Morris for gennemgang manuskriptet og hans tankevækkende kommentarer og Dr. Guangjing Zhu for at hjælpe med den statistiske analyse af data.

de serumprøver for dette projekt blev leveret af JHUSOM Brady Urologiske Institute biorepository forvaltes af Dr. Alan W. Partin ( direktør for urologi) og Leslie Mangold, MS