PLoS ONE: Serum Cytokeratin 19 Fragment, CK19-2G2, som Nyligt Identificerede Biomarkør for Lung Cancer

Abstrakt

Baggrund

CK19-2G2, en ny fragment af cytokeratin 19, er et potentiel tumormarkør til diagnosticering lungekræft. Den præoperative niveau af serum CK19-2G2 er blevet påvist at være forbundet med tumormetastase og overlevelse af brystkræftpatienter. Denne undersøgelse undersøgte postoperative dynamiske ændringer i serum CK19-2G2 niveauer og dens klinisk betydning for patienter med lungecancer.

Materialer og metoder

Præoperativ serum CK19-2G2 niveauer er målt i 630 lungekræftpatienter og blev sammenlignet med personer med benigne lungesygdomme (n = 134) og raske forsøgspersoner (n = 263). I 352 tilfælde, patienterne blev opereret. Hos disse patienter, i tillæg til præoperative analyser, serum CK19-2G2 blev også overvåget på 1 uge og 1 måned efter operationen.

Resultater

De præoperative baseline niveauer af serum CK19-2G2 blev signifikant højere hos lungekræftpatienter end patienter med benigne sygdomme og raske kontroller (P 0,001). De postoperative niveauer af CK19-2G2 faldet markant inden for 1 uge efter tumor resektion. Herefter blev et yderligere fald observeret i patienter, som gennemgik palliative operationer, mens det for patienterne i den radikale resektion gruppen, deres CK19-2G2 niveauer stabiliseret.

Konklusion

CK19-2G2 kan være en kandidat markør til diagnosticering og overvågning af en patients respons på lungekræft behandling. Derudover kan CK19-2G2 være en indikator for micrometastases i lungecancerpatienter

Henvisning:. Gao J, Lv F, Li J, Wu Z, Qi J (2014) Serum Cytokeratin 19 Fragment, CK19-2G2 som Nyligt Identificerede biomarkør for lungekræft. PLoS ONE 9 (7): e101979. doi: 10,1371 /journal.pone.0101979

Redaktør: Olivier Gires, Ludwig-Maximilians University, Tyskland

Modtaget: Marts 13, 2014 Accepteret: 16 maj 2014; Udgivet: 9 jul 2014

Copyright: © 2014 Gao 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:. Det forfattere bekræfter, at alle data, der ligger til grund resultaterne er fuldt tilgængelige uden restriktioner. Data er tilgængelige inden for de supplerende oplysninger filer

Finansiering:. Denne undersøgelse blev støttet af Capital Research Fund Medical Development. De finansieringskilder havde ingen rolle i studie design, indsamling og analyse af data, beslutning om at offentliggøre, eller forberedelse af manuskriptet

Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklæret, at der ikke findes konkurrerende interesser

Introduktion

Lungekræft er den anden mest almindelige kræftform i USA, med en incidens på 84,4 /100.000 mænd og 55,7 /100.000 kvinder, og repræsenterer den førende dødsårsag for kræft [1]. Det er også en af ​​de væsentligste årsager til kræft dødelighed og forekomst i Kina. Kirurgi, kemoterapi og strålebehandling er de vigtigste terapeutiske metoder til behandling af patienter med lungecancer [2]. Under behandlingen kan medicinsk billeddannelse anvendes til direkte afspejle størrelsen og morfologiske ændringer af tumoren; Men det er meningsløst til analyse tumor celleaktivitet. Nogle biomarkører, såsom cytokeratiner, kan afspejle løbende celle aktivitet og er derfor nyttige til overvågning behandling.

cytokeratiner hører til familien af ​​intermediære filament (IF) proteiner [3]. På nuværende tidspunkt har mere end 20 forskellige cytokeratiner blevet identificeret, hvoraf cytokeratin 19 har vist sig at være den mest rigelige i enkle epitelceller [4]. Et assay måler opløselige cytokeratin 19 fragmenter i kredsløbet, CYFRA 21-1, er et særlig nyttigt redskab i lungekræft [5], [6] og bruges primært i overvågning behandling og evaluering respons på behandling i lungekræft. For nylig, en ny fragment af cytokeratin 19, opkaldt CK19-2G2, blev identificeret ved to monoklonale antistoffer. I vores tidligere undersøgelse, vurderede vi serumkoncentrationen af ​​CK19-2G2 og Cyfra21-1 i 104 lungekræftpatienter, 71 patienter med benign lungesygdomme og 105 raske kontrolpersoner. Vi fandt, at CK19-2G2 var forhøjet i patienter med lungecancer og var overlegen i forhold til Cyfra21-1 diagnosticere pladecellecarcinom [7]. Formålet med den foreliggende undersøgelse er at vurdere den kliniske værdi af CK19-2G2 i overvågningen behandlingsvirkninger efter operationen. Derfor har vi sammenlignet de præoperative og postoperative koncentrationer af CK19-2G2 i patienter med lungecancer, der havde gennemgået en pulmonal resektion.

Materialer og metoder

Patient kohorte

Tabel 1 viser de testede grupper. Serum prøver blev opnået fra lunge neoplasme patienter og som blev diagnosticeret patologisk mellem februar 2011 og marts 2013 Institut for Thoracic Surgery, Cancer Institute og Hospital, Chinese Academy of Medical Sciences og Peking Union Medical College (WEBCAMS, Beijing, Kina). Patienter, som havde fået præoperativ strålebehandling eller kemoterapi, blev udelukket. Den histologiske Klassificeringen stemmer overens med de kriterier for WHO /IASLC klassificeringskriterier for lungekræft. Før operation blev perifert blod opsamlet fra 630 patienter med lungecancer (t0), herunder 345 med adenocarcinom, 208 med pladecellecarcinom, 36 med småcellet lungecancer (SCLC), og 41 med andre histologiske typer. Den mediane alder var 59.37 år (interval, 20-83 år). Ifølge den syvende udgave af Tumor-Node-Metastase (TNM) iscenesættelse klassificering for lungekræft, 226 patienter var i fase I, 126 var i fase II, 145 var i fase III, og 18 var i stadie IV (tabel 1) .

352 patienter gennemgik én af følgende kirurgiske procedurer: lobectomy med lymfeknude dissektion (radikal resektion, med patologisk bekræftelse af, at ingen residual tumor forblev, n = 321), delvis resektion af lungen uden lymfeknuder dissektion (palliativ operation, n = 31, herunder 21 med synligt resterende tumormasse, og 10 med resterende metastatiske lymfeknuder). På postoperativ dag 7 (T1), blev perifert blod opsamlet fra alle patienter. I nogle af disse patienter (n = 101), blev blod også opsamlet en måned efter kirurgisk resektion (T2), under planlagte lægeundersøgelser.

Kontrolgrupperne bestod af 134 patienter med benigne lungesygdomme og 263 raske frivillige. Histopatologien af ​​de godartede lungesygdomme blev oprettet ved vævsbiopsi eller efter operationen. Der var 43 patienter med lungebetændelse, 66 med lungetuberkulose, og 25 med pulmonale godartede tumorer. Den mediane alder af patienterne med benigne lungesygdomme var 58,24 år (interval, 30-81 år). Perifert blod blev opsamlet før behandlingen blev udført.

De raske kontrolpersoner blev rekrutteret fra personer, der besøgte afdelingen for forebyggelse af WEBCAMS kræft for en rutinemæssig helbredsundersøgelse-up mellem februar 2011 og marts 2012. Den mediane alder var 52.12 år (interval, 22-65). Vores undersøgelse blev godkendt af det kinesiske Academy of Medical Sciences Cancer Hospital Etniske udvalg. Alle deltagere give deres skriftligt informeret samtykke til at deltage i denne undersøgelse, og for sagen detaljer skal offentliggøres.

prøvetagning

Venøs blod (5 ml) blev opnået fra hver patient og anbragt i test rør uden antikoagulanter. Inden for 2 timer efter prøvetagning blev serum separeret fra hver blodprøve ved centrifugering ved 4000 rpm i 10 min. Alle prøver blev opbevaret ved -70 ° C indtil analyse.

Bestemmelse af serum CK19-2G2

Serum CK19-2G2 blev målt ved hjælp af kemiske luminescens immunitet analysator (Tongsheng Times, Peking, Kina) og CK19-2G2 Chemiluminescence Quantitative Immunoassay (CLIA) kit (Tongsheng Times, Peking, Kina). Sættet bestod af to monoklonale antistoffer, CK19-2G2 (CK19 aa 375-400) og CK19-5H2 (CK19 aa 325-350). afsløring protokol Den blev udført i overensstemmelse med producentens anvisninger og i to eksemplarer for kalibratorer og kontroller. De relevante kontroller var inden for de områder, der er fastsat af producenten.

Statistisk analyse

Den statistiske analyse blev udført ved hjælp af SPSS software version 11.0. Dataene er præsenteret som middelværdi ± standardafvigelse (SD). Nonparametric metoder blev anvendt til at sammenligne niveauerne af CK19-2G2 mellem de forskellige grupper af patienter. Sammenligninger mellem to grupper blev udført ved anvendelse af Mann-Whitney-test. I tilfælde af flere grupper, blev Kruskal-Wallis test, der anvendes, med post hoc sammenligninger ifølge Mann-Whitney-metoden. Receiver opererer karakteristiske (ROC) kurver blev konstrueret til at anslå den diagnostiske ydeevne CK19-2G2 i at diskriminere lungekræftpatienter fra raske personer og patienter med benigne lungesygdomme. De CK19-2G2 koncentrationer for hver patient på forskellige tidspunkter blev sammenlignet med at bruge den parrede

t

-test. Statistisk signifikante forskelle blev defineret som sammenligninger resulterer i

P

. 0,05

Resultater

Patient karakteristika

De demografi og kliniske karakteristika for studiegrupper er vist i tabel 1. Der var ingen signifikante forskelle i alder og kønsfordeling blandt de tre grupper.

Baseline Præoperativ serum CK19-2G2 niveauer

sammenligningen af ​​serum CK19-2G2 koncentrationer i hver undersøgte grupper er vist i fig. 1. baseline præoperativ serum CK19-2G2 niveau i lungekræftpatienter var signifikant højere end for godartede sygdom patienter (8,92 ± 9,95 vs. 0,71 ± 0,78 mU /ml;

P

0,001), og at af den sunde gruppe kontrol (8,92 ± 9,95 vs. 0,26 ± 0,19 mU /ml;

P

0,001) (tabel 2, og den fulde data er vist i tabel S1). Ved brug af godartede sygdom patienter og raske kontrolpersoner som sammenligningsgruppen for alle tilfælde, AUC hos ROC-kurven var 0,971 (95% CI: 0,962-0,980).

Scatter repræsenterer en enkelt værdi og linjerne repræsenterer de gennemsnitlige niveauer af CK19-2G2 for godartede, sunde og maligne histologiske undertyper. Forkortelser: ADC: adenocarcinom; SCC: pladecarcinom; SCLC:. Småcellet lungecancer

Blandt de forskellige histologiske typer af lungekræft, patienter med ikke-småcellet lungekræft (NSCLC), som er sammensat af adenokarcinom og pladecellecarcinom, havde en højere CK19-2G2 niveau end patienter med SCLC (9,20 ± 10,27 vs. 6,46 ± 6,23 mU /ml,

P

= 0,023) (tabel 2). Forskellen mellem CK19-2G2 serumniveauer af adenocarcinom og pladecellekræft patienter var ikke statistisk signifikant (8,21 ± 6,57 vs. 10,83 ± 14,30,

P

= 0,252).

Dynamisk Ændringer af serum CK19-2G2 niveauerne efter tumorresektion

præoperative og postoperative serumniveauer af CK19-2G2 for hver gruppe er opsummeret i tabel 3 (Den fuldstændige data er vist i tabel S2). I alt 352 patienter undergik kirurgiske procedurer, og patientens perifere blod blev opsamlet 1-2 dage før operationen (T0) og 1 uge efter operationen (T1). CK19-2G2 koncentrationen Middelværdien var signifikant højere ved T0 end ved T1 (10,24 ± 8,68 vs. 0,62 ± 1,94, P 0,001).

Desuden undergruppe analyser baseret på kirurgi procedurer (radikal resektion vs palliativ operation) blev udført for at undersøge de mulige virkninger af drift mode på postoperative CK19-2G2 niveauer. I T0 gruppen, den gennemsnitlige præoperative niveau CK19-2G2 (mU /ml) var 10,19 ± 0,47 i radikal resektion undergruppe, og 10,70 ± 1,99 i palliativ operation undergruppe. Ingen signifikant forskel blev fundet mellem de to undergrupper (P 0,05) (fig. 2). I T1-gruppen, serum CK19-2G2 (mU /ml) niveau var signifikant lavere i den radikale resektion undergruppe, sammenlignet med den i palliativ operation undergruppe (0,47 ± 0,55 vs. 2,21 ± 6,16,

P

0,001, parret

t

-test).

scatter repræsenterer en enkelt værdi og linjerne repræsenterer de gennemsnitlige niveauer af CK19-2G2 i lungekræftpatienter, som fik radikale eller palliative operationer.

for 101 patienter, blod blev opsamlet tre gange i den kliniske proces, specifikt præoperativt (T0) og 1 uge (T1) og 1 måned efter kirurgisk resektion (T2). Af undersøgelsen kohorte, den gennemsnitlige CK19-2G2 koncentration af T1 og T2 grupper var signifikant lavere end for T0 gruppen (T1: 0,82 ± 3,42 T2: 0,49 ± 0,61 vs. T0: 8,36 ± 8,31,

P

0,001 blev data ikke vist i tabel). blev ikke observeret nogen signifikant forskel mellem T1 og T2 grupper (

P

= 0,236). I T2 gruppen, serum CK19-2G2 (mU /ml) niveau var lavere i den radikale resektion undergruppe, sammenlignet med den palliative funktion undergruppe (0,43 ± 0,43 vs. 0,99 ± 1,24,

P

= 0,090, tabel 3). I palliativ operation undergruppe, det CK19-2G2 niveau T2 gruppen var signifikant lavere end i T1-gruppen (0,99 ± 1,24 vs. 2,21 ± 6,16,

P

0,01, parret

t

-test). Ingen lignende resultater blev observeret i den radikale resektion undergruppe (T1: 0,47 ± 0,55 vs. T2: 0,43 ± 0,43,

P

0,05)

Diskussion

I. den foreliggende undersøgelse undersøgte vi rolle CK19-2G2 for diagnosticering og overvågning af de kirurgiske virkninger af lungekræft. Vores resultater er opsummeret som følger: For det første baseline præoperativ serum CK19-2G2 af lungekræftpatienter var signifikant højere end for patienter med benigne sygdomme og raske kontrolpersoner. For det andet er de postoperative CK19-2G2 niveauer faldt betydeligt inden for 1 uge efter tumorresektion uanset hvilken operation procedure blev udført. Følgelig blev yderligere fald observeret for de patienter, som gennemgik palliativ operation, mens det for den radikale resektion gruppe, CK19-2G2 niveauet stabiliseret.

Når vi sammenlignede præoperative og postoperative koncentrationer af CK19-2G2, fandt vi, at postoperativ CK19-2G2 niveau var signifikant lavere end den præoperative niveau. En tidligere undersøgelse tidligere rapporteret, at de dynamiske ændringer af serum CK19-2G2 niveauer før og efter kemoterapi i overensstemmelse med kræft progression [8]. Disse resultater antyder, at CK19-2G2 kan være forbundet med tumorbyrde eller celleaktivitet. En anden undersøgelse viste, at ved frigivelse fra prolifererende eller apoptotiske celler [9], [10], cytokeratiner tydeligt afspejler løbende celleaktivitet. Således ved at følge patienter med gentagne vurderinger af CK19-2G2 niveauer, i kombination med billeddannende metoder eller en markør, der afspejler tumorbelastning, onkolog kan være i stand til at opnå kritisk information om tumorvækst aktivitet. Det gælder i særdeleshed for de tilfælde, hvor tumoren er allerede klinisk bekræftet. I den forstand kan CK19-2G2 være en nyttig markør til overvågning lungekræftpatienter under behandlingen og efter behandlingen. Imidlertid kræves, yderligere kliniske undersøgelser til fuldt ud at fastslå den kliniske anvendelighed af CK19-2G2, både alene og i kombination med markører, der afspejler tumorbyrden.

Desuden subgruppeanalyser blev udført ifølge kirurgi procedurer. For patienter, der fik radikal resektion, deres serum CK19-2G2 niveau faldt fra præoperative niveauer af 10,19 mU /ml til 0,47 mU /ml i den første uge efter operation. Derefter deres serum CK19-2G2 koncentration faldt en smule. Men ingen statistisk signifikante forskelle blev observeret mellem T1 og T2 gruppe. Ud fra disse observationer, vi udledes, at halveringstiden for CK19-2G2 er forholdsvis kort, og derfor kan dens postoperative niveau reduceres til et stabilt, lavt niveau inden for en uge efter tumorresektion. Vores fradrag er i overensstemmelse med tidligere resultater. Tidligere undersøgelser har vist, at halveringstiden for cytokeratin-fragmenter i kredsløbet er, afhængigt af størrelsen af ​​fragmentet, ca. 10-15 h [11], [12]. Derfor i denne undersøgelse kunne vurderingen af ​​serum CK19-2G2 niveauer, der blev udført en uge efter tumorresektion afspejle residual tumor aktivitet.

Selvom ingen tilbageværende neoplasme blev observeret ved billeddannelse undersøgelse, serum CK19- 2G2 niveauet af kræftpatienter efter kirurgi var stadig betydeligt højere end for raske kontroller. Dette kan skyldes de mikrometastaser af tumorceller. Hæmatogen metastase er en vigtig form for tumor metastaser. Radikal tumorresektion kan have fjernet den synlige tumor, men har muligvis ikke helt at eliminere tumorcellerne, der havde formidles i det perifere blod. Mikrometastaser af tumorceller kan føre til tumoren tilbagefald eller metastase. I den forstand kan CK19-2G2 være en prognostisk markør for patienter med lungecancer. Dette fradrag er blevet bekræftet i en anden undersøgelse om brystkræft. Kong Y

et al.

Afslørede, at serum CK19-2G2 niveau var en uafhængig faktor for tilbagefald og død i den primære brystkræftpatienter, og kan være en kandidat markør til overvågning metastase i brystkræft [13]. Lignende virkninger kan være til stede i patienter med lungecancer.

I den første uge efter at have modtaget palliativ operation, patienternes serum CK19-2G2 niveauer faldet med næsten 80%, i forhold til de præoperative niveauer. Derefter deres serum CK19-2G2 koncentrationer faldt yderligere, og faldet til omkring 10% af deres præoperative niveauer. Det blev spekuleret på, at palliativ kirurgi delvist reduceret tumor byrde, og andre faktorer, såsom postoperative behandlinger eller kroppens anti-tumor-immunitet, kunne have yderligere elimineret antallet og aktiviteten af ​​tumorceller. Men den postoperative CK19-2G2 niveauer i palliativ operation gruppen var signifikant højere end den for den radikale resektion gruppen. Årsagen kan omfatte følgende: 1) patienten undergik palliativ operation enten at behandle metastaser til andre organer eller synlige resterende tumormasser tilbage efter kirurgi; 2) postoperativ terapi havde netop blevet udført, når den sidste blodprøve blev gennemført, og dens effekt var endnu ikke afspejlet.

Der er dog stadig flere begrænsninger i den foreliggende undersøgelse. Først blev forholdet mellem klinisk fase ikke godt afbalanceret. De fleste tilfælde var i de tidlige stadier (I + II: 55,9%), og den procent af patienterne IV etape var kun 2,86%. Vi sammenlignede CK19-2G2 niveau ved kliniske faser, og ingen signifikant forskel blev fundet (data ikke vist). Ifølge disse resultater, vi udledes, at det uforholdsmæssigt iscenesættelse af lungekræftpatienter ikke væsentligt vil påvirke det gennemsnitlige niveau af CK19-2G2. For det andet, spektret af benign lungesygdom var ikke bredt nok. På grund af de faglige begrænsninger af en cancer hospital, der er små forskelle i sygdom spektrum observeret i almindelige hospitaler. Multicenter undersøgelser er nødvendige for at tilpasse de eventuelle bias forbundet til et enkelt-center studie.

Som konklusion ved at reflektere residual tumor aktivitet, CK19-2G2 er muligt, som en tumormarkør for diagnosticering og overvågning reaktion på behandling i lungen kræftpatienter. Derudover kan CK19-2G2 være en indikator for micrometastases hos patienter med lungecancer. Der er imidlertid behov multicenter undersøgelser for at bekræfte denne konklusion.

Støtte oplysninger

tabel S1.

Koncentrationen af ​​CK19-2G2 for lungekræft, godartede sygdomme og raske kontrolpersoner (mU /ml)

doi:. 10,1371 /journal.pone.0101979.s001

(DOC)

tabel S2.

Serum CK19-2G2 koncentration i lungekræft gruppen før og efter operation (mU /ml)

doi:. 10,1371 /journal.pone.0101979.s002

(DOC)