Korai biomarkerek használata a prevencióban
ÖSSZEFOGLALÁS
A daganatos betegségek prevenciójában egyre nagyobb szerepet kap a molekuláris és prediktív epidemiológia. E tudományág korai biomarkerek alkalmazásával a veszélyeztetett csoportok azonosítására törekszik, és ezzel primer prevenciós intézkedések lehetőségét teremti meg. Módszerei a molekuláris biológia eszköztárát ötvözik a kockázetbecslés elemeivel. A tesztrendszerek kidolgozása emellett állatmodellekhez is kapcsolódik.A specificitás hiánya miatt diagnosztikára nem használható, de alkalmas lehet a betegségek követésére, a terápia hatásának lemérésére (például minimális tumormaradványok kimutatására), a preventív beavatkozások eredményének ellenőrzésére, továbbá az egyéni érzékenység markereivel lehetőséget teremt az egyéni rizikóbecslésre.A gyakorlatban az egyelőre korlátozott terápiás lehetőségek számos problémát vetnek fel, de remélhető, hogy a jövőben a molekuláris és prediktív epidemiológia is beépül a mindennapi orvoslás fegyvertárába.
A molekuláris biológia fejlődésével új lehetőségek nyíltak meg a fertőző és nem fertőző betegségek korai felismerésében, és ez a molekuláris epidemiológia kialakulásához vezetett.
A molekuláris és prediktív epidemiológia elsősorban a veszélyeztetett – nagy rizikójú – populációk és egyének azonosítására törekszik. Módszerei sem a klasszikus primer, sem a klasszikus szekunder prevenció módszertani körébe nem sorolhatók, a kettő határán mozognak (1. ábra). Korai biomarkerek alkalmazásával – az expozíció, illetve a korai biológiai hatás monitorozásával – már akkor jelezni lehet a megnövekedett kockázatot, amikor fenotípusosan még nem látható a kóros folyamat (ez daganatok esetében évtizedekig tartó lappangási időt jelenthet), de a genotípusban már jelen vannak különböző elváltozások. Ily módon több a kevésbé specifikus pozitivitás, mint amennyi a definitív diagnózis esetében, de itt nem is a diagnosztika a cél, hanem az, hogy a veszélyeztetett csoportokat és egyéneket behatárolva lehetőséget teremtsünk primer prevenciós intézkedések megtételére
Vegyük példának a rosszindulatú daganatokat! A korai, de akár a későbbi diagnózisnak egyik feltétele a diagnosztikai módszer specificitása. Ez jelenleg csak a morfológiai malignizáció kezdetétől vagy az azt közvetlenül megelőző állapottól valósul meg, és emiatt a daganatdiagnosztika és -szűrés legnagyobb problémája a késői vagy viszonylagosan késői felismerés (3).Olyan, a korai stádiumban kevéssé specifikus, ám validálható és statisztikailag értékelhető markerek kifejlesztése a cél, amelyekkel egy genetikai, környezeti, foglalkozási vagy más szempontból veszélyeztetett csoport, illetve egyén azonosítható. A daganatdiagnosztikai specificitásnak a hiánya az, ami kiemeli a korai biomarkerek fontosságát (4).
A molekuláris epidemiológia módszerei
Az 1. és 2. táblázatban a lehetőségeket hasonlítjuk öszsze. A DNS-szintű vizsgálatok közül a korai biológiai hatás markereit elsősorban a genotoxikológiai tesztek, illetve a pontmutációk feltérképezése jelentik. Jól ismert a K-ras onkogén vagy a p53 tumorszuppresszor gén pontmutációinak elemzése (például automata szekvenátor segítségével) olyan biológiai mintákból (perifériás vér, csontvelő, pancreasnedv, epe, köpet, nyál, széklet, lesodródott tumorsejtek, punktátumok), amelyek a PCR- (polimeráz-láncreakció) technikának köszönhetően kis mennyiségük ellenére is alkalmasak a vizsgálatra (5, 6). Ha a DNS-változásokat mikrocsiprendszerben tudjuk vizsgálni, akkor lehetőség van kvantitatív rizikóbecslő módszer kidolgozására. A különböző génamplifikációk kimutatása főleg prediktív markerként és a diagnosztika finomítására alkalmas
Eddig előtérben voltak a DNS- és fehérjeaddukt-vizsgálatok, amelyek a környezeti karcinogén, mutagén és toxikus anyagok, valamint a makromolekulák kovalens kötésű termékeit mutatják ki. Az mRNS-szintű génexpressziós vizsgálatok azonban többletinformációt nyújtanak az adduktvizsgálatokhoz képest (7). Önálló markerként specifikusabbak, és időben is távolabbi kitekintést adnak. Míg az adduktok elsősorban mint az expozíció, illetve a biológiailag hatásos dózis markerei szerepelnek a veszélyeztetettek kiemelésében, addig a génexpresszió a korai biológiai hatásról is felvilágosítást ad (8). A daganatképződés tünetmentes latenciaideje alatt a génexpresszió fokozatosan emelkedett lehet, hiszen a krónikus, kis dózisú expozíciókat is jelzi, szemben az addukt egyszeri, nagyobb dózisú jelzésértékével szemben (9). Így ki lehet emelni a potenciálisan jobban veszélyeztetett, exponált populációt, és ki lehet mutatni a megindult daganatképződést a látszólag egészséges, még nem daganatos betegben, a daganatos betegség felé „induló” genetikai jelek révén. Ezenkívül míg a pontmutációk csak genotoxikus hatásra következnek be, addig a génexpresszió vizsgálatával az epigenetikus hatás is monitorozható (10). Nem véletlen, hogy a korszerű csiptechnika egyik leggyakrabban használt módszere az RNS-expresszió alapján történő mérés.A fehérjeszintű vizsgálatoknak (például immunhisztokémia) elsősorban a molekuláris patológiában van fontos diagnosztikai szerepük a stádiummeghatározásban és a differenciáldiagnosztikában
Tesztrendszerek kidolgozása
Külön érdemes tárgyalnunk az expozíciónak azokat a markereit, amelyeket állatkísérletben is lehet vizsgálni. A klasszikus markerek mellett már korán jelezheti a környezeti, kémiai karcinogénexpozíció meglétét az RNS-szintű génexpresszió, amely rövid idejű kísérletekben, a kezelt állatok véréből, illetve célszerveiből mérhető. A karcinogenitás kimutatására hosszú idejű kísérletek végzése nélkül is alkalmas, főleg ha a mutagén teszteket is elvégezzük mellette. A szenzitív egértörzshöz kötődő tesztrendszer összeállítását a 3. ábrán mutatjuk be. Igazolták, hogy egy ilyen tesztrendszerrel rövid távú kísérletben, az onkogén-szuppresszorgén expresszió szintjén előzetesen meg lehet ítélni a kérdéses, potenciálisan karcinogén anyagok hatásait, előre jelezve a hosszú távú kísérletben várható hatást. A génexpressziós vizsgálatok ezenkívül az exponált szervezetben – mind állatkísérletben, mind emberben – „in vivo” is használhatók mint a korai hatás biomarkerei
Egy gyanúsított karcinogén anyag esetében, akár genotoxikus, akár epigenetikus a génexpresszió-emelkedés, mint a vizsgálat első lépcsője, az illető anyag veszélyességére utalhat. Az állatban ugyanakkor nemcsak mint expozíciós marker, hanem mint a korai biológiai hatás markere is jelentkezik. A 2. ábra sémája szerint a korai veszélyeztetettség azonosítására is alkalmas.
Vizsgálható biológiai minták
Éveken keresztül vita folyt arról, hogy a perifériás vér sejtjeiből nyerhető nukleinsavak használhatók-e a karcinogénexpozíció és korai hatás markereiként? Ma már úgy tűnik, hogy nemcsak a perifériás vérből, hanem a különféle invazív és nem invazív eljárásokkal nyerhető egyéb biológiai mintákból (a bronchoszkópos folyadékban, a pancreasnedvben, az epében, a székletben lévő lesodródott sejtekből) is vizsgálhatók a genetikai eltérések. A szérumban lévő, a szövetekből lesodródott sejtek, amelyek a klonális expanzió kezdetén vannak, szintén mutathatnak szomatikus, genetikai anomáliákat, amelyek alapján – ha diagnózis nem is – a veszélyeztetettség megállapítható (13, 14).
Alkalmazás
A preventív medicinán belül kiemelt jelentőségű a kor kihívásaira válaszoló molekuláris és prediktív epidemiológia, hiszen a nagy rizikó korai felismerését és így a hatékony közbelépés alapját adja. A legkönnyebben hozzáférhető biológiai mintákban, esetleg az érintett szervből származó mintákban vizsgálható markerek kialakult daganatokban pozitívak, és gyakran fennállhatnak az egész daganatkeletkezés folyamán. A korai, morfológiailag és klinikailag még negatív stádiumban azonban ez nem minden esetben van így.
Ha a csoportszintű diagnosztika felől megpróbálunk az egyénekre koncentrálni, akkor felvetődik a kérdés, hogy közel azonos genetikai státus mellett közel azonos környezeti tényezők miért okoznak oly nagy variabilitást egy-egy populáción belül is? Magyarázatként az egyéni érzékenység markereit kell megjelölnünk (15).
Ismert, hogy még a korábban azonosnak vagy nagymértékben homogénnek gondolt és egymástól távol álló törzsekben is nagyfokú homológiát mutató onko- és szuppresszorgének szekvenciája sem azonos (különböző géncsaládok, vad és más típusok), és az eltérő allélpolimorfizmusok eltérő egyéni fogékonyságot jeleníthetnek meg. Így van ez a környezeti vagy endogén kémiai anyagok metabolizációját meghatározó citokróm és más (NAT, GSTM stb.) enzimek esetében is. Ezeknek az enzimeknek a vizsgálatával a fentebb említett nagy rizikó mellett, az egyéni rizikó külön is megállapítható, sőt, bizonyos rokonsági vizsgálatok is elvégezhetők (16). Egyes, egészséges személyek esetében egyénre szabottan prognosztizálni lehet továbbá – nem diagnózisról van szó –, hogy az adott életvitel, táplálkozás, életmód, stressz stb. mellett mekkora a kockázata daganatos betegségek kialakulásának (15).
Az onkogén-szuppresszorgén expressziós markerek a prediktív-prognosztikus diagnosztikában is felhasználhatók, ugyanis jól alkalmazhatók az egyénre szabott terápia megtervezésekor, a túlélési esélyek vizsgálatakor, a betegség követésekor. A Kaplan–Meier-féle túlélési görbék jól regisztrálják, hogy milyenek az egyes egyének túlélési esélyei különböző daganatok kulcsszuppresszorgénjeinek expresszióeltérései esetén (például ras, p53); bizonyos pozitivitások fennállásakor rosszabbak, negativitásuk vagy kisebb mértékű expressziójuk esetén a túlélési esélyek jobbak (17). Az expresszió változásának monitorozása alkalmazható a minimális daganatmaradvány követésére, ezenkívül specifikus géneket vizsgálva (mts-1, nm23) következtethetünk a metasztázisok megjelenésére is (18).
Rendelkezésünkre áll tehát egy olyan módszertan, a génexpresszió-vizsgálat, amely az expozíció és a korai biológiai hatás markereként alkalmazható. Komputeres rizikóbecsléssel azonosíthatunk olyan veszélyeztetett csoportokat, amelyeknek tagjait a tradicionális medicina módszereivel érdemes majd szűrni. Specificitásuk jelenleg – természetesen – nem szűrés- és diagnosztikaszintű, de ez korai biomarkerek esetében nem is kívánalom. Az egyénre szabott terápia lehetősége ugyan meglehetősen korlátozott, ám az intervenciót ebben az értelemben a preventív medicina eszközei jelentik: genetikai, kemo- és immunprevenció, munkavédelem, a munka- és környezet-egészségügyi expozíció csökkentése vagy az egyének kiemelése a káros környezetből. Számos olyan onkogenetikai elváltozás lelhető fel, amely nem feltétlenül jelzi daganatos megbetegedés kezdetét, ezért ezeket a markereket a kellő etikai, erkölcsi érzékenységgel kell kezelni és alkalmazni a rizikóbecslés folyamán is.
Rendelkezésünkre áll egy olyan módszertan, amely az expozíció és a korai biológiai hatás markereként alkalmazható.
Gyakorlati problémák
Az alapellátást végző orvosoknak elvi lehetőségük van arra, hogy egészséges vagy annak látszó egyéneket, illetve panasszal hozzájuk forduló betegeket bevonjanak rizikóbecslő, kockázatelemző programokba. Ehhez egy komputeres rizikóbecslő szoftverrel ki kell választani azt a populációt, amely potenciálisan veszélyeztetett. Ezután – a diagnosztika igénye nélkül – a csoportokban egyszerű, gyors és olcsó molekuláris biológiai módszerekkel azonosítható az a szűkebb populáció, illetve azok az egyének (az egyéni érzékenység markereivel, például a metabolizáló enzimek polimorfizmusával együtt), akiknél az adott körülmények között nagyobb a valószínűsége a daganatos betegség kialakulásának. A komputeres rizikóbecslés és a molekuláris biológiai módszerek alkotta „dupla szűrő” után azonosítani lehet azokat az embereket, akik belépnek majd a kuratív medicina hatókörébe (4. ábra). Eddig azonban alkalmasint évek, évtizedek telnek el; a karcinogenezis néma, tünetmentes periódusa ez, amely alatt soha nem tudjuk, megindult-e ténylegesen az iniciáció. Éppen ezért etikailag, erkölcsileg igen erősen megfontolandó, hogy ezeket a korai módszereket – amelyek révén minél több, minél korábbi jelet kell találnunk – mikor alkalmazzuk, és ezek alapján mit teszünk.
A paradigma azonban a következő: a kuratív medicina a mai eszközeivel nemigen tud mit kezdeni a korai vagy akár a szekunder és a tercier prevencióban használt, diagnosztikusnak vélt, molekuláris patológiai jelekkel, hiszen az ezek alapján elvégezhető terápiás beavatkozási lehetőség nagyon kevés. Ez elsősorban a genetikai, az immun- és a kemoprevenció körébe tartozik, és kevéssé a sebészeti, a kemo-, illetve radioterápiás onkológiai beavatkozások körébe. Ezeknek a korai molekuláris markereknek az alkalmazása elsősorban tehát a primer prevenció eszköztárát bővíti, annak az alkalmazását szélesíti, ugyanakkor elvi alapjaiból és eredményeiből gyakorlati intervenciós lehetőségek fakadnak, amelyeket a kuratív medicina „lemaradásának” tényében kell értékelni.
A korai molekuláris markerek alkalmazása elsősorban a primer prevenció eszköztárát bővíti.
A kockázatbecslés etikai kérdéseket is felvet. Különösen igaz ez a daganatos betegségekre, hiszen e korai fázisban kevés lehetőség van az adekvát terápiára. Az Európai Unióban éppen ezért erősen vitatott a genetikai diagnosztika a daganatos betegek esetében (19).
A molekuláris és prediktív epidemiológia filozófiájából fakadóan tehát ott vagyunk a diagnózis – a molekuláris diagnózis – küszöbén, de miután nem eléggé specifikus, a megelőzésben keressük a jellemző elváltozásokat. Ezeknek majd nyilvánvalóan a molekuláris patológia és a molekuláris diagnosztika eszköztárába is tartozniuk kell, involválva a terápiás modalitásokat is. Amíg a kuratív medicina a preventív medicinát ebben az értelemben nem tudja követni, addig az erőfeszítéseket arra a területre kell koncentrálni, ami a leghatékonyabb megoldással kecsegtet, s ez a primer prevenció területén a biomarkerek alkalmazása.
Mindenekelőtt a morbiditás csökkentésére kell törekedni, ez a preventív medicina feladata. Éppen ezért úgy látjuk, hogy igen fontos lenne laboratóriumokban, kórházi szűrőcentrumokban vagy klinikai központokban a molekuláris és prediktív epidemiológiai szemlélet és viszonyulás elsajátítása, a módszerek kifejlesztése és alkalmazása az ÁNTSZ közreműködésével, ahol a veszélyeztetett populáció kiemelése és a rizikóbecslés megtörténhet. Innen a kuratív medicina feladata volna, hogy a kiemelt személyeket megfelelő prevencióban vagy terápiában részesítse. Ha megvizsgáljuk az öt- és tízéves túlélési arányokat, könnyen megállapítható, hogy – bár ezek a vizsgálatok, szerencsére a molekuláris patológia is, kezdenek elterjedni Magyarországon – az egyéni rizikóbecslés és a molekuláris epidemiológiai megközelítés hiányában még mindig nincsenek meg a feltételei a kiterjedt népegészségügyi szemléletű, komplex, molekuláris epidemiológiát alkalmazó, megelőző programoknak. Érdemes közbevetni, hogy a jelen közleményben a molekuláris epidemiológiának csak arról a szegmenséről beszélünk, amely az egészségügy kompetenciájába tartozik. Ugyanakkor ez ad alapot a széles interszektoriális beavatkozások megtervezésére, megszervezésére, kivitelezésére és ugyanilyen molekuláris szintű kontrolljára.
Mindenekelőtt a morbiditás csökkentésére kell törekedni, ez a preventív medicina feladata.
Még egyszer leszögezhető, hogy ez a fajta komputeres rizikóbecslés és a hozzáillesztett molekuláris biológiai módszertan igen hatékony megelőzést tenne lehetővé közép- és hosszú távon (18). Csak feltételezéseink vannak arra – miután erre vonatkozó vizsgálatok nincsenek –, hogy ennek a módszertannak az alkalmazásával mennyivel csökkenthető a daganatos rosszindulatú betegségek morbiditása. Éppen ezért fontos lenne az incidenciavizsgálatok kivitelezése is annak felmérésére, hogy az azonosított, veszélyeztetett, magas rizikójú populációkban mennyi daganatos betegség alakulna ki, és azok körében milyenek a túlélési eredmények. A feladatban egyértelműen nagy szerepe lenne az ÁNTSZ-nek, illetve a regionális orvos- és egészségtudományi centrumok jól felszerelt, molekuláris epidemiológiai laboratóriumainak. Tekintettel arra, hogy Magyarországon az 1990-es évek elejétől fogva folyamatos a molekuláris biológiai laboratóriumok kialakítása és fejlesztése, és adott az infrastrukturális szoftver-hardver és szellemi háttér, a fenti cél megvalósítása nem igényelne túl nagy volumenű finanszírozást, „csupán” szervezettséget, regisztrációt, informatikát. A laboratóriumi háttér és a szakemberek készen állnak, hogy ezt egy jól organizált, központilag szervezett program keretében végrehajthassák. Ehhez viszont politikai döntés és elhatározás szükséges, valamint az, hogy az OEP – amely egyelőre csak a definitív diagnosztikai formákat fogadja be a finanszírozási rendszerébe – ezt a preventív módszertant támogassa és alkalmazza a különböző nem fertőző betegségek, főleg a daganatok esetén. Így indulhatunk el egy egészségesebb és demográfiailag is prosperáló társadalom felé.
dr. Ember István (levelező szerző), dr. Kiss István, dr. Sándor János, dr. Fehér Katalin, dr. Németh Katalin, dr. Lukács Péter
Pécsi Tudományegyetem, Általános Orvostudományi Kar, Humán Közegészségtani Intézet
7643 Pécs, Szigeti út 12.
E-mail: ember@pubhealth.pote.hu
Nincsenek megjegyzések:
Megjegyzés küldése