ПСА 3

Развитие молекулярной диагностики предоставило перспективы для специфического тестирования рака простаты. Это генетическое исследование мочи на PCA3. Широкое распространение исследования на простат-специфический антиген (PSA, ПСА) привело к повышению количества выполняемых биопсий предстательной железы в США до миллиона в год. Однако, уровень ПСА в сыворотке не является специфичным для рака простаты. Таким образом, из примерно 4 мужчин с повышенным уровнем ПСА, подвергающихся биопсии простаты только у одного действительно будет выявлено заболевание. Более того, у некоторых мужчин при наличии злокачественного процесса в предстательной железе уровень ПСА остается в пределах нормальных цифр и, т.о. рак остается невыявленным. Необходим другой маркер рака простаты и таким маркером может стать PCA3. Начальные исследования демонстрируют, что этот новый маркер обладает гораздо большей специфичностью, чем тест на ПСА.

Ограничения теста на ПСА при раке простаты

Клетки при доброкачественной гиперплазии предстательной железы содержат большую концентрацию ПСА, чем смежные раковые клетки. Это серьезно подрывает теоретические основы обнаружения рака простаты с помощью ПСА. Согласно информации, полученной из исследования по предупреждению рака простаты (Prostate Cancer Prevention Trial), в котором биопсия простаты выполнялась безотносительно уровня ПСА, показано, что нет уровня ПСА с одинаково высокими специфичностью и чувствительностью для мониторинга здоровых мужчин по поводу рака простаты, но есть риск развития рака простаты при любом значении ПСА (см. таблицу 1).

 

Stamey, первоначально защитник тестирования на ПСА, сказал, что «Уровни ПСА в сыворотке теперь не могут быть связаны с раком простаты, а только с размером имеющейся доброкачественной гиперплазии железы». Почему? Потому что заболевание изменилось! В настоящее время, вместо нахождения больших первичных опухолей в простате, как это было 20 лет назад, обычной находкой являются небольшие поражения, когда уровень ПСА в сыворотке, связанный с раком простаты, перекрывается уровнем, связным с ДГПЖ (рисунок 1). Несмотря на эти изменения, около 30 тысяч мужчин могут умереть от рака простаты в этом году, поэтому точный тест на это заболевание необходим.

Рисунок 1. На рисунке демонстрируется эффект от внедрения тестирования на ПСА, которое началось в середине 1980-х, на размер наибольшей раковой опухоли простаты. Этот размер прогрессивно уменьшался с годами. По данным Станфордского Университета, размер средней опухоли, найденной при радикальной простатэктомии, уменьшился более, чем в два раза за последние 20 лет, главным образом - благодаря ранней диагностике.

 

Открытие гена PSA3

В начале 90-х, в то время, когда исследование на ПСА стало широко внедряться, олодой молекулярный биолог из Голландии начал последипломную практику в The Brady Urological Institute of Johns Hopkins University. Здесь, в лаборатории William B. Isaacs, Marion Bussemakers выполнил исследования ткани предстательной железы человека, используя технику дифференциального дисплея (нового в то время метода идентификации экспрессии генов в разных тканях, differential display). На протяжении серии экспериментов, была обнаружена матричная РНК, обладающая высокой специфичностью к раку простаты.

Этот не был найден ни в одной из существующих генетических баз данных. Bussemakers назвали новый ген DD3, ссылаясь на его появление на дисплее. Они пришли к выводу, что его “можно было бы использовать для диагностики рака простаты”. В конечном итоге, ген был обнаружен в 53 из 56 образцов ткани рака предстательной железы и отсутствовал в 18 нормальных образцах других тканей организма. Дальнейшие исследования показали, что новый ген является некодирующей РНК, которая может быть картирована в хромосоме 9q21-22 (Рисунок 2).

 

Рисунок 2. DD3 картирован в хромосоме 9q21-22

 

DD3 был изначально описан в 1194 году на Конгрессе Европейского Сообщества Урологической Онкологии и Эндокринологии в Берне, Щвейцария. Дальнейшее исследование PCA-3 выполнялось в лабораториях Jack A. Schalken в Нидерландах. Благодаря пожертвованиям Nijmegen, под руководством которого и проходили эти исследования, была проведена первая клиническая демонстрация специфической экспрессии PCA3, возможности его измерения в моче и значимости его определения. Исследования PCA3 вскоре заинтересовали Yves Fradet из Канады и были продолжены под его эгидой. Прототип анализа мочи, названный uPM3, был изобретен в DiagnoCure. К этому времени номенклатура DD3 была изменена на PCA3.

Почему молекулярные маркеры?

Молекулярную биологию можно определить, как ветвь биологии, сконцентрированную на структуре и функции ДНК, РНК и белков, их роли в передаче генетической информации. Центральным положением молекулярной биологии является то, что информация, закодированная в цепочках ДНК, передается на РНК с помощью процесса транскрипции. РНК действует как матрица (мРНК) для передачи информации на белки через процесс трансляции. «Сообщение», кодированное геном, транслируется в виде белкового продукта. Устанавливая последовательность человеческого генома, молекулярные биологи определяют функцию каждого гена и его белкового продукта. Зная функцию каждого гена необходимо для биотехнологий, которые специализируются на обнаружении молекулярных маркеров и на создании методов лечения различных заболеваний. таким образом, в биологии клетки, ген является фундаментальной единицей хранения и передачи информации. Знать генетический состав биологической единицы – значит знать пути для ее изучения. Сейчас генетическая информация расшифрована.

Анализ на PSA3

Пока PCA3 изучался в лаборатории Isaacs, в Нидерландах ген был перемещен из лаборатории в клиническую практику, благодаря усилиям DiagnoCure. В последних клинических исследованиях из Канады и Австрии, было определено возможное диагностическое значение PCA3. В этих двух исследованиях, более 700 мужчин были подвергнуты биопсии простаты, а затем сдавали мочу после дополнительного пальцевого исследования. В дальнейшем он совершенствовался и в ноябре 2003, Gen-Probe, Inc (Сан-Диего), получила от DiagnoCure эксклюзивные права на диагностику PSA3 по всему миру. Gen-Probe вскоре разработала количественный анализ на PCA3, применив современные разработки молекулярной биологии. При сотрудничестве с Urological Sciences Research Foundation (USRF), в начале 2004 года начались клинические исследования теста Gen-Probe, и на Gordon Research Conference в январе 2005 были доложены их первые результаты. 

PCA3 против PSA

При сравнении сывороточных уровней ПСА и уровня PSA3 в моче, PSA3 оказался более специфичным для рака простаты. В то время, как уровень ПСА сильно менялся под влиянием таких факторов, как ДГПЖ, возраст, воспалительный процесс, травма, использование ингибиторов 5-альфа-редуктазы, предварительная информация не показала влияния этих факторов на уровень PSA3. К примеру, процедуру забора крови на ПСА предписывается производить до пальцевого ректального исследования, т.к. оно влияет на результат анализа и делает его недостоверным. Вместе с тем, сопуствующее ректальное исследование, наоборот, увеличивает информативность PSA3.

Выводы

PCA3, некодирующий участок мРНК, расположенный в 9-й хромосоме, гиперэкспрессирован в клетках рака простаты в сравнении со всеми остальными клетками. Разница в экспрессии значительна, что позволяет определить наличие гена в нуклеарном материале раковых клеток, попавших в мочу после ректального исследования. Таким образом, тест на PCA3 пригоден для использования в качестве высокоспецифичного маркера рака простаты.