Diagnostic significance of CA-62 cancer antigen for early detection and differential diagnosis of non-small cell lung cancer: results of the blind clinical trials

Full Text

Введение

Во многих экономически развитых странах мира рак легкого (РЛ) является самым распространенным онкологическим заболеванием и вносит лидирующий вклад в смертность от всех видов рака, что представляет собой одну из самых актуальных проблем клинической онкологии. В 2020 г. РЛ унес жизни 1 796 144 человек во всем мире, что составило более 18% от всех случаев смерти от рака. Заболеваемость РЛ в мире снижается за последние десятилетия, при этом распространенность выросла – 28,39/100 тыс. населения в 1990 г. против 38,84/100 тыс. населения в 2019 г. [1, 2]. В России в 2020 г. РЛ заболел 47 021 человек [1–3]. Высокая заболеваемость РЛ отражает временной тренд распространенности курения, которое является причиной более 80% случаев данного онкозаболевания [3]. Несмотря на то что основной причиной развития РЛ считается длительное курение, нельзя недооценивать также и эпидемиологические доказательства взаимосвязи возникновения связанного с профессией РЛ и экспозицией к различным канцерогенным материалам (клей, краски, минеральные наполнители, удобрения, вредные газы и пары, древесная или асбестовая пыль), которые используются в строительстве или сельском хозяйстве. Профессиональные болезни органов дыхания (астма, хроническая обструктивная болезнь легких – ХОБЛ, туберкулез, легионеллез и др.) до 10 раз увеличивают риск развития РЛ. Таким образом, в группу риска развития РЛ попадают не только заядлые курильщики, но и шахтеры, химики, сельскохозяйственные работники и строители [4]. Плохой прогноз РЛ связан с тем, что до 70% всех случаев рака легкого выявляется на поздних стадиях, когда отсутствует возможность радикального лечения. К примеру, в России летальность больных в течение 2020 г. с момента установления диагноза злокачественного новообразования (ЗНО) С33, С34 по Международной классификации болезней 10-го пересмотра составила 48,9% [2, 3].

Тем не менее в странах с высоким уровнем дохода в последние годы наблюдается улучшение превентивных мер благодаря широкому внедрению организованных скрининговых программ, которые позволяют выявлять ранние стадии рака [5]. Самым большим препятствием к осуществлению организованного скрининга являются высокая стоимость таких программ и низкая пропускная способность оборудования, которые оказывают существенную финансовую нагрузку на систему здравоохранения [5]. В связи с этим разработка наиболее эффективного и экономически оправданного метода скрининга для раннего выявления этой патологии является актуальной задачей пульмонологии и онкологии.

В последнее время наиболее эффективным методом скрининга РЛ стала низкодозная компьютерная томография (НДКТ) органов грудной клетки, при которой удельный вес ранних стадий РЛ (I–II) возрос до 66–80% [6]. Однако в Российской Федерации метод НДКТ не позволяет широко использовать его в рамках организованного популяционного скрининга из-за ограниченной доступности и пропускной способности компьютерных томографов. Несмотря на обнадеживающие результаты крупных рандомизированных клинических скрининговых исследований с участием более 150 тыс. человек, медицинское сообщество до сих пор обсуждает экономическую обоснованность использования НДКТ для скрининга РЛ. Основные вопросы касаются критериев выбора таргетной популяции для скрининга РЛ, выбора оптимального алгоритма скрининга, дифференциальной диагностики РЛ от других новообразований легкого, проявляющихся появлением очаговых образований в легком на томограмме, и большой доли ложноположительных результатов. При этом использование вспомогательных онкомаркеров (ОМ) может быть полезной стратегией для разрешения описанных выше задач. В зависимости от гистологической структуры РЛ возможно определение следующих биомаркеров: нейронспецифической энолазы (NSE), раково-эмбрионального антигена (CEA), цитокератинового фрагмента (CYFRA 21-1), маркера плоскоклеточного рака (SCC) и СА-125.

В данной статье мы сфокусировали свое внимание на перспективном для этой цели кандидате – высокочувствительном маркере эпителиальных карцином СА-62. Особенностью маркера СА-62 является то, что он представляет собой мезенхимальный N-гликопротеин с разветвленной цепочкой полисахаридов, который экспрессируется на поверхности эпителиальных ЭМП-трансформированных недифференцированных стволовых клеток с самого начала канцерогенеза, что позволяет детектировать его с помощью иммунотеста ИХА-СА-62 на самых ранних стадиях рака, включая карциному in situ¹.

Цель исследования – оценить диагностические характеристики набора реагентов на основе иммунохемилюминесцентного анализа ИХА-СА-62 (РУ №2020/9880) для детекции ранних (Iа–IIв) и распространенных (III a–c) стадий РЛ в рамках двойного слепого клинического исследования (КИ) и рассмотреть возможность применения ракового антигена СА-62 в качестве вспомогательного инструмента НДКТ для принятия решения при диагностировании РЛ у пациентов с наличием подозрительных очагов на томограмме или в качестве инструмента пре-скрининга РЛ до КТ-диагностики для повышения диагностической чувствительности при выявлении ранних (I и II) стадий РЛ.

Материалы и методы

Образцы сыворотки

Все образцы сыворотки крови взяты до начала лечения. В данное исследование включены 304 ослепленных образца сыворотки крови, из них 133 от условно здоровых добровольцев, 30 – от пациентов с ХОБЛ и 141 – от пациентов с гистологически верифицированным НМРЛ. Для определения стадии НМРЛ использовали 8-е издание (2017 г.) Международной классификации стадий злокачественных новообразований TNM [7, 8]. Больные НМРЛ распределены по стадиям заболевания: стадия I (n=44), стадия II (n=23) и стадия III (n=74). Все образцы протестированы двумя независимыми экспертными группами в различных клинических лабораториях. Данное исследование включало в себя 2 группы образцов, полученных из различных источников. Ослепленная 1-я группа состояла из 209 образцов сыворотки: 100 от условно здоровых добровольцев, стадии I (n=44), стадии II (n=23) и стадии IIIа–с (n=42) больных НМРЛ. Часть образцов сыворотки пациентов с ранними стадиями НМРЛ (n=30) из 1-й группы получена из Bio Specimen Вank Precision For Medicine, Inc (США). Большинство образцов сыворотки в этой группе (69%) – от больных с ранними стадиями НМРЛ. Ослепленная 2-я группа состояла из 95 образцов сыворотки, в том числе от условно здоровых добровольцев (n=33), 32 образца – от больных НМРЛ (стадия IIIa–c) и 30 образцов – от больных ХОБЛ, полученных в Institut für Klinische Chemie (Франкфурт, Германия). Большинство больных НМРЛ (54,5%) имели плоскоклеточную карциному, 42% – аденокарциному и 3,5% – крупноклеточную карциному. Средний возраст составил 53 года (95% доверительный интервал – ДИ 44–85) среди условно здоровых добровольцев, 68 лет (95% ДИ 24–93) – среди больных НМРЛ и 66 – у больных ХОБЛ. Все больные относились к европеоидной расе. Большинство больных НМРЛ (84%) выявлены в рамках НДКТ-скрининга, а оставшиеся 16% – после проявления клинических симптомов РЛ. Все образцы сыворотки отделяли центрифугированием (1300g, 10 мин) в SST (Serum-separating tube) – вакуумных пробирках с активатором свертывания и разделительным гелем. После этого все исследуемые образцы сыворотки инактивированы при помощи термообработки (56ºC, 30 мин), с использованием утвержденных санитарных правил и норм СанПиН 3.3686-21 «Санитарно-эпидемиологические требования по профилактике инфекционных болезней» в соответствии с постановлением главного государственного санитарного врача РФ от 28 января 2021 г. №4 (с изменениями на 25 мая 2022 г.). После этого все образцы заморожены при -86°C до их использования.

Одобрение этических норм и согласие на участие

Исследование одобрено Локальным этическим комитетом при ФГАОУ ВО «Первый МГМУ им. И.М. Сеченова» (Сеченовский Университет; протокол №07-17 заседания Локального этического комитета от 13.09.2017). Все пациенты, включенные в исследование, подписали добровольное информированное согласие на участие в исследовании; сбор биологического материала и клинических данных проводили в соответствии со стандартным утвержденным протоколом ФГАОУ ВО «Первый МГМУ им. И.М. Сеченова» (Сеченовский Университет).

Дизайн КИ

Двойное слепое КИ с использованием образцов сыворотки пациентов с гистологически подтвержденным диагнозом НМРЛ проведено во ФГАОУ ВО «Первый МГМУ им. И.М. Сеченова» (Сеченовский Университет) и в научно-исследовательской лаборатории в Сколково. В ходе проведения исследования группа врачей-исследователей ФГАОУ ВО «Первый МГМУ им. И.М. Сеченова» (Сеченовский Университет) не знала идентификацию образцов до выполнения анализа данных. Ослепление проводили специалисты внешней независимой медицинской лаборатории, аккредитованной Федеральной службой по надзору в сфере здравоохранения РФ. Такой дизайн исследования обеспечивает высокий уровень достоверности и позволяет избежать какой-либо предвзятости. В результате группа независимых экспертов раскрыла идентификацию образцов только после завершения количественных измерений.

Статистическая обработка

Статистическую обработку полученных результатов измерений, анализ ROC-кривых, измерение площади под кривой (AUC), расчет диагностических характеристик теста (чувствительность – Sen, специфичность – Sp, положительная предиктивная величина – PPV, отрицательная предиктивная величина – NPV и точность теста – Accuracy) для выявления ранних стадий НМРЛ проводили с помощью программы MedCalc (MedCalc Software Ltd., Бельгия). Результаты считали статистически значимыми при p<0,05.

Количественное измерение уровня ОМ

Сывороточный уровень ОМ анализировали после постановки диагноза и до назначения лечения. Для сравнения всех исследуемых образцов в рамках слепых КИ количественное измерение уровня широко известных ОМ проводили с использованием наборов реагентов ELECSYS СА-125, ELECSYS СА 19-9, ELECSYS CYFRА 21-1, и ELECSYS SCC (COBAS, Roche Diagnostics GmbH, Германия, ЕС) на многорежимном иммуноанализаторе MODULAR ANALYTICS E170 Elecsys (COBAS, Roche Diagnostics GmbH, Германия, ЕС) в режиме электрохемилюминесценции. Количественное измерение уровня РЭА (CEA), СА 15–3 и NSE проводили с применением ИФА-наборов реагентов СА15-3-ИФА-БЕСТ, РЭА-ИФА-БЕСТ, NSE-ИФА-БЕСТ (АО «ВЕКТОР-БЕСТ», Новосибирск, Россия) на ридере Tecan Spark (Германия, ЕС). Сывороточный уровень ракового антигена СА-62 измеряли с использованием хемилюминесцентного набора реагентов ИХА-СА-62 (РУ, ООО Джейвис Диагностикс, Россия) на ридере Tecan Spark (Германия, ЕС).

Результаты

В рамках слепого КИ проведено сравнение диагностических характеристик маркеров СА-62, РЭА (CEA), СА 15-3, NSE, СА-125, СА 19-9, CYFRA 21-1 и SCC на 304 образцах сыворотки пациентов, включая 141 образец от пациентов с НМРЛ (стадии I–III), 133 образца от условно здоровых добровольцев и 30 образцов от больных ХОБЛ. Среди больных НМРЛ 48% имели ранние стадии заболевания, в то время как 52% составляли больные с распространенными стадиями РЛ. В табл. 1 приведена описательная статистика исследованных образцов от пациентов с НМРЛ (включая распределение по стадиям), от условно здоровых добровольцев и от больных ХОБЛ, медианные и средние (SD, ДИ 95%) значения уровней исследованных ОМ. У большинства (83%) пациентов с ХОБЛ медиана концентрации маркера СА-62 и РЭА составила 2606 Ед/мл и 2,3 нг/мл соответственно. Эти показатели находятся на том же уровне, что и у условно здоровых добровольцев (2664 Ед/мл для СА-62 и 2,4 нг/мл для РЭА). Лишь у 3% образцов из группы ХОБЛ (4/30) и условно здоровых добровольцев (1/133) установлен незначительно повышенный уровень СА-62 при стандартной пороговой величине 5 тыс. Ед/мл (специфичность теста – 97%). Для раково-эмбрионального антигена (CEA) только у 6% образцов с ХОБЛ уровень маркера оказался незначительно повышен (при использовании пороговой величины 5 нг/мл). В то же самое время для всех остальных исследованных маркеров медианы показателей среди условно здоровых добровольцев (n=133) и больных ХОБЛ (n=30) находились в одном диапазоне с показателями пациентов с ранними стадиями НМРЛ.

 

Таблица 1. Описательная статистика значений маркеров в исследованных образцах Table 1. Descriptive statistics of marker values in the studied samples
Маркер	Диагноз	ХОБЛ	Условно здоровые	НМРЛ	НМРЛ, стадия I	НМРЛ, стадия II	НМРЛ, стадия III
	Количество	30	133	141	44	23	74
СА-62	Ср/Медиана	3808/4016	2652/2667	11 178/10 967	12 745/12 822	11 261/8772	10 220/10 390
	95% ДИ	От 3410 до 4206	От 2479 до 2824	От 10 423 до 11 932	От 11 064 до 14 425	От 8780 до 13 741	От 9522 до 10 917
CEA	Ср/Медиана	2,49/2,25	2,4/2,2	17,61/4,6	4,48/3,7	10,73/5,2	27,55/5,1
	95% ДИ	От 2,07 до 2,9	От 2,21 до 2,59	От 5,8 до 29,4	От 3,56 до 5,41	От 4,36 до 17,1	От 5,26 до 49,8
CYFRA 21-1	Ср/Медиана	2,10/2,05	1,61/1,5	3,76/2,8	1,91/1,95	2,80/1,9	5,15/4,35
	95% ДИ	От 1,82 до 2,39	От 1,472 до 1,746	От 3,233 до 4,278	От 1,666 до 2,161	От 1,488 до 4,115	От 4,364 до 5,929
NSE	Ср/Медиана	18,7/21	12,0/12,0	15,8/14,0	8,9/8,0	11,61/11,1	21,2/22,4
	95% ДИ	От 15,8 до 21,5	От 10,7 до 13,3	От 13,9 до 17,6	От 6,7 до 11,2	От 7,6 до 15,6	От 18,8 до 23,6
SCC	Ср/Медиана	1,32/1,2	0,93/1,0	2,2/1,4	0,98/0,9	2,31/1,1	2,8/1,7
	95% ДИ	От 1,15 до 1,5	От 0,8 до 1,0	От 1,42 до 2,9	От 0,83 до 1,1	От -0,22 до 4,8	От 1,63 до 4,0

 

Использование более высокой пороговой величины (5600 Ед/мл) для маркера СА-62 позволило повысить специфичность теста до 100% при выявлении НМРЛ с сохранением высокой 89% чувствительности.

Уровень экспрессии ОМ РЭА (4,2–5,1 нг/мл), СА 15-3 (17–27 Ед/мл), СА-125 (21–28 Ед/мл), NSE (8–22 нг/мл), СА 19-9 (12–37 Ед/мл), CYFRА 21-1 (1,9–4,35 нг/мл) и SCC (0,9–1,7 нг/мл) у больных НМРЛ коррелирует с литературными данными для ранних (I, II) и поздних стадий немелкоклеточного РЛ [9]. Сравнительный анализ результатов измерений ОМ РЭА, СА 15-3, СА-125, NSE, СА 19-9, CYFRА 21-1, SCC и CA-62 в сыворотке 141 больного НМРЛ достоверно показал, что уровень ракового антигена СА-62 значительно повышен (10 967 Ед/мл) у 136/141 (96,4%) больного НМРЛ по сравнению с другими ОМ: 48,2% РЭА, 44% CYFRА 21-1, 22% СА-125, 19% СА 15-3, 18,4% SCC, 10% СА 19-9 и 9,2% NSE. В отличие от всех исследованных в данной работе ОМ гликопротеин СА-62 продемонстрировал самый высокий уровень экспрессии на стадии I НМРЛ (12745 Ед/мл), который оставался очень высоким на более распространенных стадиях онкозаболевания: стадия II (11261 Ед/мл) и стадия III (10220 Ед/мл). Используя рекомендованные производителями иммунотестов стандартные пороговые величины для ECLIA Elecsys СА-125, СА 19-9, CYFRА 21-1 и SCC, СА15-3-ИФА-БЕСТ, РЭА-ИФА-БЕСТ, NSE-ИФА-БЕСТ и ИХА-СА-62, рассчитаны их диагностические характеристики для всех стадий НМРЛ (I–III), представленные в табл. 2.

 

Таблица 2. Полученные диагностические характеристики различных маркеров Table 2. Diagnostic characteristics of different markers
Маркер	Порог	Sen	Sp	PPV, %	NPV, %	Accuracy, %
CEA	>5 нг/мл	68/141 (48,2%)	153/163 (93,8%)	84,5	65,2	72,7
CA-62	>5000 Ед/мл	136/141 (96,4%)	158/163 (97%)	96,4	96,3	96,7
СА-62	>5600 Ед/мл	126/141 (89%)	163/163 (100%)	100	90,5	95,1
NSE	>25 нг/мл	13/141 (9,2%)	156/163 (96%)	68,4	26,7	55,6
SCC	>2 нг/мл	26/141 (18,4%)	160/163 (98%)	89,6	58,2	61,2
CYFRA 21-1	>3,3 нг/мл	62/141 (44%)	156/163 (96%)	91,2	66,4	72
ProGRP	>50 пг/мл	10/141 (7,1%)	155/163 (95%)	55,5	54,2	54,3
CA-125	>35 Ед/мл	31/141 (22%)	158/163 (97%)	86,1	58,9	62,2
CA 15-3	>30 Ед/мл	27/141 (19%)	161/163 (98%)	93,0	58,5	61,8

 

На рис. 1 представлены доли исследованных образцов сыворотки с повышенным уровнем маркеров среди больных с ранними (n=67) и поздними стадиями НМРЛ (n=74), условно здоровых добровольцев и больных ХОБЛ (n=163). Сравнение чувствительности исследованных ОМ при выявлении ранних стадий (I и II) НМРЛ выявило самую большую чувствительность (92%) для маркера СА-62 (см. рис. 1) по сравнению с РЭА, CYFRА 21-1 и SCC, которые уже используются в диагностике и мониторинге РЛ [10]. На местно-распространенной IIIa–c стадии с поражением бифуркационных лимфатических узлов или лимфоузлов средостения чувствительность маркеров убывает в следующем порядке: СА-62 (100%)<CYFRA 21-1 (75%)<РЭА (55%)<CA-125 (36%)<CА 15-3 (35%)<SCC (28%)<NSE (24%)<CA 19-9 (20%). В когорте пациентов с ХОБЛ использование рекомендованных пороговых величин для каждого ОМ выявило незначительное количество ложноположительных результатов: от 1,2% для СА 15-3 до 5,5% для РЭА (см. рис. 1).

 

Рис. 1. Доля образцов сыворотки с повышенным уровнем маркеров в группах анализа.

 

Сравнительный анализ ROC-кривых ОМ РЭА, CYFRA 21-1, SCC и CA-62 для всей когорты НМРЛ против всех условно здоровых добровольцев и больных ХОБЛ (рис. 2) показал достоверное различие в значениях AUC между СА-62 (AUC=0,981) и другими маркерами (разность площадей AUC=0,21–0,7) для всей когорты больных: РЭА (AUC=0,84)>CYFRA 21-1 (AUC=0,753)>SCC (AUC=0,682).

 

Рис. 2. Сравнение ROC-кривых маркеров РЭА, CYFRА 21-1, SCC и CA-62 для всех стадий НМРЛ против всех условно здоровых людей и больных ХОБЛ.

 

Наилучшие диагностические показатели чувствительности и специфичности раннего РЛ наблюдались для СА-62 и РЭА. Среди исследованных нами маркеров способность к дифференцированию ранних стадий НМРЛ от когорты больных ХОБЛ и здоровых людей наиболее заметна для маркера СА-62 (AUC=0,973) с диагностической чувствительностью 89% при 97% специфичности (рис. 3, табл. 3). Этот вывод подтверждает, что N-гликопротеин СА-62 обладает наибольшей точностью (96%) при выявлении самых ранних стадий НМРЛ у бессимптомных пациентов. У пациентов с подозрительным очагом на томограмме использование маркера СА-62 позволило улучшить диагностирование НМРЛ: Sen – 96%, Sp – 87%, PPV – 97%, NPV – 81%, точность теста – 94%.

 

Рис. 3. Сравнение ROC-кривых маркеров РЭА, CYFRА 21-1, SCC и CA-62 ранних стадий НМРЛ против больных ХОБЛ.

 

Таблица 3. Диагностическая чувствительность маркеров по стадиям НМРЛ Table 3. Diagnostic sensitivity of markers by NSCLC stages
НМРЛ	CEA, нг/мл (%)	NSE, нг/мл (%)	SCC, нг/мл (%)	CYFRA 21-1, нг/мл (%)	CA-62, Ед/мл (%)	CA-125, Ед/мл (%)	CA 15-3, Ед/мл (%)	CA-62, CEA, CYFRA 21-1
Стадия I	10/44 (22,7)	1/44 (2,2)	2/44 (4,5)	1/44 (2,2)	40/44 (91)	0/44 (0)	0/44 (0)	39/44 (89%)
Стадия II	15/23 (65,2)	2/23 (8,7)	3/23 (13)	5/23 (22)	22/23 (95,6)	2/23 (8,6)	1/23 (4,3)	20/23 (87%)
Стадия III	42/74 (56,7)	18/74 (24,3)	21/74 (28,4)	56/72 (76)	74/74 (100)	27/74 (36,5)	23/74 (31)	72/74 (98%)

 

Площади под ROC-кривой для маркеров CYFRA 21-1 (AUC=0,598) и SCC (AUC=0,517) незначительны, что означает, что сами по себе они не обладают достаточной чувствительностью и специфичностью для диагностирования бессимптомного РЛ. Однако добавление фрагмента цитокератина 19 CYFRA 21-1 к панели СА-62 и РЭА позволяет максимально улучшить специфичность за счет исключения ложноположительных результатов, что значительно повышает диагностическую значимость панели ОМ (СА-62, РЭА и CYFRA 21-1): 100% специфичность, 93% чувствительность, 100% PPV, 94% NPV и 94% точность теста (см. табл. 3).

Сравнение ROC-кривых маркеров РЭА, CYFRА 21-1, SCC и CA-62 для всех стадий НМРЛ против больных ХОБЛ приведено в рис. 4.

 

Рис. 4. Сравнение ROC-кривых маркеров РЭА, CYFRА 21-1, SCC и CA-62 для всех стадий НМРЛ против больных ХОБЛ.

 

Сравнительный анализ представленных данных по различным маркерам и их панелям (табл. 4), используемым в диагностике РЛ, показал, что гликопротеин СА-62 и его комбинации с другими маркерами обладают наиболее высокими значениями прогностической ценности положительного результата PPV и NPV по сравнению с имеющимися лабораторно-диагностическими методами оценки ЗНО легкого.

 

Таблица 4. Сравнение диагностических показателей различных маркеров и их панелей, используемых в диагностике НМРЛ Table 4. Comparison of diagnostic characteristics of different markers and their panels used in NSCLC diagnosis
Маркер или панель маркеров	N пациентов	Sen, %	Sp, %	PPV, %	NPV, %	Точность теста, %
CEA, CYFRA 21-1 и SCC [16]	802 РЛ (472 НМРЛ)	82	92	98,3	51,8	67,5
СЕА и CYFRA 21-1 [10]	892 пациента (655 НМРЛ)	33	95	47,4 (prevalence = 12%)	34	49
СА 125, СA 19-9, СА 15-3 и TAG-72.3 [17]	802 РЛ (417 НМРЛ)	81,6	93,3	98,3	51,8	83,6 (стадия I–III)
СЕА, СА 15-3, SCC, CYFRA 21-1, NSE и ProGRP [16]	3144 РЛ	88,5	82	83,7	87,3	85,8
	908 НМРЛ	87,1	82	85,3	84,1	85,5
CEA, CYFRA 21-1, SCC, NSE, ProGRP и CA-125 [10]	2097 пациентов (1048 НМРЛ)	87,12	64,6	93,5	46	83,8
CEA и OPN [13]	200 пациентов (80 НМРЛ)	87,5	86,7	79	91	86
СЕА и DKK1 [9]		92,5	76,7	72,5	93,5	83
Сигнатура аутоиммунных антител против антигенов (p53, NY-ESO-1, CAGE, GBU4-5, Annexin I и SOX2) [14]	776	40	82	7	97,6	80
(p53, NY-ESO-1, CAGE, GBU4-5, SOX2, HuD и MAGE A4) [18]	836	47	90	10	98,7	89
MSC-подход на основе сигнатуры микро-РНК [15]	225	87	81	27	99	80
СА-62*	304	96	97	96,4	96,3	96,7
РЭА, СА-62 и CYFRA 21-1*	304	93	100	100	94	94
*Результаты слепого КИ.

 

Обсуждение

В данной статье мы оценивали диагностические показатели набора реагентов ИХА-СА-62 для выявления ранних (I–II) и поздних стадий РЛ по сравнению с другими ОМ (РЭА, СА-125, CA15-3, SCC, CYFRA 21-1, NSE и СА 19-9) в когорте из 304 пациентов.

В последнее время наиболее эффективным методом скрининга РЛ стала НДКТ, которая позволяет выявлять около 57% ранних стадий в отличие от рентгенографии грудной клетки (39%) [1, 6]. Результаты National Lung Screening Trial (NLST), проведенного в США в 2011 г., которое включало в себя три последовательных НДКТ-исследования более 53 тыс. человек, продемонстрировало обусловленное НДКТ снижение на 20% смертности от РЛ и на 7% общей смертности.

В рамках пилотного проекта «Низкодозная компьютерная томография органов грудной клетки – скрининг рака легкого», который проводился в 10 городских поликлиниках Москвы с 2017 по 2019 г., сделано свыше 11,5 тыс. НДКТ, по результатам которых 376 человек направлены к онкологу и выявлено 308 верифицированных случаев РЛ [9]. Впервые в РФ по результатам скрининговой программы определено необходимое количество НДКТ-исследований бессимптомных пациентов в группе риска для выявления одного верифицированного случая РЛ (36) и одного случая РЛ на ранних (I–II) стадиях (90) за 2 года скрининга [11]. В результате проведения НДКТ-скрининга удельный вес ранних стадий (I–II) РЛ вырос на 37,5%: с 28,5 до 52% после 1 НДКТ и до 66% после 2 НДКТ. Согласно данным Минздрава России пилотный проект по скринингу РЛ в Москве, как и международные рандомизированные КИ, показал эффективность НДКТ-метода при снижении смертности от РЛ на 23% на первом году скрининга. Без скрининга смертность от РЛ составляла 52%, а при скрининге – 29%. Однако предотвращение смерти 1 человека от РЛ вызывает необходимость проведения 320 НДКТ-исследований [11].

Несмотря на очевидные достоинства НДКТ-скрининга, он имеет и серьезные недостатки. Авторы [12] оценили распространенность доклинического НДКТ и положительную предиктивную величину PPV НДКТ-диагностики, которая оказалась довольно низкой (ниже 20%) для всех определенных целевых групп заядлых курильщиков в соответствии с возрастом и историей курения. Глобальная гипердиагностика РЛ в рамках скрининга также является большой проблемой, которая, по оценкам различных исследований, составляет от 18 до 67% [11]. В РФ метод НДКТ не позволяет широко использовать его в рамках организованного популяционного скрининга в связи с ограниченной доступностью и пропускной способностью НДКТ-томографов. Особенно проблема доступности низкодозных компьютерных томографов касается отдаленных регионов России, в том числе сельских местностей и небольших городов.

Кроме НДКТ для мониторинга лечения больных РЛ и наблюдения за их состоянием по достижении ремиссии широкое применение нашло использование ОМ как для оценки эффективности проводимой химиотерапии, так и для выявления рецидива заболевания и динамического наблюдения за пролеченными больными РЛ [9, 10, 13–17]. Примерами таких маркеров являются РЭА, NSE, SCC, CYFRA-21 и СА-125, однако все эти биомаркеры имеют низкую чувствительность, которая не позволяет выявлять достоверную прямую зависимость между прогрессированием заболевания и уровнем их экспрессии. Ограничение на использование ОМ для диагностики РЛ связано с их низкой чувствительностью (15–40%) при выявлении ранних стадий онкозаболевания [14, 16].

Результаты КИ, описанные в данной статье, демонстрируют наиболее значимые диагностические показатели с использованием карцином-специфического маркера СА-62 для выявления НМРЛ (стадии I–III): чувствительность – 96% при 97% специфичности по сравнению с показателями других исследованных нами ОМ или их комбинаций, описанных в литературе (см. табл. 4). Наилучшие показатели чувствительности при выявлении ранних стадий (I и II) НМРЛ наблюдали для СА-62 (92%) среди всех исследованных ОМ: РЭА (37%), CYFRА 21-1 (9%), SCC (9%), NSE (4,5%), СА-125 (3%), СА 15-3 (1,5%) и CA 19-9 (1%); см. рис. 1. В исследовании использовали пороговые величины, рекомендованные производителями иммунотестов: 5 нг/мл для РЭА, 5 тыс. Ед/мл для СА-62, 35 Ед/мл для СА-125, 2,4 нг/мл для SCC, 25 нг/мл для NSE, 3,3 нг/мл для CYFRА 21-1, 30 Ед/мл для СА 15-3. Использование повышенной пороговой величины маркера СА-62 (5600 Ед/мл) позволило добиться устранения ложноположительных результатов, высокого уровня специфичности (100%) при 89% чувствительности и высокой PPV – 96%, необходимых для клинического выявления ранних стадий РЛ. Другой подход к устранению ложноположительных результатов заключается в комбинировании ракового антигена СА-62 с маркерами РЭА и CYFRA 21-1. Полученные нами результаты показывают, что при комбинации двух различных N- и O-гликопротеинов с цитокератиновым фрагментом 19 (CEA, СА-62 и CYFRA 21-1) удается достичь 100% специфичности, 93% чувствительности, 100% PPV, 94% NPV и 94% точности. Дополнительной оценкой эффективности применения маркеров является расчет коэффициента каппа (k), который показывает, насколько один диагностический тест согласуется с другим методом оценки, принятым за истинное суждение [18]. Согласие между двумя методами оценки считается плохим, если 0<k<0,20, и хорошим, если k>0,81. В случае оценки эффективности выявления больных НМРЛ из общей когорты пациентов значения этих коэффициентов распределились следующим образом: СА-62 – 0,92, CYFRA 21-1 – 0,44, CEA – 0,43 и SCC – 0,19. Аналогичные результаты получены при оценке критериев согласия в когорте пациентов с ранними стадиями НМРЛ: СА-62 – 0,88, CYFRA 21-1 – 0,09, CEA – 0,37, SCC – 0,09. Таким образом, из всей панели маркеров только маркер эпителиальных карцином СА-62 показывает высокий уровень корреляции с гистологией с точки зрения определения злокачественного процесса на фоне неоднозначной картины НДКТ.

Важно отметить, что в отличие от муцинов и других ОМ, которые экспрессируются пропорционально росту опухоли, маркер эпителиальных карцином СА-62 обладает очень высокой чувствительностью (91–96,4%) на самых ранних стадиях НМРЛ (см. рис. 2), что, несомненно, является его большим преимуществом перед другими ОМ. Уникальная особенность сильно гликозилированного N-гликопротеина СА-62 заключается в том, что он экспрессируется в большом количестве на клеточной мембране перерожденных малигнизированных стволовых клеток с самого начала канцерогенеза, задолго до появления клинических симптомов*. Чувствительность, специфичность, PPV, NPV и точность ИХА-СА-62 теста для всей когорты больных НМРЛ являлись высокими и составили 96, 97, 96,4, 96,3 и 96,7%, что превышает суммарные показатели других ОМ и их панелей, представленных в табл. 4, которые в настоящее время используются в диагностике РЛ. Таким образом, использование маркера СА-62 в качестве инструмента для дифференциальной компьютерно- томографической диагностики РЛ у пациентов с характерными изменениями на томограмме позволит улучшить интерпретацию визуализируемого локализованного очага, исключить ложноположительные результаты и повысить точность выявления ранних стадий РЛ.

Другие методы диагностики РЛ имеют либо низкую чувствительность – от 25–40 до 80% в зависимости от стадии заболевания, либо низкую специфичность или недостаточные показатели PPV и NPV. Как показали исследования группы R. Molina и соавт. [16], успешные комбинации ОМ обладают достаточной диагностической чувствительностью для выявления РЛ. Проведенные авторами КИ на 802 пациентах показали, что использование комбинации нескольких известных маркеров (CEA, CYFRA 21-1 и SCC) для НМРЛ и (прогастрин-рилизинг пептид – ProGRP, NSE, CEA или CYFRA 21-1) для МРЛ позволяет достигать Sen 80% у больных РЛ при Sp 92% на стадии I–III РЛ. Исследования K. Okamura и соавт. [10] подтвердили высокую диагностическую ценность ОМ CEA и CYFRA 21-1 для дифференцирования 655 пациентов с первичным РЛ от 237 больных ХОБЛ. Чувствительность и специфичность РЭА (CEA) для диагностики РЛ составили 69 и 68% соответственно по сравнению с 43% для CYFRA 21-1 при Sp 89%. Комбинированное использование этих двух маркеров выявило более значимую положительную предиктивную величину PPV 87,3% по сравнению с индивидуальными ОМ при Sen 33% и Sp 95% для РЛ при коэффициенте распространенности 51% пациентов из группы риска. Более поздние исследования группы R. Molina и соавт. [17] идентифицировали шесть сывороточных ОМ (CEA, СА 15-3, SCC, CYFRA 21-1, NSE и ProGRP), которые ассоциированы с гистологическими подтипами РЛ: НМРЛ и МРЛ. Авторы показали, что комбинированное использование 6 описанных выше ОМ продемонстрировало лучшие диагностические показатели для выявления НМРЛ по сравнению с индивидуальными характеристиками ОМ: лучшую чувствительность, специфичность, PPV и NPV (87,1, 82, 85,3 и 84,3% соответственно). Представленные в табл. 4 панели ОМ, используемых в диагностике РЛ, апробированы на более распространенных стадиях (II–IV) в отличие от проведенного нами КИ. Различные группы авторов также исследовали и другие комбинации ОМ СА-125, СА 19-9 и CEA [10] или СА-125, СА 19-9 и TAG-72.3 [14] для диагностики РЛ. Эти маркеры показали гораздо более низкий диапазон чувствительности, причем только некоторые из них (СА-125 и TAG-72.3) имеют повышенный уровень при НМРЛ (см. табл. 4). J. Sun и соавт. [13] исследовали другую интересную комбинацию ОМ для диагностики НМРЛ: CEA, секреторный сиалопротеин остеопонтин (OPN) и секретируемый белок Dickkopf-1 (DKK1), которые показали многообещающие результаты. Чувствительность и специфичность комбинации CEA и OPN для НМРЛ (AUC=0,920; 95% ДИ 0,875–0,964) – 87,5 и 86,67% соответственно. Площадь под ROC-кривой диагностики CEA и DKK1 для НМРЛ составила AUC=0,912 (95% ДИ 0,866–0,958) при чувствительности и специфичности 92,5 и 76,67% соответственно. За последние 5 лет накопилось значительное количество данных по другим перспективным маркерам для диагностики РЛ: аутоиммунным антителам [9] и микро-РНК [12].

Таким образом, результаты проведенных исследований подтверждают, что комбинированное использование ОМ может быть полезной стратегией для улучшения комплексной оценки риска наличия РЛ. Снижение доли ложно- положительных результатов первоначальных НДКТ-исследований, так же, как и снижение гипердиагностики РЛ с использованием более эффективной оценки агрессивности опухоли, представляет важную и пока не достигнутую клиническую задачу.

Заключение

Полученные в данном КИ результаты продемонстрировали перспективность использования маркера СА-62 в качестве эффективного метода пре-скрининга РЛ до компьютерно-томографической диагностики. Такой подход позволит повысить диагностическую чувствительность выявления ранних (I и II) стадий РЛ.

Последовательное использование инструментального метода НДКТ-диагностики для визуальной детекции новообразований легкого и in vitro диагностического метода ИХА-СА-62 может значительно улучшить существующий НДКТ-скрининг РЛ. Полученные нами результаты показывают, что кроме СА-62 комбинация СА-62, CEA и CYFRA 21-1 представляет собой достоверную панель ОМ для диагностики РЛ в дополнение к КТ в группе высокого риска. В рамках проведенного двойного слепого КИ сделаны следующие выводы:

В отличие от других ОМ CEA, СА 15-3, СА-125, NSE, СА 19-9, CYFRА 21-1, SCC, которые экспрессируются пропорционально росту опухоли, использование высокочувствительного маркера эпителиальных карцином СА-62 для выявления ранних стадий РЛ (Ia–IIb) показало самые высокие диагностические показатели: чувствительность – 92,5%, специфичность – 96,3%, PPV – 91%, NPV – 97%, точность выявления РЛ при биопсии – 95%.

Сравнительный анализ результатов измерений различных ОМ в сыворотке всей когорты 141 больного НМРЛ (I–III) достоверно показал, что уровень ракового антигена СА-62 значительно повышен у 136/141 (96,4%) больного НМРЛ при 97% специфичности, PPV – 96,4%, NPV – 96,3% по сравнению с другими ОМ: 48,2% CEA, 44% CYFRА 21-1, 22% СА-125, 19% СА 15-3, 18,4% SCC, 10% СА 19-9 и 9,2% NSE, которые часто «пропускают» ранние стадии РЛ.

Для повышения специфичности компьютерно-томографической диагностики РЛ у пациентов с наличием подозрительного очага на томограмме использование карцином-специфического (Sp – 96%) маркера СА-62 позволит улучшить интерпретацию визуализируемого локализованного очага и повысить точность выявления ранних стадий РЛ до 94%, что должно привести к назначению своевременного лечения и к увеличению выживаемости пациентов.

В перспективе добавление карцином-специфического маркера СА-62 в текущую используемую систему оценки риска наличия РЛ в качестве пре-скрининга НДКТ сможет повысить качество выявления раннего РЛ за счет снижения ложноположительных результатов. Это поможет значительно снизить число пациентов, которым будет необходимо проведение НДКТ, что позволит полностью вписать такой алгоритм скрининга в пропускную способность компьютерно-томографической диагностики и снизить лучевую нагрузку на организм при организованном скрининге.

Таким образом, внедрение теста СА-62 в систему здравоохранения до проведения компьютерно-томографической диагностики заболеваний легкого может снизить общую стоимость программ скрининга РЛ. Особенно это может быть актуально для жителей удаленных регионов РФ, где доступ к выполнению НДКТ-диагностики ограничен.

В связи с этим представляется важным оценить эффективность теста ИХА-СА-62 в конкретных клинических применениях, например в контексте пилотной программы скрининга пациентов группы риска (возраст – старше 50 лет, заядлый курильщик) для достоверного выявления ранних стадий РЛ. Эти исследования потенциально могут дать представление о полезности биомаркера СА-62 в качестве теста 1-й линии для отбора субъектов в группу повышенного риска наличия РЛ, которым необходимо проводить дальнейшую НДКТ-диагностику, потенциально избегая радиологического воздействия на лиц из группы низкого риска РЛ с отрицательным тестом.

Также представляется продуктивным проведение клинической апробации на группе пациентов с подозрительными изменениями на томограмме легких по выработке рабочего алгоритма дифференциальной диагностики на этапе постановки диагноза с использованием маркера СА-62. Снижение доли ложноположительных результатов, полученных при последовательном использовании НДКТ-сканирования и анализа ИХА-СА-62 имеет большое клиническое значение в контексте улучшения НДКТ-диагностики и снижения потенциальных возможных побочных эффектов, связанных с повторными исследованиями КТ или другими ненужными инвазивными диагностическими вмешательствами.

Раскрытие интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Disclosure of interest. The authors declare that they have no competing interests.

Вклад авторов. Авторы декларируют соответствие своего авторства международным критериям ICMJE. Все авторы в равной степени участвовали в подготовке публикации: разработка концепции статьи, получение и анализ фактических данных, написание и редактирование текста статьи, проверка и утверждение текста статьи.

Authors’ contribution. The authors declare the compliance of their authorship according to the international ICMJE criteria. All authors made a substantial contribution to the conception of the work, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the work, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the work.

Источник финансирования. Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках государственной поддержки создания и развития научного центра мирового уровня «Цифровой биодизайн и персонализированное здравоохранение» №075-15-2022-304.

Funding source. This work was financed by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation within the framework of state support for the creation and development of World-Class Research Centers "Digital biodesign and personalized healthcare" №075-15-2022-304.

Информированное согласие на публикацию. Пациенты подписали форму добровольного информированного согласия на публикацию медицинской информации.

Consent for publication. Written consent was obtained from the patients for publication of relevant medical information and all of accompanying images within the manuscript.

Соответствие принципам этики. Протокол исследования был одобрен локальным этическим комитетом ФГАОУ ВО «Первый МГМУ им. И.М. Сеченова» (Сеченовский Университет; протокол №07-17 от 13.09.2017). Одобрение и процедуру проведения протокола получали по принципам Хельсинкской конвенции.

Ethics approval. The study was approved by the local ethics committee of Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University); protocol №07-17 dated 13.09.2017. The approval and procedure for the protocol were obtained in accordance with the principles of the Helsinki Convention.

 

¹Cherkasova JR, Tsurkan SA, Kondratiev VB, Moro-Vidal R. Cancer antigen for early cancer detection. Patent RU2020114411A, WO2021215955A1 (2021).

About the authors

Janneta R. Tcherkassova

JVS Diagnostics LLC

Email: janneta_tcherkassova@yahoo.com
ORCID iD: 0000-0002-9074-7233
SPIN-code: 4166-2280
Scopus Author ID: 51162065700

Cand. Sci. (Chem.), JVS Diagnostics LLC

Russian Federation, Moscow

Anna I. Prostyakova

Shemyakin and Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry

Author for correspondence.
Email: prostyakova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-5922-6600
SPIN-code: 6625-0507
Scopus Author ID: 29567590900
ResearcherId: H-5123-2016

Cand. Sci. (Chem.), Shemyakin and Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry

Russian Federation, Moscow

Sergei A. Tsurkan

JVS Diagnostics LLC

Email: sergeitsurkan@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-0030-1802
SPIN-code: 5645-2279
Scopus Author ID: 947434

Cand. Sci. (Pharmaceut.), JVS Diagnostics LLC

Russian Federation, Moscow

Nikolai V. Suganov

JVS Diagnostics LLC

Email: nickol699@gmail.com
SPIN-code: 5359-8202
Scopus Author ID: 1015756

Surgeon, Medical advisor at JVS Diagnostics LLC

Russian Federation, Moscow

Alexander M. Boroda

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: boroda_a_m@staff.sechenov.ru
ORCID iD: 0000-0002-4196-6042
Scopus Author ID: 56485884100

Res. Officer, Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Russian Federation, Moscow

Angelina V. Zhilenkova

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: zhilenkova_a_v@staff.sechenov.ru
ORCID iD: 0000-0002-0060-2197

Res. Assist., Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Moscow

Juliya N. Pirogova

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: pirogova_yu_n@staff.sechenov.ru

Res. Assist., Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Moscow

Zaiana D. Sangadzhieva

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: sangadzhieva_z_d@staff.sechenov.ru
ORCID iD: 0000-0003-0780-5277
ResearcherId: HDM-7418-2022

Res. Assist., Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Russian Federation, Moscow

Aleksandr S. Rusanov

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: rusanov_a_s@staff.sechenov.ru
SPIN-code: 4785-2353
Scopus Author ID: 1128527

Res. Assist., Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Russian Federation, Moscow

Aleksandr A. Rozhkov

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: rozhkov_a_a@staff.sechenov.ru
ORCID iD: 0000-0002-6520-3031

Res. Assist., Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Russian Federation, Moscow

Anastasia S. Fatyanova

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: prostyakova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-5004-8307
SPIN-code: 2673-4625

Assoc. Prof., Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Russian Federation, Moscow

Natalia M. Nikitina

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: nikitina_n_m@staff.sechenov.ru

Res. Assist., Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Russian Federation, Moscow

Nikolay N. Bagmet

Petrovsky National Research Centre of Surgery

Email: bagmetn@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8325-4409

D. Sci. (Med.), Petrovsky National Research Centre of Surgery

Russian Federation, Moscow

Marina I. Sekacheva

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: sekacheva_m_i@staff.sechenov.ru
ORCID iD: 0000-0003-0015-7094
SPIN-code: 4801-3742
Scopus Author ID: 24342526600
ResearcherId: AAP-7426-2020

D. Sci. (Med.), Prof., Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Russian Federation, Moscow

References

Supplementary files