Molekulare Diagnose von Prostatakrebs

Die Geschichte der Biomarkerdiagnostik des Prostatakrebses (PC) umfasst ein Dreivierteljahrhundert. In ihren Studien stellten AB Gutman et al. (1938) einen signifikanten Anstieg der Aktivität der sauren Phosphatase im Blutserum von Männern mit PC-Metastasen fest. Später wurde eine genauere Methode zur Bestimmung der prostataspezifischen Subfraktion der sauren Phosphatase (PAP) entwickelt. Trotz der geringen Sensitivität und Spezifität (ein Anstieg der PAP ging in 70–80 % der Fälle mit metastasiertem Prostatakrebs einher und war nur in 10–30 % lokal begrenzt) war dieser biologische Marker fast ein halbes Jahrhundert lang der wichtigste im „Arsenal“ der Urologen.

MS Wong et al. (1979) beschrieben ein für die Prostata spezifisches Protein, das später Prostata-spezifisches Antigen (PSA) genannt wurde. Sie zeigten, dass PSA ausschließlich in der Prostata vorkommt und sein Spiegel sowohl bei benigner Hyperplasie als auch bei Prostatakrebs erhöht war. Die Einführung von Screening-Programmen mit PSA zeigte positive Ergebnisse: Die Häufigkeit der Krankheitserkennung stieg um 82 %, die spezifische Mortalität sank von 8,9 auf 4,9 % und das Auftreten von Fernmetastasen verringerte sich von 27,3 auf 13,4 %.

Die Unvollkommenheit der Methode zur Bestimmung des PSA-Wertes liegt in ihrer geringen Spezifität und einer großen Anzahl falsch negativer Ergebnisse beim unteren Grenzwert (4 ng/ml). Inzwischen wurden viele weitere Marker für Prostatakrebs entdeckt.

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E-Cadherine

Cadherine sind Membranglykoproteine, die eine wichtige Rolle bei der Ca+-abhängigen interzellulären Adhäsion spielen. Es ist bekannt, dass der Verlust interzellulärer „Brücken“ und Verbindungen zu benachbarten Epithelzellen eines der ersten Stadien der Tumorentwicklung ist. Eine reduzierte E-Cadherin-Expression, die häufig bei Prostatakrebs beobachtet wird, korreliert mit dem Überleben sowie dem klinischen und morphologischen Stadium der Erkrankung.

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Kollagenase Typ IV (MMP-2 und MMP-9)

Wie zahlreiche Studien gezeigt haben, sind die wichtigsten vom Tumor produzierten Enzyme, die Komponenten der interzellulären Matrix zerstören, Kollagenasen Typ IV (Metalloproteinase-2, -9; MMP-2 und MMP-9). In diesem Zusammenhang wird angenommen, dass der Grad der erhöhten Kollagenaseproduktion die Aggressivität des Tumors und seine Fähigkeit zur weiteren lokalen Ausbreitung widerspiegelt.

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Gene p53 und p63

Das im Zellkern lokalisierte p53-Gen gilt als Tumorwachstumshemmer. Es verhindert, dass Zellen mit geschädigter DNA in die Synthesephase des Teilungszyklus eintreten und induziert Apoptose. Der Verlust von normal funktionierendem p53 führt zu unkontrollierter Zellteilung. Das p63-Gen ist ein funktionelles Homolog von p53. Seine Produktion ist ausschließlich für die Basalschicht des Prostataepithels charakteristisch, bei deren Bildung es eine wichtige Rolle spielt. Bei Prostatakrebs ist die p63-Expression signifikant reduziert, was durch immunhistochemische Untersuchungen nachgewiesen wird.

P21Cip1 und p27Kip1

Die Proteine p21Cip1 und p27Kip1 sind Tumorsuppressoren, die alle Arten der Cyclin-abhängigen Kinase (CDK) hemmen und die Zelle daran hindern, in die nächste Phase des Teilungszyklus einzutreten. Mutationen in den Genen für p21 (CDKN1A) und p27 (CDKN1B) kommen bei Prostatakrebs häufig vor und deuten auf eine schlechte Prognose hin.

Telomerase

Die überwiegende Mehrheit menschlicher Zellen hat eine programmierte Anzahl von Teilungen, nach denen sie Apoptose durchlaufen oder in die G0-Phase des Zellzyklus eintreten. Telomere, die Endabschnitte von Chromosomen mit sich wiederholenden kurzen Nukleotidabschnitten (TTAGGG), gelten als „Zähler“ der Zellteilungen. Telomere verkürzen sich mit jeder Zellteilung. Telomere können jedoch auch mithilfe des Ribonukleoproteins Telomerase verlängert werden. Es besteht ein Zusammenhang zwischen der Telomeraseaktivität, dem Grad der Adenokarzinomdifferenzierung gemäß der Gleason-Skala und der lokalen Aggressivität des Tumors. Derzeit wird die Möglichkeit der Entwicklung von Telomeraseinhibitoren zur Behandlung von Prostatakrebs aktiv untersucht.

DDZ/RSAZ

Es wird angenommen, dass dieses Gen die Entwicklung und Differenzierung von Geweben beeinflusst, seine Funktion ist jedoch noch nicht zuverlässig geklärt. Die Genexpression im Prostataadenokarzinomgewebe ist ein hochspezifischer Indikator. Bei verschiedenen Drüsenerkrankungen wird sein Normalwert um das bis zu 34-Fache überschritten. Eine unbedeutende Expression von DD3/PC3A wird nur im Nierengewebe beobachtet. Bisher wurde eine Methode zur Bestimmung der Expression von DD3/PC3A im Urin entwickelt. Die Sensitivität beträgt 82 %, die Spezifität 76 %, die prognostische Bedeutung negativer und positiver Ergebnisse 67 bzw. 87 % (die entsprechenden Indikatoren für PSA sind 98, 5, 40 und 83 %).

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Ki-67 (MIB-1) und PCNA (proliferierendes Zellkernantigen)

Ki-67 und PCNA werden bei immunhistochemischen Untersuchungen in jeder aktiven Phase des Zellzyklus (G1, S, G2, M) in Zellkernen nachgewiesen, fehlen jedoch in der G0-Phase, sodass sie als wirksame Marker der Zellproliferation und zur Bestimmung des Wachstumsanteils der Zellpopulation verwendet werden können. Studien haben gezeigt, dass Ki-67 und PCNA eine hochpräzise Differenzierung von Prostata- und intraepithelialen Neoplasien Grad II-III sowie Adenokarzinomen ermöglichen. Es wurde eine Korrelation zwischen diesem Indikator und dem Gleason-Score, dem PCa-Stadium und dem PSA-Wert festgestellt, die Daten zu seiner prognostischen Bedeutung sind jedoch widersprüchlich. Derzeit gibt es keine überzeugenden Beweise für die Wirksamkeit des Ki-67- und PCNA-Nachweises bei der Beurteilung des Risikos einer lokalen Invasion, Metastasierung oder eines biochemischen Rezidivs nach radikaler Prostatektomie.

CD44

Die Mechanismen der Bildung von Knochenmetastasen bei Prostatakrebs sind noch wenig verstanden. Es wird angenommen, dass Adenokarzinomzellen dieselben Mechanismen wie Lymphozyten und zirkulierende Progenitorzellen nutzen, um in das Endothel der Knochenmarkgefäße einzudringen. Eine der notwendigen Voraussetzungen für die Adhäsion am Endothel und die Extravasation ist das Vorhandensein des CD44-Rezeptors auf der Zelloberfläche. CD44 wird in 77,8 % der Fälle von Prostataadenokarzinomen exprimiert, was mit der Häufigkeit von Metastasen korreliert.

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α-Methylacyl-CoA-Racemase (AMACR)

Racemase ist ein Enzym, das den Übergang verzweigter Fettsäuren von R- zu S-Stereoisomeren katalysiert. Durch die Einwirkung peroxisomaler Oxidasen werden freie Radikale verstärkt und die Zell-DNA geschädigt. Die Bestimmung der Aktivität der α-Methylacyl-CoA-Racemase in immunhistochemischen Studien ermöglicht die Differenzierung von Krebs von anderen Prozessen und eine genauere Bestimmung des Krankheitsstadiums (auch bei der Untersuchung von Biopsien).