Abstract
Anbefalinger for kreft screening lunge presentere en konkret mulighet til å integrere prediktive blodbaserte analyser med røntgenfotografering. Denne studien sammenligner resultatene av autoantistoff markører fra tidligere funn i prøve kohorter fra to CT screening studier. Ett hundre og åtti ikke-kreft og seks utbredelse og 44 insidens krefttilfeller oppdages i Mayo Lung Screening Trial ble testet ved hjelp av et panel av seks autoantistoff markører for å definere en normalområdet og tilordne cutoff-verdier for klasse prediksjon. En cutoff for minimal spesifisitet og beste oppnåelige følsomhet ble brukt til 256 prøver tatt årlig i tre år fra 95 deltakere i Kentucky Lung Screening Trial. Data avdekket et avvik i quantile fordeling mellom de to tilsynelatende sammenlignbare prøvesett, som skjeve analysen dynamikkområde mot spesifisitet. Dette cutoff tilbudt 43% spesifisitet (102/237) i kontrollgruppen og nøyaktig klassifisert 11/19 lungekreft prøver (58%), som inkluderte 4/5 cancere på tidspunktet for radiografisk deteksjon (80%), og 50% av okkult kreft opptil fem år før diagnose. En tilsynelatende tak i analysesensitiviteten er egnet til å begrense anvendbarheten av denne analysen i en konvensjonell screening paradigme. Pre-analytisk skjevhet introdusert av prøven alder, håndtering eller lagring er fortsatt et praktisk problem under utvikling, validering og gjennomføring av autoantistoffanalyser. Rapporten omfatter ikke trekke konklusjoner om andre logiske applikasjoner for autoantistoff profilering i lungekreft diagnostisering og behandling, eller dets potensial når det kombineres med andre biomarkører som kan forbedre den generelle prediktiv nøyaktighet
Citation. Trudgen K, Khattar NH, Bensadoun E, Arnold S, Stromberg AJ, Hirschowitz EA (2014) antistoffer Profiling for Lung Cancer Screening Longitudinal retrospektiv analyse av CT Screening Kohorter. PLoS ONE 9 (2): e87947. doi: 10,1371 /journal.pone.0087947
Redaktør: Roberto Furlan, San Raffaele Scientific Institute, Italia
mottatt: 03.10.2013; Godkjent: 02.01.2014; Publisert: 03.02.2014
Dette er en åpen-tilgang artikkelen, fri for all opphavsrett, og kan bli fritt reproduseres, distribueres, overføres, endres, bygd på, eller brukes av alle for ethvert lovlig formål. Arbeidet er gjort tilgjengelig under Creative Commons CC0 public domain engasjement
Finansiering:. Disse studiene ble støttet av National Institutes of Health R01 # CA10032-01, Centers for Disease Control, HRSA og Krigsveteranenes Administration. Finansiører hadde ingen rolle i studiedesign, datainnsamling og analyse, beslutning om å publisere, eller utarbeidelse av manuskriptet
Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer
Innledning
Resultater fra 10-års National Lung screening Trial (NLST) viser lavdose CT screening ensidige overlevelsesgevinst i utsatte befolkningen [1]. Selv røntgenfotografering er de-facto screening modalitet, sirkulerende biomarkører har potensial til å forbedre tidlig deteksjon tiltak og ytterligere forbedre resultatene [2] – [6]. Vår gruppe og andre har vært å utvikle autoantistoffanalyser som kan utfylle CT-skanning i lungekreft diagnostisering og behandling [4] – [9]. Det er nå vel etablert at kreftpasienter produsere autoantistoffer mot tumor proteiner som er mutert, misfoldede, ectopically presentert, over-uttrykt, abnormt forringet eller unormalt glykosylert [4] – [13]. Analyser som består av paneler av robuste og komplementære markører valgt fra et stort repertoar av tumor-assosierte antistoff er konstruert for å kompensere for tumor heterogenitet. Biologisk forsterkning av lavfrekvente mobil aberrancy gjør autoantistoffer logiske biomarkører for tidlig deteksjon og en rådende strategi for å påvise okkult malignitet [2] – [15]. Seks markører fra før oppdagelsen ble analysert i en sammenlignende studie ved hjelp av prøver fra to uavhengige CT screening studier. Integritet og relativ sammenlignbarhet av to screening prøve kohorter fra, hver med en høy andel av kreftprøver trukket før radiografisk deteksjon, tilbys en unik mulighet til å teste prinsipper, forskrifter og dominerende mål av etterforskningen hittil [7] – [9], [16] – [18]
et panel av seks autoantistoff markører ble anvendt for å analyseprøver fra Mayo Clinic CT screening prøve, for å samle normalfordelingsverdier, og generere en grenseverdi som kan brukes til å forbedre. effektiviteten av lungekreft screening. Etablerte cutoff verdier ble brukt til 285 prøver fra 95 deltakere i en regional CT screening studie i fem
th distriktet i Kentucky (Appalachia). Det primære målet med studien var å fastslå muligheten for en autoantistoff profil for å oppdage lungekreft på tidspunktet for eller før CT scan. Jevnheten prøvetaking og studieinngangskriteriene var en viktig standard for analyse innenfor og mellom de to screeningprøve kohorter. Klasse prediksjon i prøvesett består hovedsakelig av okkulte lunge kreft (før radiografisk påvisning) er et unikt aspekt av denne analysen. Nøyaktig klassifisering av stadium I screening oppdaget kreften var en sekundær beregning.
Materialer og metoder
Etikk erklæringen
Prøvene ble samlet inn i henhold til protokoller godkjent av akkreditert Institutional Review Boards (Mayo Clinic IRB og University of Kentucky IRB). Alle fag gitt skriftlig informert samtykke før eventuelle forskningsprosedyrer. Denne forskningen ble godkjent av respektive IRBs og ble gjennomført i henhold til Institutional Review Board regelverk og tilsyn.
Mayo kohort
Mayo Lung Screening Trial utført fem årlige CT på 1520 personer med minimum 20 stk -års røyking historie, alder 50-75, og ingen andre malignitet innen fem år etter studiestart [16], [17]. Kreft priser var 2,6% etter 3 år stigende til 4% på 5 år med screening. En enkelt blodprøve ble trukket ved studiestart. Prøven kohorten besto av 180 ikke-kreft kontroller, seks trinns jeg hyppighet lungekrefttilfellene, og 44 lungekreft diagnostisert 12 til 60 måneder fra blodprøvetaking [16], [17].
Kentucky kohort
Marty Driesler Lung screening prosjektet var et samfunn basert CT screening studie som påløpt 254 på risiko fag fra Eastern Kentucky mellom 2005 og 2008 [18]. Kriteriene inkludert alder 55 til 75 år, 30 stk-års historie av røyking, og ingen andre malignitet innen fem år etter studiestart. Kreft rente var 2,6%. Alle fag gitt skriftlig informert samtykke før eventuelle forskningsprosedyrer.
Siden analyse av alle tilgjengelige prøvene var kostnadene uoverkommelige, en prøve sett av to hundre og femti seks prøver fra nittifem deltakere ble konstruert av en uavhengig etterforsker og analysert blindt. Testen kohort av nitten lungekreft prøver inkludert fem trinn I screening oppdaget lungekreft (tre prevalens, to insidens), og fire lungekreft diagnostisert klinisk ett til fem år etter at den siste serie screening CT og tilsvarende blodprøve. Ett tilfelle av hode og nakke kreft ble diagnostisert i løpet av screening periode, og seks andre ikke-thorax maligniteter ble diagnostisert opptil fem år fra siste lungekreft screening CT. Alle krefttilfeller er oppsummert i Tabell 1. En eller flere ikke-maligne pulmonale knuter ble registrert i 56% av studiekohorten. Dominerende ikke-maligne røntgenfunn inkludert emfysem, mediastinale adenopati og granulomatøs sykdom
analysen sammensetning og prosedyrer
Marker oppdagelse, måling og statistisk analyse har blitt beskrevet tidligere [7] -. [ ,,,0],9]. Markøren panelet besto av seks individuelle tumorassosierte autoantistoffer som tilbys robust diskriminering mellom kreft og noncancer prøver i tidligere analyse; disse seks også tilgjengelig konsistent ytelse som et kombinert mål i et enkelt assay basert på mottaker som opererer karakteristisk arealet under kurven. T7-fag-uttrykt fangst proteiner var avledet fra cDNA kreft biblioteker [7] – [9]. Disse antatte autoantistoff markører samsvarer apurinic /apyrimidinic endonuklease-en (APEX1), nukleolært og coiled-body phosphoprotein 1 (NOLC1), skjøting faktor 3a (SF3A3), paxillin (PXN), BAC klone R-580E16 (ukjent protein produkt) og mitokondrie 16S ribosomalt RNA (MT-RNR2). [7,8 og upublisert] Alle fag-uttrykk fangst proteiner ble kovalent bundet til Luminex sfærer for multiplex analyse ved hjelp av kommersielt tilgjengelige protokoller. Autoantistoffnivåer ble kvantifisert ved anvendelse av biotinylert anti-human IgG og R-fykoerytrin-merket streptavidin. Den midlere absolutte fluorescens av hver markør ble beregnet fra triplikate målinger for hver prøve. Ingen-prøvekontroller inkludert i hvert løp konsekvent målt nær null.
En enkelt absolutte fluorescens verdi ble generert for hver prøve ved hjelp av summen fra individuelle markører. Et cutoff-verdi på 640, svarende til den nedre kvartil (innstilt spesifisitet på 25%), ville forventes å øke kapasiteten for å detektere kreft på de tidligste stadiene av sykdommen mens de fremdeles tilveiebringe en forbedret forholdet mellom skanninger utført for kreft detektert. At cutoff ble brukt til klassen prediksjon i Kentucky CT screening kohort. Relevante interessante dataanalyse inngår fordelingen i utsatte befolkningen og sammenlignbarhet Mayo Clinic kohort, konsistens av årlige tiltak fra enkelte fag, nøyaktig klassifisering av kreftprøver på tidspunktet for og før radiografisk påvisning.
Resultater
additiv summen av absolutt fluorescens fra seks markører ble anvendt som en intuitiv mål på samlet autoantistoff reaktivitet for å tilveiebringe en enkelt verdi punkt for hver prøve, definerer fordelingen i i fare befolkning, og tilordne cutoffs for kreft i prediksjon en uavhengig kohort. Medianverdien over 180 ikke-kreftprøver fra Mayo Clinic prøven kohorten var 1126 fluorescerende enheter (FU), med 25% /75% kvartil verdier av 640 og 2076 FU henholdsvis; Det var en ekstrem avvikende. En cutoff på 640 fluorescerende enheter tilbudt 88% sensitivitet over femti kreftprøver i Mayo kohort, som inkluderte nøyaktig klassifisering av 6/6 etablerte stadium I kreft og 38/44 utvalg trukket ett til fem år før radiografisk utseende. Til sammenligning medianverdien over 237 ikke-kreftprøver fra Kentucky kohorten var 726 fluorescerende enheter (FU), med 25% /75% kvartil verdier av 461 og 1 249 FU henholdsvis, som er omtrent en tredjedel lavere enn målt i Mayo Clinic prøven kohort. En beredskaps diagram (tabell 2) viser klasse prediksjon i Kentucky kohort til den forhåndsbestemte cutoff på 640 FU, og også bares effekten av oppblåste cutoff-verdier på sensitivitet og spesifisitet som resulterte fra avviket mellom trening og testing kohorter. Cutoff på 640 FU klassifisert nøyaktig 102/237 non-lungekreft prøver (43%) og 11/19 kreftprøver (58%), som inkluderte 4/5 trinns jeg lungekrefttilfellene (80%), og 7/14 av okkult kreftprøver (50%) ett til fem år før radiografisk utseende. Klasse prediksjon og tidsmessige forholdet mellom prøven uavgjort til kreftdiagnose er oppsummert i tabell 1.
Plateepitel og adenokarsinom histologier var begge representert blant de sanne positive; det var ikke noe entydig klart om falske negative prøver. Andre kreftformer utgjorde 13/135 falske positive tiltak (tabell 1). Seks av de sju uavhengig diagnostisert ikke-thorax malignitet i KY kohort målt positivt i en eller flere årlige prøver. Singelen høyeste verdien var et tema man ikke å følge opp etter utbredelsen screening som ble diagnostisert med ekstranodale marginal sone B-celle lymfom (MALT) fem år etter innmelding. Godartede intratorakale funnene var felles for personer med falske positive og sanne negative tiltak. Flertallet av falske positiver representert vedvarende økning over serie screening sykluser. Blant de 130 falske positive prøver ( 640 FU) hos personer med minst to årlige prøver, bare seks (4,6%) var enkelthendelser i rekken av to eller flere årlige tiltak
Diskusjon
.
Hovedmål var å bekrefte prinsippene og forskriftene av autoantistoff profilering og vurdere potensialet for et autoantistoff profil for å øke effektiviteten og diagnostisk nøyaktighet av screening CT. Prøver fra Mayo Clinic CT screening rettssaken ble brukt for å definere utvalg og distribusjon av et sammensatt mål innenfor en screening befolkning, og tildele en cutoff verdi som ville tillate maksimal følsomhet for lungekreft ved og under påvisbare grenser for CT skanning. Distribusjons tiltak og relative konsentrasjon for kreft påvisning ble testet i et uavhengig screening kohort fra 5
th distriktet Kentucky. Et cutoff på den nedre kvartil av 180 noncancer kontrollene i Mayo kullet tilgjengelig pålitelig deteksjon av etablerte stadium I kreftformer og kapasitet til å gjenkjenne en prosentandel av insidensen kreft før radiografiske utseende på begge kullene. Observerte hyppigheten av serielt positive og serielt negative verdier på tvers av årlige rapporter i Kentucky screening kohort antyder at autoantistoffnivåer har en bestemt biologisk basis, selv når det ikke er klinisk åpenbar betydning for tiltaket. Analysen vises ikke spesifikk for lungekreft, selv om mange ikke-thorax malignitet utelukker noen konklusjon om histologisk spesifisitet.
oppblåste cutoff-verdier som resulterte fra bemerkelsesverdig avvik i kvartil fordelinger mellom de to kohortene skjevt på dynamic range mot spesifisitet i Kentucky kohort. Selv om demografi, forskjeller i kriteriene for de to studiene og en rekke uavhengige kliniske variabler kan forklare denne uoverensstemmelsen, verken kohort tilstrekkelig størrelse for multivariable lagdeling. Omvendt, observerte forskjellene i to uavhengige, men jevnt samlet inn, moderat store og relativt sammenlignbare prøvesett peker sterkt å prøve alder, prosessering, håndtering og /eller lagring som en kilde til preklinisk feil. Spesielt synes fordelingsanalyse og tildeling av cutoff-verdier basert på arkiverte prøver fra to høyrisiko kohorter sannsynlig å ha identifisert en biologisk effekt som kanskje ikke har blitt anerkjent med alternative studiedesign. Til tross for den antagelse at autoantistoffer er elastiske biomarkører, det er en mangelen av data om konsistensen av autoantistoff tiltak under ulike lagringsforhold og varigheter. Riktignok begrenset, indikerer litteratur serumantistoffnivåer øke i cryopreserved prøve etter års lagring, muligens relatert til antigen-antistoff-komplekset dissosiasjon og protein degradering [19], [20]. Viktigere, viser gjeldende data hvordan valideringsprosessen kan være beheftet med variabler som er unike for arkiverte prøvesett, som må vurderes når overgangen fra laboratoriebasert analyse til gjennomføring i populasjonsbaserte applikasjoner.
Selv når gitt kvote for kvantifiserbare preklinisk feil og effekten av oppblåste cutoff-verdier på prediktiv nøyaktighet i valideringssettet, data fraråder mer avansert validering. Appellen til å påvise okkult sykdom med ledetid fordel over CT-skanning er farget av overdreven falske negative priser, og i hvert fall begrenser denne analysen nytte i å velge individer som mest garanterer seriebilde [5]. Tolkning av positive tiltak er ytterligere forvirret av den tilsynelatende mangelen på spesifisitet for thorax malignitet.
Foreløpig vurdering av det lave antallet radiografisk påvisbare kreft i post-hoc analyse anslår at av autoantistoffprofiler uavhengig validert av andre grupper testing for etablerte -kreft [21] – [23]. Hvis forlengelsen vi antar best mulig følsomhet for stadium I kreft er 80%, med en tilsvarende spesifisitet på 40% utvide vår analyse for å prøve sett med større antall etablerte kreft synes ikke garantert. Også i likhet med andre assays i litteraturen, en provisorisk sensitivitet på 40% av etablert sykdom tilsvarer spesifisiteten 90% [21] – [24]. Justere cutoff for høy spesifisitet bare synes å ytterligere avvike fra en vanlig screening paradigme. Hvis den brukes for ytterligere å stratifisere tilfeller av sannsynligheten for kreft, men en cutoff som favoriserer spesifisitet kunne redusere inter-leser variabilitet og redusere antallet av falske negative resultater på screening-CT-skanninger [25], [26]. En svært spesifikke analysen kan også hjelpe skille godartet fra ondartede knuter avdekket under screening, selv om prediktiv verdi vil bli kompromittert av promiskuitet av analysen for både okkulte og radiografisk synlig sykdom [27]. Oppsummert betyr denne rapporten ikke trekke konklusjoner om framtidig nytte av denne tilnærmingen, men dette valideringsstudie ser ikke ut til å støtte bruk av denne analysen som en primær populasjonsbasert screening. Kombinere ytterligere etterforskning med kjennskap til denne analysen ytelse kan identifisere andre logiske områder for autoantistoff profilering i lungekreft diagnostisering og behandling.
