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3.5 Tumormarker des malignen Melanoms

Autor/en: S. Ugurel
Letzte Änderung: 01.12.2006

3.5.1 Einleitung

Tumormarker sind Moleküle, deren Expressionsqualität und -quantität in Assoziation mit einer malignen Erkrankung stehen. Es handelt sich zumeist um Proteine, seltener um Kohlenhydrate oder Lipide, die von den Tumorzellen selbst, oder aber von anderen Zellarten unter Einfluss der Tumorzellen exprimiert werden. Tumormarker sind somit primär zell-/gewebeständig, werden jedoch auch aktiv in den Interzellularraum abgegeben bzw. durch Zellzerfall freigesetzt. Daher sind die meisten Tumormarker in Körperflüssigkeiten wie dem peripheren Blut oder dem Urin nachweisbar, was sie für diagnostische Zwecke leicht zugänglich und wiederholt messbar macht.

Tumormarker können für unterschiedliche Zwecke genutzt werden. Ein idealer Tumormarker sollte zum Screening, zur Diagnosestellung, zur Einschätzung der Prognose sowie für die Verlaufskontrolle einer Malignomerkrankung verwertbar sein. Hierbei sollte der Marker unter möglichst geringem Aufwand und mit wiederholbarem Ergebnis messbar sein. Die Expressionsquantität sollte mit der Tumorlast des Patienten korrelieren. Der Tumormarker sollte für eine spezielle Tumorentität spezifisch und unter physiologischen Bedingungen nicht oder nur in geringem Maße exprimiert sein.

Am günstigsten geeignet für wiederholte Bestimmungen sind Markermoleküle in Serum, Plasma oder Urin. Insbesondere das Serum wurde in den vergangenen Jahren ausgiebig auf potenzielle Markermoleküle des Melanoms untersucht. Es gibt bislang zwei Proteinmoleküle, S100-β und MIA, die sich als gute serologische Tumormarker des Melanoms durchsetzten konnten. Auf diese beiden Marker soll im Folgenden genauer eingegangen werden. Des Weiteren werden Markermoleküle behandelt, die sich bisher noch im Stadium der experimentellen Untersuchung befinden.

3.5.2 S100-β

Das Protein S100 wurde erstmals 1965 aus dem Rinderhirn isoliert und seine Kalziumbindenden Eigenschaften erkannt [Moore BW 1965]. Es wurde aufgrund seiner Löslichkeit (Solubility) in 100%iger Ammoniumsulfatlösung als S100 bezeichnet, und spielt eine übergeordnete Rolle in der Signaltransduktion, z.B. in der Regulation des Zellzyklus (s. Abb. 3.18). In den folgenden Jahrzehnten zeigte sich, dass S100 nicht nur von verschiedenen Zellarten des Nervensystems, sondern auch von Monozyten, Makrophagen, Knorpelzellen, Muskelzellen, verschiedenen Drüsenzellen, Melanozyten und Melanomzellen exprimiert wird [Haimoto H 1987] [Nakajima T 1982]. Hierbei spielt die gewebespezifische Zusammensetzung der S100-Moleküle eine besondere Rolle. S100 ist ein dimeres Molekül, das aus α- und/oder β-Untereinheiten in jeglicher Kombination (α/α, α/β, β/β) bestehen kann. Die Expression von S100-α ist weit verbreitet, während S100-β ausschließlich von Zellen des Nervensystems, Knorpelzellen, Fettzellen sowie Zellen melanozytären Ursprungs exprimiert wird [Haimoto H 1987]. Aufgrund seiner bekannten Expression im zentralen Nervensystem wurde S100-β bereits längere Zeit als Markerprotein in Serum und Liquor bei Patienten mit akutem Hirnschaden verwendet [Persson L 1987], bevor es vor ca. 10 Jahren erstmals als Serummarker des malignen Melanoms beschrieben wurde [Guo HB 1995].

Seither erwies sich die Bestimmung der S100-β-Konzentration im Serum als guter Indikator der Tumorlast, der Erkrankungsprogression sowie des Therapieansprechens bei Patienten mit metastasiertem malignem Melanom [Guo HB 1995] [Hauschild A 1999a]. S100-β im Serum konnte sich als der verbreitetste Tumormarker für das maligne Melanom durchsetzen.

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Abb. 3.18: Tumormarker des malignen Melanoms: S100-β, Tyrosinase und Melanoma Inhibitory Activity (MIA).

Die Serumkonzentration des S100-β korreliert mit der im Körper des Patienten vorhandenen Tumormasse [Ghanem G 2001]. Ein Anstieg des Serumwertes über den Normalbereich kann daher als guter Indikator für ein Tumorwachstum verwendet werden. Somit ist die Bestimmung des S100-β im Serum besonders geeignet, um bei klinisch tumorfreien Melanompatienten frühzeitig ein Rezidiv zu erkennen [Jury CS 2000]. Des Weiteren kann S100-β genutzt werden, um den Erkrankungsverlauf fernmetastasierter Patienten unter Therapie zu verfolgen [Hauschild A 1999b]. Ein Therapieansprechen und die assoziierte Tumormassenreduktion würden dementsprechend mit einer Abnahme der S100-β-Serumkonzentration einhergehen; ein fehlendes Therapieansprechen und ein daraus resultierendes Tumorwachstum geht häufig mit einem weiteren Anstieg des S100-β-Serumwertes einher. Aufgrund der sehr geringen Tumormasse eines Patienten im Primärtumorstadium ist die Serumkonzentration des S100-β weder zum Screening oder zur Diagnostik von Primärtumoren noch zur Differenzierung zwischen Nävus und Melanom geeignet. Bei diesen Patienten findet sich die Serumkonzentration des S100-β regelhaft im Normbereich.

Einfach anwendbare Kits unter Nutzung verschiedener Nachweismethoden (LIA, ELISA) sind kommerziell erhältlich (LIA: LIAISON Sangtec 100, Diasorin, Saluggia, Italien; ELISA: Sangtec 100 ELISA, Diasorin oder Elecsys S100, Roche Diagnostics, Basel, Schweiz) und für diagnostische Zwecke zugelassen. Von den jeweiligen Herstellern werden "Cut-off-Werte" angegeben, die den Schwellenwert zwischen "Gesunden" und "Erkrankten" darstellen. In der klinischen Praxis hat sich das folgende Vorgehen bewährt: Serumwerte für S100-β unterhalb des Cut-off-Wertes (0,12 µg/l, LIAISON Sangtec 100; 0,105 µg/l, Elecsys S100) gelten als Normalbefund. Oberhalb des Cut-off-Wertes existiert eine Grauzone (z.B. 0,12-0,20 µg/l, LIAISON Sangtec 100); Patienten mit Serumwerten innerhalb dieses Bereiches gelten als verdächtig für ein Tumorrezidiv. Von den entsprechenden Patienten sollte erneut eine Blutprobe gewonnen und die S100-β-Konzentration bestimmt werden. Findet sich wieder ein oberhalb des Cut-off liegender Messwert, sollte nach einem Rezidiv bzw. einer Metastasierung gesucht werden. Dies sollte ebenfalls erfolgen, falls der Serumwert oberhalb der Grauzone liegt (z.B. >0,20 µg/l, LIAISON Sangtec 100). Da die klinische Wertigkeit einer Tumormarkerbestimmung von deren zeitlichem Verlauf bestimmt wird, ist es für die Interpretation der Verlaufsuntersuchungen unerlässlich, für den individuellen Patienten einen Basiswert der S100-β-Serumkonzentration zu kennen. Zu diesem Zweck sollte bereits im Rahmen der Primärdiagnostik eine erste Serumbestimmung dieses Markerproteins erfolgen. Der hierbei erhaltene Wert kann für die weiteren Untersuchungen im Verlauf der Erkrankung als Vergleichswert dienen.

Die Wertigkeit des S100-β als prognostischer Marker beim malignen Melanom ist gering. Aufgrund seiner Korrelation mit der Tumorlast des Patienten ist die Serumkonzentration des S100-β mit dem Gesamtüberleben tumortragender metastasierter Melanompatienten assoziiert [Hauschild A 1999a]. Für tumorfreie Patienten, beispielsweise Patienten nach operativer Entfernung von Lymphknotenmetastasen, ergibt sich jedoch keinerlei Korrelation zwischen S100- β-Serumkonzentration und Gesamt- bzw. rezidivfreiem Überleben [Hauschild A 1999a].

3.5.3 MIA

Ein weiterer, gut untersuchter Serummarker des malignen Melanoms ist die Melanoma Inhibitory Activity (MIA). Das Protein konnte erstmals 1989 im Zellkulturüberstand einer Melanomzelllinie nachgewiesen werden [Bogdahn U 1989] und erwies sich in späteren Untersuchungen als bedeutsam für die Zelladhäsion und Metastasierung [Blesch A 1994] (s. Abb. 3.18). Im Gegensatz zu S100-β wird MIA überwiegend von Melanomzellen - und nur in geringem Ausmaß von Melanozyten - exprimiert. Des Weiteren ist die Expression des MIA weniger weit verbreitet als die des S100-β und wurde unter den bislang untersuchten Normalgeweben lediglich in Knorpelzellen nachgewiesen [Dietz UH 1996].

Erste Untersuchungen der MIA-Serumspiegel bei Melanompatienten zeigten eine eindeutige Korrelation der Serumkonzentration mit dem Erkrankungsstadium [Bosserhoff AK 1997]. Im Gegensatz zu S100-β fanden sich für MIA auch bei Patienten im Primärtumorstadium erhöhte Serumwerte (13% in Stadium I, 23% in Stadium II), die mit einer erhöhten Progressionswahrscheinlichkeit dieser Patienten assoziiert waren [Bosserhoff AK 1997]. Basierend auf diesen Ergebnissen wurde vermutet, dass sich MIA anders als S100-β möglicherweise als prognostischer Marker für tumorfreie, nichtmetastasierte Melanompatienten eignen würde. Spätere Untersuchungen zeigten jedoch, dass MIA gegenüber S100-β als prognostischer Index für diese Patientengruppe keinen Vorteil bietet [Stahlecker J 2000]. Auch für fernmetastasierte Patienten mit teilweise hoher Tumorlast war MIA dem S100-β als Serummarker der Erkrankungsprogression nicht überlegen. Vielmehr konnte gezeigt werden, dass S100-β als prognostischer Marker den höchsten prädiktiven Wert für diese Patientengruppe besaß [Deichmann M 1999].

Für die Bestimmung von MIA im Patientenserum ist ein kommerzielles Testkit im ELISA-Format erhältlich (MIA ELISA, Roche Diagnostics, Basel, Schweiz), das allerdings nur für Forschungszwecke zugelassen ist. Der Cut-off-Wert wird vom Hersteller mit 8,80 ng/ml angegeben. Im klinischen Einsatz ist die Bestimmung der Serumkonzentration des MIA deutlich weniger weit verbreitet als die des S100-β. Das Procedere bei erhöhten MIA-Serumwerten ist analog dem für S100-β beschriebenen (s. Kap. 3.5.2).

3.5.4 Tyrosinase

Tyrosinase wird als wichtigstes Schrittmacherenzym der Melaninsynthese sowohl in Melanozyten als auch in Melanomzellen exprimiert (s. Abb. 3.18). Erste Arbeiten zur Messung der Tyrosinase-Aktivität im Serum zeigten erhöhte Werte für Patienten mit malignem Melanom im Vergleich zu gesunden Probanden [Sonesson B 1995]. Die Methode erwies sich jedoch als aufwendig und schlecht standardisierbar, weshalb dieser Ansatz als potenzieller Tumormarker des malignen Melanoms nicht weiter verfolgt wurde.

Ende der 1980er-Jahre wurden erste Studien durchgeführt, in denen zirkulierende Tumorzellen im peripheren Blut von Tumorpatienten nachgewiesen werden konnten. Hierbei beruhte der Nachweis der Zellen auf der Messung von mRNA-Molekülen, die für tumorspezifische Proteine codieren. Zu diesem Zweck erscheint das Protein Tyrosinase besonders geeignet, da es lediglich in Melanomzellen und Melanozyten, jedoch in keiner anderen Tumorentität exprimiert wird. 1991 gelang es erstmals, mittels des Verfahrens der Reversen-Transkriptase-Polymerasekettenreaktion (RT-PCR) bei vier von sieben untersuchten Melanompatienten Tyrosinase-spezifische mRNA-Moleküle im peripheren Blut nachzuweisen [Smith B 1991]. In einer nachfolgenden Studie wurde eine größere Anzahl von 56 Melanompatienten untersucht [Brossart P 1993]. In dieser Untersuchung fand sich eine deutliche Abhängigkeit der Häufigkeit positiver Serumproben vom Erkrankungsstadium der Patienten. Im Stadium I (n=4) zeigten sich alle untersuchten Patienten negativ, im Stadium IV (n=29) hingegen positiv für Tyrosinase-mRNA. In den folgenden Jahren wurden zahlreiche weitere Untersuchungen zur Detektion von Tyrosinase-mRNA und deren Korrelation mit klinischen Daten der Patienten durchgeführt (eine Übersicht findet sich in [Seiter S 2001]). Die Ergebnisse dieser Studien waren äußerst variabel, wobei jedoch zu berücksichtigen ist, dass die angewandten Methoden heterogen und daher die Ergebnisse untereinander schlecht vergleichbar waren. Ringversuche, die die methodischen Praktiken und die erhaltenen Resultate in verschiedenen Laboratorien untereinander verglichen, zeigten einerseits eine starke Beeinflussbarkeit der Ergebnisse durch die Probenentnahme und -aufbereitung [Seiter S 2001], andererseits bei standardisiertem Vorgehen eine fehlende Korrelation der Ergebnisse mit dem klinischen Verlauf der untersuchten Patienten [Reinhold U 2001]. Somit bleibt die Bestimmung der Tyrosinase-spezifischen mRNA im peripheren Blut ein experimentelles Verfahren mit fraglichem Wert für die klinische Routine.

3.5.5 Diskussion und Ausblick

In der Zusammenschau lässt sich feststellen, dass aktuell kein Tumormarker für das maligne Melanom verfügbar ist, der für die Ansprüche Screening, Diagnosestellung, Einschätzung der Prognose und Verlaufskontrolle gleichermaßen sinnvoll einsetzbar wäre.

S100-β im Serum ist nach heutigem Wissensstand der für eine Verlaufskontrolle bei Melanompatienten am besten geeignete Marker. Ein zum Zeitpunkt der Diagnose des Primarius erhobener Serumwert kann für den gesamten weiteren Erkrankungsverlauf des Patienten als Referenzwert dienen, und ist somit zur frühzeitigen Erkennung eines Tumorrezidivs geeignet. Im Rahmen der Tumornachsorge-Diagnostik bei Patienten mit einem Primärtumor von über 1,0 mm Eindringtiefe (Stadium I–II) wird daher aktuell eine Bestimmung der S100-β-Serumkonzentration in jährlichen Intervallen empfohlen; nach Auftreten einer Lymphknotenmetastasierung (Stadium III) sollten diese Intervalle auf 3 Monate verkürzt werden [Garbe C 2003]. Bei Patienten im fernmetastasierten Stadium (Stadium IV) bietet sich die Bestimmung des S100-β im Serum für eine Einschätzung des Erfolgs therapeutischer Maßnahmen an. Die Häufigkeit der Messungen richtet sich hierbei nach dem individuellen klinischen Verlauf des einzelnen Patienten.

MIA wird aufgrund der fehlenden Zulassung für die klinische Anwendung sowie der Gleichwertigkeit zu S100-β seltener eingesetzt. Ebenso wie S100-β zeigt sich auch MIA als guter Verlaufsparameter zur Erkennung eines Anstiegs der Tumorlast, jedoch ohne prognostische Relevanz für tumorfreie Patienten. Einzig für fernmetastasierte Patienten zeigen beide Serummarker einen ähnlich guten prädiktiven Wert für das Gesamtüberleben der Patienten, entsprechend ihrer Korrelation zur Tumorlast. In dieser Patientengruppe kann die Tumorlast und somit die Überlebenswahrscheinlichkeit jedoch nach neueren Studienergebnissen ebenso gut mithilfe unspezifischer Serumproteine wie Laktatdehydrogenase (LDH) oder C-reaktivem Protein (CRP) bestimmt werden [Banfalvi T 2002] [Deichmann M 1999] [Deichmann M 2004].

Neu untersuchte Serummarker mit prognostischer Wertigkeit, die im Rahmen klinischer Studien gefunden wurden, haben bislang noch keinen Einsatz in der Patientendiagnostik gefunden. Hier sind insbesondere angiogenetisch wirksame Faktoren wie VEGF oder bFGF zu nennen [Ugurel S 2001a], Interleukine und ihre Rezeptoren, beispielsweise sIL-2R, IL-6 oder IL-8 [Deichmann M 2000] [Mouawad R 1996] [Ugurel S 2001b] [Vuoristo MS 2001], Proteine der Apoptoseregulation wie beispielsweise sFas/CD95 [Ugurel S 2001b], der Zelladhäsion wie sICAM-1 [Vuoristo MS 2001] sowie lösliche Formen der HLA-Moleküle wie beispielsweise sHLA-DR [Rebmann V 2002]. Die kürzlich entwickelte Methodik der vergleichenden Analyse von aus Serumproben erstellten Proteomprofilen mittels massenspektrometrischen Verfahren befindet sich in der Anwendung am Patientenmaterial aktuell noch in der experimentellen Phase. Diese Technik könnte in Zukunft die Suche nach prädiktiven Markern essenziell beeinflussen.

Bei ONKODIN publiziert in Kooperation mit "Deutscher Ärzte-Verlag"; Publikation als Buch: Deutscher Ärzte-Verlag  Deutscher Ärzte-Verlag
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