Clinical application of potential biomarkers for renal cell carcinoma

Abstract

Objectives: Most cases of renal cell carcinoma (RCC) are detected incidentally and patients with advanced RCC have unfavorable oncologic and renal function outcomes. Development of a clinically useful RCC biomarker is therefore needed. We aimed to determine the suitability of serum prolyl hydroxylase-3 (PHD3) and endocan (ESM-1) as a diagnostic or monitoring biomarker for RCC. Methods: Between October 2013 and March 2015, we prospectively recruited participants. The RCC group consisted of 56 patients who underwent radical or partial nephrectomy. The control group included 56 healthy kidney donors and 13 patients with benign renal masses. Blood was sampled prior to surgery, and at 1 and 3 months postoperatively in RCC patients. Serum PHD3 and ESM-1 levels were measured via enzyme-linked immunosorbent assay and compared between RCC patients and controls. Preoperative and postoperative serum PHD3 and ESM-1 levels were also compared. Area under the curve (AUC) was determined using receiver operating characteristic analysis. Results: RCC patients had higher serum PHD3 and ESM-1 levels than controls (PHD3; 0.79±0.17 ng/ml vs. 0.73±0.09 ng/ml, p=0.023) (ESM-1; 0.59±0.07 ng/ml vs. 0.53±0.09 ng/ml, p<0.001). AUCs for PHD3 and ESM-1 were 0.668 and 0.684, respectively. In subgroup analyses of RCC patients with tumor size >2 cm (n=40), the AUCs for PHD3 and ESM-1 were 0.709 and 0.730, respectively. In patients with RCC, both serum PHD3 and ESM-1 significantly decreased after surgery at postoperative 1 month (PHD3; p=0.050, ESM-1; p=0.047). Conclusions: Serum PHD3 and ESM-1 could be a novel RCC biomarker that provides acceptable diagnostic performance. Both serum markers might also be useful for monitoring RCC after surgery.

목적: 대부분 초기 신세포암은 우연히 발견되며 그 예후가 좋으나, 진행성 신세포암의 경우 신기능의 보존이 어려울 뿐 아니라 종양학적 예후 또한 좋지 않다. 현재 신세포암의 진단은 영상학적 검사에 의존하는 경우가 많으나, 조기 진단을 위해 임상적으로 유용한 바이오마커의 개발이 시급하다. 본 연구에서는 신세포암에서 혈청의 prolyl hydroxylase-3 (PHD3)와 endocan (ESM-1)의 진단 혹은 감시 바이오마커로서 효용성을 확인해 보고자 하였다. 방법: 2013년 10월부터 2015년 3월까지 전향적으로 코호트를 구축하였으며, 코호트는 56명의 신세포암 환자와 69명의 대조군으로 구성되었다. 대조군은 56명의 건강인 신공여자와 13명의 양성신장종양 환자를 포함하였다. 신세포암과 양성신장종양 환자는 모두 근치적 혹은 부분신절제술 후 병리학적으로 확인이 되었다. 혈액 추출은 모두 수술 전에 시행되었고, 신세포암 환자의 경우 수술 후 1개월, 3개월에 추가로 시행되었다. 혈청의 PHD3와 ESM-1 수준은 효소면역측정법을 이용하여 측정되었다. 술 전 신세포암군과 대조군의 PHD3, ESM-1 수치가 비교되었고, 신세포암에서는 술 후 수치의 변화를 비교하였다. PHD3와 ESM-1의 진단 성능을 평가하기 위해 Area Under Curve (AUC)를 계산하였다. 결과: 혈청 PHD3와 ESM-1은 신세포암 환자에서 대조군에 비하여 통계적으로 유의하게 높게 관찰되었다 (PHD3; 0.79±0.17 ng/ml vs. 0.73±0.09 ng/ml, p=0.023) (ESM-1; 0.59±0.07 ng/ml vs. 0.53±0.09 ng/ml, p<0.001). PHD3와 ESM-1의 AUC는 각각 0.668과 0.684였다. 종양의 크기가 2 cm이상인 환자들만을 분석하였을 때 PHD3와 ESM-1의 AUC는 각각 0.709와 0.730이었다. 술 후 변화를 확인하였을 때 신세포암 환자에서 술 후 1개월 째 혈청 PHD3와 ESM-1은 유의하게 감소하였다 (PHD3; p=0.050, ESM-1; p=0.047). 결론: 혈청 PHD3와 ESM-1은 새로운 신세포암의 진단 바이오마커이며 적절한 진단 성능을 보여주었다. 또한 PHD3와 ESM-1은 신세포암에서 수술 후 감시 바이오마커로서 효용성이 있을 것으로 보인다.