Zentrum für Humangenetik und Laboratoriumsmedizin, Dr. Klein, Dr. Rost und Kollegen

Liquid Biopsy / Liquid Profiling

Dipl.-Ing. (FH) Tanja Hinrichsen, Oliver Wachter

Nachweis von zirkulierenden Tumorzellen und zellfreien Tumor-Nukleinsäuren

Bei der Liquid Biopsy/Profiling handelt es sich um ein minimal-invasives Untersuchungsverfahren. Diese Verfahren finden Anwendung in der Erstcharakterisierung und Nachsorge von Tumorpatienten. Es können quantitative und qualitative Informationen über einen Tumor wie der Nachweis von therapierelevanten Varianten oder das Auftreten von Resistenzvarianten gewonnen werden.

Weitere mögliche Anwendungen der Liquid Biopsy/Profiling umfassen die Früherkennung von Tumorerkrankungen, die Überwachung des Therapieerfolgs und Erkennen eines Rezidivs. Sowie die Identifikation von Resistenz-Mechanismen, Entdeckung neuer Therapietargets und Beobachtung der Tumorevolution.

Aus einer Blutprobe lässt sich unterschiedliches Untersuchungsgut isolieren wie z.B. zirkulierende freie DNA (cfDNA), zirkulierende RNA (cfRNA), zirkulierende Tumor-Zellen (CTCs) und extrazelluläre Mikrovesikel wie Exosome (diese können RNA und DNA beinhalten). Als Material eignet sich nicht nur peripheres Blut bzw. Plasma, sondern auch z.B Urin, Stuhl, Pleuraflüssigkeit oder Zerebrospinalflüssigkeit.

Die cfDNA ist der Analyt, der am häufigsten im Routinealltag eingesetzt wird. Die cfDNA im Blut stammt von Apoptose oder Nekrose normaler wie auch maligner Zellen. Durch diese zellulären Prozesse wird genomische DNA (gDNA) zuerst fragmentiert und später sekretiert.

Geschützt durch Nucleosomen hat cfDNA eine durchschnittliche Größe von 166 bp. Die Konzentration der cfDNA im Plasma schwankt zwischen 1-20 ng in 5 Milliliter Plasma. Die Konzentration der cfDNA hängt von vielen individuellen Faktoren ab, Einfluss darauf nimmt z.B. der Konsum von Nikotin, entzündliche Prozesse und der BMI. Bei einer Tumorerkrankung kann die Tumorfraktion im Plasma (ctDNA), z.B. abhängig von Stadium der Erkrankung, Lokalisation und Tumorentität stark variieren und zwischen 0.01% bis über 90% an der cfDNA betragen.

Um eine Freisetzung genomischer DNA durch Lyse von Blutzellen und eine damit einhergehende Kontamination der cfDNA zu verhindern, sollten spezielle Abnahmeröhrchen verwendet werden. Außerdem sollte der Probentransport in das Labor zeitnah erfolgen.

Um geringe Varianten-Allelfrequenzen (VAF) von bis zu 0.01% zu detektieren sind hoch spezifische und sensitive Techniken nötig. Daher werden vor allem Analysetechniken wie die digital-PCR und modifizierte NGS-Methoden eingesetzt. Die Nachweisgrenze einer möglichen Variante hängt auch immer mit der zur Verfügung stehenden cfDNA Einsatzmenge zusammen.

 

 

EGFR (NSCLC)

KRAS (NSCLC, CRC)

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NRAS (NSCLC, CRC)

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BRAF (NSCLC, CRC, Melanom)

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“Driver”-Mutationssuche NSCLC

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“Driver”-Mutationssuche CRC

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“Driver”-Mutationssuche BC

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*LOD: limit of detection