Liquid Biopsies

Übersichten medgen 2016 · 28:245–250 DOI 10.1007/s11825-016-0090-6 Online publiziert: 1. September 2016 © Der/die Autor(en) 2016. Dieser Artikel ist eine Open-Access-Publikation. Michael R. Speicher1 · Armin Gerger2 · Gerald Hoefler3 1 Institut für Humangenetik, Medizinische Universität Graz, Graz, Österreich Universitätsklinik für Innere Medizin, Klinische Abteilung für Onkologie, Medizinische Universität Graz, Graz, Österreich 3 Institut für Pathologie, Medizinische Universität Graz, Graz, Österreich 2 Liquid Biopsies Eine interdisziplinäre Herausforderung für Humangenetik, Onkologie und Pathologie Einleitung Zellen von Tumoren weisen in der Regel eine Vielzahl an somatischen Aberrationen in ihren jeweiligen Tumorgenomen auf. Dazu gehören Basensubstitutionen, Insertionen oder Deletionen kleinerer DNA-Abschnitte (Indels), Kopienzahlabweichungen größerer chromosomaler Abschnitte (engl.: somatic copy numberalterations [SCNAs]), strukturelle Umbauten, wie beispielsweise Translokationen oder Insertionen und epigenetische Veränderungen, die die Chromatinstruktur und Genexpression verändern [1, 2]. Die detaillierte Charakterisierung dieser somatischen Veränderungen in Tumorgenomen spielt in der klinischen Onkologie zunehmend eine bedeutende Rolle, weil sie das Potenzial hat, prognostische und prädiktive Biomarker zu identifizieren. Die Untersuchung von Primärtumoren oder Metastasen hat aber mehrere systemimmanente Limitationen, weil sie immer nur den Zustand des Tumorgenoms zum Zeitpunkt der Gewebeentnahme reflektieren kann und aufgrund der Tumorheterogenität das untersuchte Areal des Tumors oder der Metastase nicht repräsentativ sein muss. Da es sich jeweils um invasive Untersuchungsverfahren handelt, sind die Gewebeproben je nach Lokalisation oft nur schwer zu entnehmen und ihre Entnahme kann nicht unbegrenzt zu verschiedenen Zeitpunkten wiederholt werden. Da Tumorgenome eine hohe Instabilität aufweisen und sich unter Selektionsdrücken wie verabreichten Therapien ändern können, ist eine Überwa- chung des Tumorgenoms auf mögliche neue Aberrationen eine wesentliche Voraussetzung für den Einsatz zielgerichteter Therapien, die auf Charakteristika des Tumorgenoms beruhen [1, 2]. Bestimmte Komponenten von Tumoren lassen sich in der Blutzirkulation von Krebspatienten nachweisen. Dabei handeltes sichum zirkulierende Tumorzellen (engl.: circulating tumor cells [CTCs]), zirkulierende Tumor-DNA (engl.: circulating tumor DNA [ctDNA]) oder auch um Exosomen [3]. CTCs sind Zellen, die vom Primärtumor und/oder Metastasen in die Blutzirkulation gelangen, aber dort selbst bei metastasierten Krebserkrankungen in der Regel nur in sehr geringer Zahl (1 CTC pro 1 × 109 normale Blutzellen) im Blut nachgewiesen werden können, sodass ihre Identifizierung und Isolation für nachfolgende Analysen ein spezielles Instrumentarium benötigt [4]. ctDNA gelangt nach heutigem Kenntnisstand hauptsächlich von apoptotischen Zellen nach enzymatischem Verdau in die Blutzirkulation. Selbst bei metastasierten Patienten kann der ctDNA Gehalt sehr unterschiedlich sein [5]. Exosomen sind Vesikel, die unterschiedliche Komponenten von Tumorzellen, wie Nukleinsäuren oder Proteine beinhalten können. Neuste Techniken für ihre Isolation und Analyse haben sie zu einem vielversprechenden Biomarker werden lassen [6]. In den vergangenen Jahren wurden zahlreiche Techniken und Verfahren entwickelt, um insbesondere CTCs und ctDNA diagnostischen Zwecken zugänglich zu machen. Dies resultierte in einer enormen Anzahl an Publikationen zahlreicher Arbeitsgruppen, die zeigten, dass CTCs oder ctDNA verwendet werden können, (1) um Krankheitsverläufe bei Krebspatienten zu überwachen, insbesondere auch zur Erfassung des Remissionsstatus (minimal residual disease [MRD]) durch hochsensitive Verfahren, (2) zur Identifizierung von neu auftretendenResistenzmechanismenbeiPatienten unter gegebenen zielgerichteten Therapien, (3) zur Analyse der Tumorheterogenität und (4) allgemein zur Identifizierung neuertumorspezifischerVeränderungen, die im Krankheitsverlauf auftreten können (für aktuelle Übersichtsarbeiten siehe [5, 7–11]). Auf der Basis dieser vielversprechenden Ansätze könnten sich Blutabnahmen mit nachfolgenden entsprechenden Analysen zu einer Alternative zu Gewebebiopsien entwickeln, weshalb sie auch als „flüssige Biopsien“ (engl.: liquid biopsies) bezeichnet werden. Die offensichtlichen Vorteile der Liquid Biopsies liegen darin, dass sie nicht invasiv sind (oder als Blutabnahme „minimal-invasiv“) und deshalb ohne zusätzliche Belastung für Patientinnen und Patienten auch leicht zu mehreren Zeitpunkten wiederholt werden können. Den Liquid Biopsies wird ein immenses Potenzial eingeräumt, die sogenannte personalisierte Medizin und insbesondere den Einsatz zielgerichteter Therapien revolutionieren zu können, sodass allgemein davon ausgegangen wird, dass diese Technologien zeitnah eine breite Anwendung finden werden. Im Nachfolgenden fassen wir zusammen, welche Voraussetzungen für den klinischen Routineeinsatz der Liquid Biopsies erfüllt werden müssen, wenn umfassende medizinische genetik 2 · 2016 245 Übersichten Aussagen über genetische Veränderungen getroffen werden sollen, und welche Fachdisziplinen für ihre Umsetzung einbezogen werden müssen. Liquid Biopsies: Schon bereit für den klinischen Routineeinsatz? Eine zentrale Frage ist, inwieweit die Liquid Biopsies zum jetzigen Zeitpunkt bereits für den klinischen Routinealltag eingesetzt werden können. Trotz des unbestritten großen Potenzials der Liquid Biopsies und der diesbezüglich teilweise spektakulären publizierten Resultate (siehe vorgenannte Übersichtsarbeiten), ist es zurzeit für den Routineeinsatz außerhalb von definierten Studien noch ein weiter Weg. Ein diesbezüglich im letzten Jahr abgehaltener Workshop (Policy Issues in the Development and Adoption of Biomarkers for Molecularly Targeted Cancer Therapies; http://www.nap. edu/catalog.php?record_id=21692) hat bestehende Defizite detailliert aufgelistet [12]. Diese Defizite fangen bereits damit an, dass zurzeit einheitliche Verfahrensanweisungen (SOPs) für eine standardisierte Probengewinnung, Verarbeitung und Lagerung fehlen. Bei der Befunderstellung gibt es in vielen Bereichen keine ausreichenden Standards für Untersuchungsverfahren und Ergebnisse und welche minimalen Berichtanforderungen ein Befund enthalten soll. Es fehlen etablierte Richtlinien, welche Varianten in einem Tumorgenom als „therapierbar“ einzustufen sind und an welchen Quellen man sich für diese Einordnung orientieren soll. Von wenigen Ausnahmen abgesehen (z. B. ERBB2/HER2 Amplifikation und Therapie mittels Antikörper gegen diesen epidermalen Wachstumsfaktorrezeptor wie Trastuzumab) fehlen Regularien, um mögliche therapeutische Konsequenzen aufgrund spezifischer somatischer genetischer Testergebnisse festzulegen. Dies könnte sich durch Initiativen wie das Actionable Genome Consortium (AGC) verbessern [13], welches versucht, Behandlungsstrategien aufgrund von next generati (...truncated)