Tumorspezifische Plasma-DNA

Im Jahr 2011 gab es in den Vereinigten Staaten schätzungsweise 233.000 Fälle von invasivem Brustkrebs und 39.970 Todesfälle durch Brustkrebs. Bei der überwiegenden Mehrheit der Patienten wird eine resektable und potenziell heilbare Erkrankung im Stadium I–III diagnostiziert. Für diese Patienten ist die drängendste Frage, ob eine adjuvante endokrine oder Chemotherapie angezeigt ist und wenn ja, wie festgestellt werden kann, ob diese Behandlungen wirken. Eine adjuvante systemische Therapie reduziert die relativen Rezidivraten je nach Alter des Patienten und Tumoreigenschaften um 30–50 %. Allerdings weisen Patienten im Frühstadium der Erkrankung oft keine messbaren Krankheitsmarker auf, wie etwa ein erhöhtes Krebsantigen 27-29 (CA27.29). oder zirkulierende Tumorzellen. Patientinnen mit Brustkrebs im Frühstadium werden typischerweise mit einer adjuvanten Therapie behandelt, basierend auf historischen Erkenntnissen, die zeigen, dass eine solche Therapie das Überleben in dieser Population verlängert.

Lungenkrebs ist die häufigste bösartige Erkrankung und die häufigste krebsbedingte Todesursache in den USA. Jedes Jahr werden in den USA etwa 220.000 neue Fälle von Lungenkrebs diagnostiziert. Leider wird Lungenkrebs oft in späteren Stadien diagnostiziert als Brustkrebs, was zum Teil darauf zurückzuführen ist, dass die Früherkennung von Lungenkrebs kaum oder gar nicht wirksam ist. Wie bei Brustkrebs werden Patienten häufig mit Chemotherapeutika behandelt, es kann jedoch mehrere Wochen bis Monate dauern, bis die Behandlung klinisch nachweisbare Antitumorwirkungen hervorruft. Ein Biomarker zur Beurteilung des frühen Tumoransprechens auf die Therapie würde dieser Patientengruppe zugute kommen.

Der Inhalt absterbender Tumorzellen kann im Blutkreislauf nachgewiesen werden, was durch das undichte Gefäßsystem solider Tumoren verstärkt werden kann. Proteinbiomarker für den Tod von Tumorzellen sind aufgrund der komplexen Beschaffenheit des Plasmas und der mangelnden technischen Empfindlichkeit schwer zu erkennen. Im Gegensatz dazu lässt sich DNA mithilfe der Polymerase-Kettenreaktion (PCR)-Amplifikation leichter nachweisen. Tatsächlich wurde zirkulierende Tumor-DNA im Plasma von Patienten mit Osteosarkom, Brustkrebs und Darmkrebs nachgewiesen. Bis vor Kurzem war es aufgrund der Heterogenität zwischen Patienten und Tumoren unpraktisch, einen Test zur routinemäßigen Quantifizierung zirkulierender Tumor-DNA zu entwickeln. Fortschritte in der Genomtechnologie ermöglichen nun die Sequenzierung eines Tumorgenoms, um patientenspezifische genomische Aberrationen zu identifizieren. Größere genomische Veränderungen (d. h. Insertionen, Amplifikationen, Deletionen, Inversionen, Translokationen) können leicht mit PCR-Primern nachgewiesen werden, die Tumor-DNA, aber keine normale DNA erkennen.

Während diese Strategie allgemein auf verschiedene Arten von soliden Tumoren anwendbar ist, treten bei Brustkrebs zwei Probleme auf. Erstens ist die Häufigkeit chromosomaler Umlagerungen sehr unterschiedlich. Die Sequenzierung des gesamten Genoms von 15 Brusttumoren ergab einen Bereich von 1–231 großen genomischen Veränderungen (Mittelwert = 68), wobei 2 Tumoren 1 Veränderung und 9 Tumoren > 20 Veränderungen aufwiesen. Single-Base-Punktmutationen kommen häufiger vor, lassen sich jedoch mit PCR nur schwer zuverlässig nachweisen. Daher müssen die Forscher berücksichtigen, dass bei einer kleinen Untergruppe von Patienten möglicherweise nur eine begrenzte Anzahl genomischer Veränderungen für diesen Test verfügbar ist. Zweitens kann intratumorale Heterogenität dazu führen, dass einige genomische Veränderungen nicht in jeder Tumorzelle vorhanden sind. Eine solche Heterogenität wird seit vielen Jahren aus FISH- und immunhistochemischen (IHC)-Studien abgeleitet und wird nun auf genomischer Ebene überprüft. Die Forscher müssen berücksichtigen, dass möglicherweise nur eine Subpopulation von Tumorzellen empfindlich auf eine zytotoxische Therapie reagiert, sodass Änderungen in der Menge der zirkulierenden Tumor-DNA möglicherweise nur durch Analyse genomischer Veränderungen widergespiegelt werden, die für die empfindlichen Zellen spezifisch sind.