Zirkulierende Tumor-DNA (ctDNA) Rektumkarzinom und die Beziehung zur extramuralen venösen Invasion (ctDNA)

Die vaskuläre oder venöse Invasion bei Patienten mit Rektumkarzinom gilt seit über einem halben Jahrhundert als signifikanter Prognosefaktor. Das Interesse am Verständnis der Mechanismen, die die Tumorausbreitung vom Rektum zu entfernten Stellen wie der Leber steuern, hat die Untersuchung der lymphatischen und vaskulären Invasion durch bösartige Zellen vorangetrieben. Eine venöse Invasion wurde traditionell bei der histologischen Analyse von Resektionsproben identifiziert, aber es bleibt eine Variabilität zwischen den Pathologen. Unstimmigkeiten in den histologischen Methoden, die zur Identifizierung einer venösen oder vaskulären Invasion verwendet werden, haben zu Schwierigkeiten bei der Interpretation der tatsächlichen Inzidenz oder Prävalenz geführt; die Literatur berichtet von einer Prävalenz zwischen 9 und 61 %. Nichtsdestotrotz gilt EMVI als unabhängiger Prognosefaktor und wurde als solcher vom Royal College of Pathologists im Vereinigten Königreich anerkannt, indem es in den Mindestdatensatz für die Meldung von Darmkrebs aufgenommen wurde.

In jüngerer Zeit hat die zunehmende Genauigkeit der hochauflösenden Magnetresonanztomographie (MRT) dazu geführt, dass prognostische Faktoren wie eine extrawandige venöse Invasion sicher in der Bildgebung identifiziert werden können. Die Literatur hat gezeigt, dass EMVI mittels MRT gut identifiziert werden kann. mrEMVI hat sich auch als unabhängiger prognostischer Faktor für das Wiederauftreten der Krankheit nach Radiochemotherapie erwiesen. Darüber hinaus kann die MRT im Vergleich zur routinemäßigen Histopathologie zusätzliche Fälle von EMVI identifizieren, und der Grad der Verbesserung von mrEMVI bei Post-CRT-Scans ist mit einem verbesserten krankheitsfreien Überleben verbunden.

Zirkulierende zellfreie Tumor-DNA (ctDNA) kann im Blut von Patienten sowohl mit metastasiertem als auch mit primärem Karzinom nachgewiesen werden. Aufgrund des Vorhandenseins von EMVI ist es wahrscheinlicher, dass Tumorzellen und DNA-Fragmente mit größerer Wahrscheinlichkeit ausgeschieden werden, und im Vergleich zu Patienten, die mrEMVI-negativ sind, wird eine höhere prozentuale Mutationshäufigkeit im Blutkreislauf beobachtet.

Diese Tumorfragmente können dann als Mikroembolien an anderen Stellen wirken und möglicherweise das Risiko für die Entwicklung von Metastasen erhöhen. Darüber hinaus kann die intraoperative Manipulation des Tumors selbst zu einer stärkeren Freisetzung von Tumorzellen in den Mesenterialkreislauf führen, was durch keilförmige Defekte in der Leber nach chirurgischer Resektion aufgrund von Pfortaderthromben nahegelegt wird.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, zellfreie Tumor-DNA zu identifizieren. Studien mit Polymerase-Kettenreaktion (PCR – eine Möglichkeit, die Menge an ctDNA zu konzentrieren, um eine aussagekräftige messbare Menge zu erhalten, die dann zur Beurteilung von Aberrationen verwendet werden kann) zeigten auch, dass ctDNA mit einem erhöhten Risiko für das Wiederauftreten der Krankheit und schlechteren Überlebensergebnissen verbunden ist. Es gibt keine Standardtechnik, und in jedem Schritt der ctDNA-Analyse sind Störfaktoren vorhanden, die zu Stichprobenfehlern und Inkonsistenzen führen können. Dies führte zur Entwicklung mehrerer Techniken, um zu versuchen, die Isolierung der DNA zu verbessern, wie z. B. Fast-Spin-Säulen, sodass ctDNA nur an ein Kieselgel bindet und dann mit Wasser oder einem Puffersystem eluiert wird. Polymerase-Kettenreaktion kann verwendet werden, um die Tumor-ctDNA zu quantifizieren. Andere Techniken umfassen doppeltes Spinnen und die Verwendung von Phenol-Chloroform, Amplifikationsverfahren oder schnelles Spinnen, um kleine DNA-Fragmente zu gewinnen. Frühe Studien maßen und quantifizierten die Gesamtmenge an zirkulierender DNA und stellten fest, dass höhere Mengen an zellfreier Gesamt-DNA mit Tumor assoziiert waren. ctDNA aus Tumorzellen kann von normaler ctDNA unterschieden werden, indem ihr Profil in Bezug auf Größe und Fragmentierung untersucht wird. Es kam jedoch zu Diskussionen darüber, ob längere oder kürzere Fragmente mit Tumoren assoziiert sind, was zu unklaren Schlussfolgerungen führte. Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass zirkulierende Tumor-DNA aus Tumor, normalem Gewebe oder tumorassoziierten Stromazellen stammt, jedoch neigte tumorabgeleitete ctDNA dazu, stärker fragmentiert zu sein und eine größere Variation in der Größe aufzuweisen, obwohl sie insgesamt größer war als ctDNA, die aus normalem Gewebe stammt.

Von Interesse wäre eine Untersuchung, ob es in der intraoperativen Phase zu einem Anstieg kommt. Eine weitere Studie zeigt, dass rezidivierende Erkrankungen mit ctDNA-Anstiegen zusammenhängen und bei Patienten mit metastasierter Erkrankung höher sind und darüber hinaus Patienten mit höheren ctDNA-Spiegeln und Metastasen eine schlechtere Prognose haben. Die Herausforderung bei dieser Art von Analyse besteht darin, dass die zellfreie DNA direkt mit dem Tumor in Verbindung stehen kann oder nicht, und daher wurde der Fokus in jüngerer Zeit auf tumorspezifische zellfreie Tumor-DNA gerichtet, wie sie durch bekannte Mutationen wie kras und p53 (tumor p53 wird als tp53 bezeichnet).

Bei kolorektalem Karzinom hat die Mehrheit der Patienten histologisch nicht hypermutierte Tumore. Von den hypermutierten Tumoren machen TP53 und KRAS 60 % bzw. 43 % der Mutationen aus. Die Ermittler werden blutbasierte ctDNA auf p53 und KRAS untersuchen. Wenn die Ermittler das Blut entnehmen, erhalten sie eine bestimmte Menge zirkulierender DNA, die Tumor oder normal sein könnte, und dann analysieren sie diese, um zu sehen, ob sie die Mutationen aufweist, und wenn dies der Fall ist, können die Ermittler sie ctDNA (zirkulierende Tumor-DNA) nennen. Wenn keine Mutation vorliegt, schließt dies ctDNA nicht unbedingt aus, da mit den Analysemethoden der Mutationen (d. h. KRAS und tp53) eine Sensitivität und Spezifität verbunden ist und nicht alle Tumoren die KRAS- oder p53-Mutationen aufweisen. In einigen Berichten über Darmkrebs korreliert die Pick-up-Rate für diese Mutationen im Blut mit 100 % der Tumore, bei denen in der Histologie festgestellt wurde, dass sie dieselbe Mutation aufweisen. Darüber hinaus kann die Plasma- oder Serumprobe empfindlicher sein, und so kann in einer Kohorte von 100 Patienten die Pick-up-Rate von Tumoren für die eine oder andere Mutation (kras und TP53) bis zu 70 % betragen. Bei anderen Krebsarten wie Lungenkrebs erkennen die Ermittler 65 % der Mutationen im Blut, daher können die Ermittler im Durchschnitt damit rechnen, dass 0,65 x 60 = 39 % der Patienten nachweisbare Mutationen im Blut aufweisen. Für diese Studie ist es dann wahrscheinlich, dass die Abholquote zwischen 39 - 70 % liegen wird. In dieser Gruppe werden die Prüfärzte in der Lage sein, das ctDNA-Profil zwischen EMVI-positiven und -negativen Tumoren nach einer neoadjuvanten Langzeit-Radiochemotherapie zu vergleichen und festzustellen, ob sich das ctDNA-Profil intraoperativ ändert.