Anwendung von Methylierungsmarkern in der Früherkennung und MRD-Überwachung von Lungenkrebs

Lungenkrebs weist unter allen bösartigen Tumoren weltweit die höchste Inzidenz und Mortalität auf. Als Hochinzidenzland meldete China im Jahr 2022 etwa 1,0606 Millionen Neuerkrankungen und 733.300 Todesfälle, was 22,0 % bzw. 28,5 % aller bösartigen Tumoren entspricht. Während eine frühzeitige Operation der primäre kurative Ansatz ist, ist das Risiko eines postoperativen Rezidivs erheblich, mit 5-Jahres-Rezidivraten von 19 % für Stadium IA, 30 % für Stadium IB und 48,6 % für Stadium II NSCLC. Die 3-Jahres-Rezidivrate für Patienten im Stadium III beträgt bis zu 52 %. Entscheidend ist, dass selbst bei bildgebender Bestätigung eines „tumorfreien Zustands“ (R0-Resektion) verborgene minimale Resterkrankung (MRD) oft zu einem Rezidiv führt.

Die derzeitige MRD-Erkennung analysiert hauptsächlich Mutationen in zirkulierender Tumor-DNA (ctDNA). Die hohe interindividuelle Mutationsheterogenität stellt jedoch eine Herausforderung für die Entwicklung kompakter, breit wirksamer Nachweispanels dar. Der tumorinformierte Ansatz, der patientenspezifische Panels entwickelt, ist durch seine Abhängigkeit von Tumorgewebeproben begrenzt. Im Gegensatz dazu benötigen DNA-Methylierungs-Biomarker für die MRD-Analyse keine vorherige Kenntnis tumorspezifischer Mutationen. Ihre Sensitivität ist unabhängig von der Hochfrequenz-Mutationslast, Veränderungen treten früh in der Tumorentstehung auf, und sie zeigen Gewebe- und Krebsartspezifität. Darüber hinaus zeigt die DNA-Methylierung eine Konsistenz über zahlreiche genomische Regionen hinweg, was eine Erkennung über mehrere CpG-Stellen ermöglicht.

Der „Expertenkonsens zur Testung und klinischen Anwendung von Tumor-DNA-Methylierungs-Biomarkern (April 2024)“ stellt fest, dass Veränderungen der DNA-Methylierungsspiegel eng mit der Tumorprognose verbunden sind und für die MRD-Bewertung und Rezidivüberwachung genutzt werden können. Zunehmende Evidenz unterstützt dies: Eine Studie aus dem Jahr 2023 in BMC Medicine mit 195 NSCLC-Patienten ergab, dass individualisiertes, methylierungsbasiertes MRD-Monitoring Rezidive früher anzeigte als mutationsbasiertes Monitoring. Eine Studie aus dem Jahr 2023 in JAMA Oncology zeigte, dass die Erkennung der ctDNA-Methylierung von fünf Genen ein Rezidiv bei Darmkrebs bis zu 20 Monate früher vorhersagen konnte als die Bildgebung, mit einem signifikant höheren Rezidivrisiko bei Patienten, die einen Monat nach der Operation ctDNA-positiv waren (HR=17,5). Eine weitere prospektive Studie (NCT00958737) mit 805 Darmkrebspatienten bestätigte eine signifikant höhere 2-Jahres-krankheitsfreie Überlebensrate in der ctDNA-Methylierungs-negativen Gruppe (82 % vs. 64 %).

Diese Studie zielt darauf ab, die Rolle der Plasmamethylierungsspiegel der Gene SHOX2 und PTGER4 bei der Überwachung von MRD und der Bewertung der Wirksamkeit bei NSCLC-Patienten nach der Operation zu untersuchen. Die Studie wird Patienten mit histopathologisch/klinisch diagnostiziertem NSCLC im Stadium I-IV, die sich einer chirurgischen Resektion unterziehen, einschließen. Peripheres Blut wird zu mehreren Zeitpunkten entnommen: vor der Behandlung und nach der Behandlung nach 3 Tagen, 1 Monat, 3 Monaten, 6 Monaten, 9 Monaten, 12 Monaten, 18 Monaten, 24 Monaten und bei Rezidiv für die ctDNA-Methylierungsanalyse.

Statistische Analysen umfassen: Bewertung der Korrelation zwischen Methylierungsspiegeln und radiologischen Metriken mittels Pearson- oder Spearman-Koeffizienten; Bewertung der Vorhersagekraft für Rezidive mittels Receiver Operating Characteristic (ROC)-Kurven; Stratifizierung von Patienten in Hochrisiko- und Niedrigrisikogruppen basierend auf Methylierungsergebnissen; Darstellung der rezidivfreien Überlebenskurven mittels Kaplan-Meier-Methode und Vergleich der Gruppen mit dem Log-Rank-Test; Bewertung des unabhängigen Vorhersagewerts der SHOX2- und PTGER4-Methylierung für das Rezidivrisiko mittels multivariater Cox-Regressionsanalyse unter Berücksichtigung von Störfaktoren wie Alter, Geschlecht und Tumorstadium; schließlich Bewertung der individualisierten therapeutischen Wirksamkeit basierend auf dem Zeitpunkt der ctDNA-Positivität, dem krankheitsfreien Überleben (DFS) und dem Gesamtüberleben (OS). Das Ziel ist es, eine wissenschaftliche Grundlage für die Vorhersage des Rezidivrisikos und die Lenkung von Behandlungsentscheidungen zu bieten.