Flüssigkeitsbiopsie erkennt Hirntumor und Nierenkrebs im Frühstadium

Die Forscher untersuchen flüssige Biopsien zum Nachweis von Krebs, die Muster chemischer Markierungen, sogenannte Methylgruppen, auf DNA in Blut oder anderen Körperflüssigkeiten identifizieren.

Bildnachweis: Nationales Institut für Humangenomforschung

Ein Test, der DNA im Blut analysiert, identifizierte nach zwei neuen Studien zwei Arten von Krebs genau.

Der Test war in der Lage , Nierenkrebs in seinen frühesten sowie fortgeschrittenen Stadien zu identifizieren und verschiedene Arten von Hirntumoren zu identifizieren und zu klassifizieren, einschließlich niedriggradiger und aggressiverer Hirntumoren . Der gleiche Test erwies sich auch als vielversprechend für die Diagnose von Nierenkrebs unter Verwendung von DNA aus Urinproben.

Wenn die Ergebnisse durch weitere Studien bestätigt werden, könnte der Test – eine Art Flüssigkeitsbiopsie – verwendet werden, um die Diagnose von Nierenkrebs und Hirntumor zu unterstützen, ohne dass invasive Gewebebiopsien erforderlich sind, die riskant und kostspielig sein können, sagte der Neurochirurg Chetan Bettegowda. MD, Ph.D., vom Sidney Kimmel Cancer Center an der Johns Hopkins University Medical School, der nicht an den neuen Studien beteiligt war.

„Diese Ergebnisse sind sehr aufregend. Sie stellen die frühen Phasen einer Technologie dar, die sich als sehr leistungsfähig erweisen und unsere Fähigkeit verbessern kann, Krebspatienten zu versorgen “, sagte Dr. Bettegowda.

"Ungefähr ein Drittel der Nierenkrebserkrankungen wird zu einem späteren Zeitpunkt diagnostiziert, wenn sie schwerer zu heilen sind", sagte Dr. Matthew Freedman, ein medizinischer Onkologe am Dana-Farber Cancer Institute und Co-Senior Investigator der neue Nierenkrebsstudie. Von der Food and Drug Administration wurden keine Marker in Blut oder Urin zugelassen, die auf das Vorhandensein von Nierenkrebs im Frühstadium hinweisen. Und eine frühere Erkennung von Nierenkrebs könnte die Zahl der Todesfälle aufgrund der Krankheit verringern, sagte er.

In ähnlicher Weise könnte die Fähigkeit, Hirntumoren vor der Operation nichtinvasiv zu erkennen und zu klassifizieren, Ärzten helfen, den besten Behandlungsverlauf zu bestimmen, die Operation besser zu planen und bei einigen Menschen sogar die Notwendigkeit einer Operation zu beseitigen, sagte Dr. Kenneth Aldape, Neuropathologe und Chef der Labor für Pathologie am NCI- Zentrum für Krebsforschung und Forscher an der Hirntumorstudie.

Der Test könnte sich auch als nützlich erweisen, um nichtinvasiv zu überwachen, ob Patienten auf die Behandlung ansprechen, sagte Dr. Bettegowda. Die Diagnose und Überwachung von Hirntumoren ohne invasive Biopsien ist „einer der heiligen Grale der Neuroonkologie“, sagte er.

Die Ergebnisse wurden am 22. Juni in Nature Medicine veröffentlicht und auf der virtuellen Jahrestagung II der American Association of Cancer Research (AACR) vorgestellt.

Identifizierung molekularer Fingerabdrücke von Krebs

Seit mehr als 40 Jahren wissen Wissenschaftler, dass Tumore Zellen und Moleküle in Blut und andere Körperflüssigkeiten abgeben. In jüngerer Zeit haben Forscher gezeigt, dass die Analyse dieser Zellen und Moleküle einige der gleichen Informationen liefern kann, die Gewebebiopsien liefern.

Solche flüssigen Biopsien werden intensiv untersucht, um die Früherkennung von Krebs zu verbessern, Behandlungsentscheidungen zu treffen, das Ansprechen eines Patienten auf die Behandlung zu verfolgen und zu überwachen, ob der Krebs fortschreitet.

Viele Flüssigbiopsietests, die entwickelt werden, suchen nach spezifischen krebsbedingten genetischen Veränderungen oder Mutationen in DNA-Stücken, die im Blutkreislauf zirkulieren.

Im Gegensatz dazu beschreibt der in den neuen Studien verwendete Ansatz das Methylierungsmuster – chemische Markierungen, die als Methylgruppen bezeichnet werden – auf DNA in Blut oder anderen Körperflüssigkeiten. Diese chemischen Tags, die den genetischen Code selbst nicht verändern, spielen eine wichtige Rolle beim Ein- und Ausschalten von Genen.

Der Ansatz nutzt die Tatsache, dass DNA-Methylierungsmuster verwendet werden können, um zwischen normalem und krebsartigem Gewebe sowie zwischen verschiedenen Gewebetypen wie Niere, Lunge, Gehirn oder Brust zu unterscheiden. Daniel De Carvalho, Ph.D., des Princess Margaret Cancer Center in Toronto, erklärt auf dem AACR-Treffen.

Dr. De Carvalho leitete das Team, das die auf DNA-Methylierung basierende Flüssigkeitsbiopsietechnik entwickelte. Er war an beiden Studien beteiligt.

In ihrem Ansatz verwenden die Forscher maschinelles Lernen – eine Art künstliche Intelligenz -, um das Computerprogramm, das DNA-Methylierungsmuster verwendet, um zwischen verschiedenen Krebsarten und gesundem Gewebe zu unterscheiden, schrittweise zu optimieren.

Die beiden neuen Studien zeigen, dass flüssige Biopsien, die DNA-Methylierungsmuster untersuchen, Vorteile für die Erkennung von Tumoren haben können, die nicht viel DNA abgeben, wie Nieren- und Gehirnkrebs, im Vergleich zu flüssigen Biopsien, die nach spezifischen genetischen Mutationen suchen, sagte Dr. Aldape .

"Wenn die Menge an Tumor-DNA im Blut gering ist, kann es schwierig sein, bestimmte DNA-Mutationen zu erkennen, da dort nicht genügend DNA vorhanden ist", erklärte er.

Aber weil DNA-Methylierungsänderungen viel häufiger sind als Änderungen des DNA-Codes in Krebszellen, seien die Chancen, Krebs zu erkennen, selbst bei Tumoren, die nicht viel DNA abgeben, erhöht. Die Flüssigkeitsbiopsie-Methode verbessert die Fähigkeit, Krebs aufzunehmen, und verwendet einen Antikörper , um methylierte DNA-Stücke aus Blut- oder Urinproben herauszufischen.

Hochgenaue Erkennung von Nierenkrebs

Dr. Freedman und seine Kollegen testeten die Methode an Proben von 99 Personen mit Nierenkrebs im Stadium 1–4, 15 Personen mit Urothelblasenkrebs im Stadium 4 und 28 Personen, die krebsfrei waren (gesunde Kontrollen).

Sie fanden heraus, dass der Bluttest äußerst genau war und eine Wahrscheinlichkeit von 99% bestand, zwischen Menschen mit Nierenkrebs, einschließlich Nierenkrebs im Frühstadium, und Kontrollpersonen zu unterscheiden . Das heißt, der Test war sehr gut darin, Nierenkrebs in Proben von Menschen zu finden, die tatsächlich an der Krankheit litten (bekannt als Sensitivität ), und er identifizierte fast nie Nierenkrebs in Proben von gesunden Kontrollen (bekannt als Spezifität ).

Der Test hatte auch eine 98% ige Chance, Nierenkrebs von Blasenkrebs, einer anderen Art von Harnsystemtumor, in Blutproben zu unterscheiden.

Obwohl der Test für die Verwendung mit Blut optimiert wurde, zeigte er auch eine gute Leistung beim Nachweis von Nierenkrebs in Urinproben mit einer Wahrscheinlichkeit von 86%, die Krankheit genau zu identifizieren.

Obwohl der Test für die Verwendung mit Urinproben optimiert werden muss, "denke ich, dass es vielversprechend ist, die Signatur von Nierenkrebs im Urin ableiten zu können, der eine noch weniger invasive DNA-Quelle als Blut darstellt", sagte Dr. Aldape .

Den Test auf Herz und Nieren prüfen

Letztendlich, so hofft Dr. Freedman, könnte der Test verwendet werden, um Menschen mit einem hohen Risiko für Nierenkrebs zu untersuchen, beispielsweise solche mit erblichen Syndromen, die sie für die Krankheit prädisponieren, mit dem Ziel, Krebs frühzeitig zu erkennen.

Er fuhr jedoch fort, dass es zunächst anhand von Proben von viel mehr Personen validiert werden muss, beispielsweise mit gelagerten Blutproben, die in regelmäßigen Abständen in großen Studien entnommen wurden, die im Laufe der Zeit Tausenden von Menschen folgten.

"Wenn wir über Screening sprechen, möchten wir sicherstellen, dass es nur sehr wenige falsch positive Tests gibt, die die Menschen zusätzlichen unnötigen Tests und der emotionalen Angst vor einer möglichen Krebsdiagnose unterziehen", sagte Dr. Bettegowda.

Die Flüssigkeitsbiopsie kann auch verwendet werden, wenn ein Bildgebungstest wie ein CT-Scan des Abdomens oder ein MRT- Verfahren, das aus anderen Gründen durchgeführt wird, einen verdächtigen Punkt auf der Niere einer Person aufdeckt. Auf diese sogenannten zufälligen Befunde muss häufig eine invasive Nierenbiopsie durchgeführt werden, sagte Dr. Freedman.

Er und seine Kollegen untersuchen bereits die Verwendung des Blut- oder Urintests zur Überwachung von Personen, denen ein Teil einer Niere zur Behandlung von Nierenkrebs im Frühstadium chirurgisch entfernt wurde. Während einige Menschen durch die Operation geheilt werden, besteht für andere das Risiko, dass der Krebs zurückkehrt und sich ausbreitet.

"Wir hoffen, dass wir diejenigen Menschen identifizieren können, die Krebs haben, der sich zu verbreiten beginnt, aber unter das klinische Radar geraten ist – und dass wir diese Personen effektiver behandeln können", sagte Dr. Freedman.

Vielversprechende Ergebnisse für Patienten mit Hirntumoren

Der Test zeigte auch eine hohe Genauigkeit zum Nachweis von Gliomen , einer Art von Hirntumor. In dieser Studie, in der Blutproben von 59 Personen mit Gliom und 388 Blutproben von gesunden Kontrollpersonen und Personen mit anderen Krebsarten, einschließlich Brust-, Darm-, Lungen- und Nierenkrebs, verwendet wurden,

Dr. Aldape und seine Kollegen stellten fest, dass dieselbe Flüssigkeitsbiopsiemethode eine 99% ige Chance hatte, Gliome von gesunden Kontrollen und anderen Krebsarten zu unterscheiden.

Darüber hinaus stellte das Team in Studien mit passenden Blut- und Tumorproben von 220 Patienten mit einer Vielzahl von Hirntumoren fest, dass der Test zwischen verschiedenen Arten von Hirntumor, einschließlich weniger oder aggressiver, und metastasierten Hirntumoren (d. H. Krebserkrankungen, die an anderer Stelle im Körper entstanden sind und sich dann auf das Gehirn ausbreiten).

Obwohl die MRT zur Erkennung von Hirntumoren verwendet wird, kann diese Bildgebungsmethode nicht immer zwischen einem Hirntumor und einer anderen Art von Hirnanomalie unterscheiden. Wenn es sich um einen Hirntumor handelt, kann die Bildgebung allein normalerweise nicht die spezifische Art des Hirntumors identifizieren oder feststellen, ob ein Gehirntumor gutartig oder krebsartig ist. Darüber hinaus müssen nicht alle Hirntumoren operativ entfernt werden.

Ein nicht-invasiver Test, der die spezifische Art des Hirntumors identifiziert, könnte einige Menschen vor unnötigen invasiven Operationen bewahren, fuhr Dr. Aldape fort.

"Dieser nicht-invasive Test könnte daher letztendlich ein sehr nützliches Instrument für die präoperative Diagnose und personalisierte chirurgische Ansätze darstellen", sagte Dr. Aldape.

Während zusätzliche Forschung erforderlich wäre, könnte der Test möglicherweise auch nützlich sein, um einen Behandlungsplan vor der Operation zu entwickeln und nichtinvasiv zu überwachen, wie Patienten auf die Behandlung ansprechen, sagte Dr. Aldape.

Wie bei Nierenkrebs muss die Methode in größeren Studien, die den Menschen im Laufe der Zeit folgen, für Hirntumor validiert werden. „Wo wir in einer realen Umgebung sehen, wie diese Tests funktionieren“, sagte Dr. Bettegowda.

Komplementäre Testansätze kombinieren

Weitere Studien werden ebenfalls erforderlich sein, bevor der Test als Leitfaden für Behandlungsentscheidungen oder zur Planung der Behandlung verwendet werden kann, fuhr Dr. Bettegowda fort. Dies könnte in kleinen Studien getestet werden, "in denen wir die Testergebnisse an die behandelnden Ärzte oder Kliniker zurückmelden lassen und sehen, wie sich dies auf die Gesamtergebnisse in Bezug auf das Überleben der Patienten, das Wiederauftreten der Krankheit und die Prognose auswirkt", sagte er.

Und bevor der Test zur Hauptsendezeit bereit ist, muss er laut Dr. Aldape auch angepasst werden, damit er von klinischen Labors im Rahmen von Routinetests problemlos verwendet werden kann.

Forscher aus beiden Studien sagten, dass der Test in Kombination mit anderen Ansätzen zur Diagnose oder Überwachung von Krebs von größtem Wert sein könnte.

Die Kombination von auf Methylierung basierenden Flüssigkeitsbiopsien mit anderen, komplementären Ansätzen wie anderen Arten der Flüssigkeitsbiopsie oder bildgebenden Verfahren wie der MRT kann „die Empfindlichkeit, Spezifität und die Informationen verbessern, die dem Patienten und seinen Ärzten zurückgegeben werden“. Dr. Bettegowda stimmte zu.

Quelle: National Cancer Institute

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