LIQUIDHOPE Liquid Biopsies für NeuroblastompatientInnen

Das Neuroblastom ist für 11% aller durch Krebserkrankungen bedingten Todesfälle bei Kindern verantwortlich. Obwohl in den letzten Jahren große internationalen Anstrengungen unternommen wurden neue, verbesserte Therapien, z.B. Immuntherapien, zu implementieren, ist das Langzeitüberleben von PatientInnen mit metastasierender Hochrisikoerkrankung immer noch, mit einer Überlebensrate von weniger als 40% nach initialer Therapie und weniger als 10% nach einem Rezidiv, sehr schlecht. Liquid Biopsies spiegeln zu jedem Zeitpunkt während der Therapie und danach den genauen Krankheitsverlauf wider und haben daher das Potential Diagnostik und Behandlung von Kindern mit Hochrisiko-Neuroblastom zu revolutionieren. Da die Gewinnung von Blut- und Knochnmarksproben weniger invasiv als klassische Tumorbiopsien ist, sind diese eine hervorragende Quelle für Biomarker zur Verlaufskontrolle und als Grundlage für Therapieentscheidungen. Das LIQUIDHOPE- Konsortium bringt international anerkannte ExpertInnen auf den Gebieten der biologischen und computer- gestützten Forschung beim Neuroblastom mit führenden pädiatrischen OnkologInnen zusammen um einen Paradigmenwechsel in der onkologischen Diagnostik voranzutreiben. Das CCRI und andere Experten auf dem Gebiet haben beobachtet, dass bei mehr als 95% aller PatientInnen mit Hochrisiko-Neuroblastom, Tumorzellen ins Knochenmark metastasieren/disseminieren, wo einzelne Tumorzellen die initiale Chemotherapie überdauern können und oftmals zu einem Rezidiv führen. Wir konnten zeigen, dass PatientInnen, bei denen die initiale Chemotherapie nicht in der Lage war alle Tumorzellen aus dem Knochenmark zu eliminieren, deutlich schlechtere Überlebenschancen hatten. Genetische Analysen der zellfreien DNA aus Blut- und Knochenmarksplasma lieferten überdies wichtige zusätzliche Informationen. Wir gehen davon aus, dass die Implementierung der, von uns etablierten Methoden, zur Detektion und Biomarkercharakterisierung disseminierter Tumorzellen im Knochenmark und die Kombination mit Analysen der zellfreien DNA aus Blut und Knochenmark, die Abschätzung der Rezidivwahrscheinlichkeit erleichtern bzw. Verlaufskontrollen und eine präzisere Therapiewahl ermöglichen wird. Im Rahmen des LIQUIDHOPE Netzwerks, strebt das CCRI einen raschen Transfer von `Liquid Biopsy Verfahren in den klinischen Alltag an. Dies soll helfen die derzeitigen Probleme bei der Abschätzung des Therapieerfolgs, bei der Detektion von minimaler Resterkrankung und der Identifizierung von (immun)therapeutischen Angriffspunkten zu lösen. Wir planen, Tumormarker und immuntherapeutische Zielmoleküle auf disseminierten Tumorzellen in Knochenmarksproben, mithilfe eines automatisierten Mikroskopiesystems zu quantifizieren und mittels Digital Droplet-PCR DNA-Marker in Blut und Knochenmark zu analysieren. Diese Verfahren werden durch bioinformatische Analysen unterstützt, die auf neuesten Deep-learning-Algorithmen basieren sowie Software zur Visualisierung von komplexen multi-dimensionalen Daten. In einem Ringversuch sollen Spezifität und Sensitivität der von uns etablierten Biomarkertests gemeinsam mit denen der LIQUIDHOPE-Partner verglichen werden, um dann prospektiv im Rahmen der neuen Europa-weiten Hochrisiko-Neuroblastom Studie, SIOPEN-HR-NBL2, erhoben zu werden. Diese innovativen Liquid Biopsy Verfahren werden helfen, jene Kombinationen aus Blut- und Knochenmarksmarkern zu identifizieren und validieren, die eine Abschätzung des Therapieerfolgs, eine Verlaufskontrolle minimaler Resterkrankung und die Früherkennung von Rezidiven ermöglichen, und dadurch personalisierte Diagnostik und Behandlung von Kindern mit Neuroblastom wesentlich vorantreiben.

Das Neuroblastom ist für 11% aller durch Krebserkrankungen bedingten Todesfälle bei Kindern verantwortlich. Obwohl in den letzten Jahren große internationalen Anstrengungen unternommen wurden neue, verbesserte Therapien, z.B. Immuntherapien, anzubieten, liegt das Langzeitüberleben von PatientInnen mit metastasierendem Hochrisiko-Neuroblastom immer noch unter 40% nach initialer Therapie und bei 10% nach einem Rezidiv. Liquid Biopsies spiegeln den genauen Krankheitsverlauf wider und haben daher das Potential Diagnostik und Behandlung von Kindern mit Hochrisiko-Neuroblastom zu revolutionieren. Da die Gewinnung von Blut- und Knochnmarksproben weniger invasiv als klassische Tumorbiopsien ist, sind diese eine hervorragende Quelle für Biomarker zur Verlaufskontrolle und als Grundlage für Therapieentscheidungen. Das LIQUIDHOPE-Konsortium bringt international anerkannte ExpertInnen auf den Gebieten der biologischen und computer-gestützten Forschung beim Neuroblastom mit führenden pädiatrischen OnkologInnen zusammen um einen Paradigmenwechsel in der onkologischen Diagnostik voranzutreiben. Das CCRI und andere ExpertInnen auf dem Gebiet haben beobachtet, dass bei mehr als 95% aller PatientInnen mit Hochrisiko-Neuroblastom, Tumorzellen ins Knochenmark metastasieren/disseminieren, wobei einzelne Tumorzellen die initiale Chemotherapie überdauern können und oftmals zu einem Rezidiv führen. Erste Pilotversuche hatten gezeigt, dass die Detektion disseminierter Tumorzellen im Knochenmark und die Kombination mit Analysen der zellfreien DNA, die Abschätzung der Rezidivwahrscheinlichkeit erleichtern bzw. Verlaufskontrollen und eine präzisere Therapiewahl ermöglichen könnten. Im Rahmen des LIQUIDHOPE Netzwerks, hat das CCRI Tumormarker und immuntherapeutische Zielmoleküle auf disseminierten Tumorzellen in Knochenmarksproben, mithilfe einer automatisierten Mikroskopieplatform quantifiziert und mittels digitaler Droplet-PCR und Sequenziermethoden zellfreie-DNA in Blut und Knochenmark analysiert. Diese Verfahren wurden durch bioinformatische Analysen unterstützt, die auf neuesten Deep-learning-Algorithmen basieren, sowie Software zur Visualisierung von komplexen multi-dimensionalen Daten. Im ersten Schritt wurden Richtlinien für die Gewinnung, den Transport und der Lagerung von Blut- und Knochenmarksproben erstellt. Dies ist besonders für internationale Studien wichtig, bei denen Proben zu spezialisierten Laboren versandt werden. Weiters konnten wir zeigen, dass ein Abfallen von Liquid Biopsy Markern mit dem Ansprechen der PatientInnen auf die Induktionschemotherapie korreliert und PatientInnen, bei denen nach der ersten Therapiephase keine Tumorzellen im Knochenmark oder Tumormarker in der zellfreien-DNA mehr nachweisbar waren, bessere Überlebenschancen hatten. Insbesondere waren Analysen der zellfreien-DNA gut geeignet Rezidive zu erkennen, und zwar bereits mehrere Wochen bevor diese in der Klinik nachgewiesen wurde. Wir konnten auch zeigen, dass jene Moleküle, gegen die Immuntherapien gerichtet sind, unterschiedlich stark auf Tumorzellen im Knochenmark vorhanden sind. Dies könnte erklären, warum diese Therapien derzeit nicht ausreichen, um alle Tumorzellen zu erreichen und somit alle PatientInnen zu heilen. Die Integration innovativer Liquid Biopsy Verfahren aus Blut- und Knochenmark bieten nun eine genauere Abschätzung des Therapieerfolgs, sensitive Verlaufskontrolle minimaler Resterkrankung und ermöglichen eine Früherkennung von Rezidiven. Die von uns erstellten Richtlinien und Liquid Biopsy Analysen werden nun im Rahmen der neuen Europa-weiten Hochrisiko-Neuroblastom Studie, SIOPEN-HR-NBL2 eingesetzt um personalisierte Diagnostik und Behandlung von Kindern mit Neuroblastom zu verbessern.