Identifizierung von Biomarkern aus zirkulierenden Tumorzellen

Krebserkrankungen stellen ein erhebliches gesundheitliches und ökonomisches Gesundheitsproblem dar. Obwohl in den letzten Jahren deutliche Verbesserungen für viele Therapieformen erreicht werden konnten, kann nach wie vor das individuelle Ansprechen auf eine bestimmte Therapie oder die Rezidivrate nicht genau im Voraus bestimmt werden. Zurzeit basiert die Abschätzung der Prognose hauptsächlich auf klinischen und histopathologischen Parametern, die relativ wenige Informationen über das individuelle Therapieansprechen liefern. Aus diesen Gründen gibt es intensive Bemühungen, neue Proteine oder genetische Marker zu identifizieren, die die Prognose besser bestimmen und prädiktive Aussagen zum Therapieansprechen erlauben können. Auch wenn in den letzten Jahren einige prognostische und prädiktive Biomarker identifiziert wurden, bleibt die Frage, wie diese Marker seriell und longitudinal während des Krankheitsverlaufes überwacht werden können. Dies ist besonders für genetische Marker von hoher Relevanz, da sich ein Tumorgenom unter Therapie und neuen Selektionsdrücken ändern kann. Diesbezüglich sind besonders nicht-invasive Verfahren, wie die Analyse zirkulierender Tumorzellen (engl.: circulating tumor cells [CTCs]) sehr vielversprechend, weil Blut leicht zugänglich ist. Trotz zahlreicher Anstrengungen wird die Routineanalyse von CTCs durch essentielle Fragen eingeschränkt, beispielsweise wie ein Maximum an Informationen über das Genom dieser Zellen erhalten werden kann. Wir wollen unsere hochauflösenden Einzelzell-Techniken, wie Whole-Genome Amplifikationsstrategien, Array-Techniken, Next- Generation Sequencing und Bioinformatik für eine detaillierte Charakterisierung des Genoms von CTCs einsetzen. Dieses Methodenspektrum wird an Material von Patienten mit metastasiertem Prostata- und kolorektalen Karzinomen eingesetzt. Als Ergebnis erwarten wir die Etablierung einer Strategie, die eine Voraussetzung für den zukünftigen Einsatz von CTCs als prognostische und prädiktive Marker sein wird.

Krebserkrankungen stellen ein erhebliches gesundheitliches und ökonomisches Gesundheitsproblem dar. Obwohl in den letzten Jahren deutliche Verbesserungen für viele Therapieformen erreicht werden konnten, kann nach wie vor das individuelle Ansprechen auf eine bestimmte Therapie oder die Rezidivrate nicht genau im Voraus bestimmt werden. Zurzeit basiert die Abschätzung der Prognose hauptsächlich auf klinischen und histopathologischen Parametern, die relativ wenige Informationen über das individuelle Therapieansprechen liefern. Aus diesen Gründen gibt es intensive Bemühungen, neue Biomarker zu identifizieren, die die Prognose besser bestimmen und prädiktive Aussagen zum Therapieansprechen erlauben können. Auch wenn in den letzten Jahren einige prognostische und prädiktive Biomarker identifiziert wurden, bleibt die Frage, wie diese Marker seriell und longitudinal während des Krankheitsverlaufes überwacht werden können. Dies ist besonders für genetische Marker von hoher Relevanz, da sich ein Tumorgenom unter Therapie und neuen Selektionsdrücken ändern kann. Diesbezüglich sind besonders nicht-invasive Verfahren, wie die Analyse zirkulierender Tumorzellen (engl.: circulating tumor cells [CTCs]) oder zirkulierender Tumor-DNA (engl.: circulating tumor DNA [ctDNA]) sehr vielversprechend, weil Blut leicht zugänglich ist. Weil CTCs und ctDNA Stellvertreter des Tumorgenoms im Blut sind, werden sie auch häufig als flüssige Biopsien (liquid biopsies) bezeichnet. Bei der Routineanalyse von liquid biopsies stellt sich die Frage, wie am besten ein Maximum an Informationen über das Tumorgenom gewonnen werden kann. In unserem Projekt haben wir hochauflösenden Einzelzell-Techniken, die zum großen Teil aus neuen Sequenzierverfahren (Next-Generation Sequencing) und bioinformatischen Aufarbeitungen bestehen, für eine detaillierte Charakterisierung des Genoms von CTCs entwickelt. Ein Ergebnis war, dass bei einer Form eines Gehirntumors, dem Glioblastom, von dem vermutet worden war, dass es sich nur innerhalb des Gehirns ausbreiten kann, auch CTCs im Blut von Patienten nachgewiesen werden können, was die Sicht auf die Biologie dieser Erkrankung verändert hat. Weiters konnten wir zeigen, dass CTCs sehr heterogen sind, dass sich aber sogenannte CTC-spezifische Veränderungen im Tumorgenom auf subklonaler Ebene doch noch nachweisen lassen. Zusammen mit ctDNA Analysen wiesen wir spezifische Veränderungen nach, die die Entwicklung einer Resistenz gegen eine verabreichte Therapie anzeigten, häufig sogar bevor die Resistenzentwicklung klinisch evident wurde. Zusammenfassend haben wir Strategien für liquid biopsy Analysen etabliert, die eine Voraussetzung für den zukünftigen Einsatz als prognostische und prädiktive Marker sein werden.