Direkt zum Inhalt
Diese Seite wird bereitgestellt von Helmholtz-Gemeinschaft

DKFZ Heidelberg: Liquid Biopsy – Tumoren mittels Blutprobe auf der Spur

Derzeit nutzen Ärzte und Wissenschaftler die Liquid Biopsy vor allem, um im Rahmen von klinischen Studien das Ansprechen von Tumoren auf Therapien mitzuverfolgen. Mit Hilfe des Verfahrens können Rückfälle frühzeitig erkannt und Therapien gegebenenfalls angepasst werden.
Liquid Biopsy – Tumoren mittels Blutprobe auf der Spur

Deutsches Krebsforschungszentrum

Veröffentlicht am: 07.05.2020

Laufzeit: 0:05:23

Sprache: deutsch

Unter einer Liquid Biopsy, also »Flüssigbiopsie« verstehen Krebsforscher die blutbasierte Analytik zum Nachweis von Tumorzellen bzw. Tumor-DNA. Denn Tumorzellen geben Erbinformationen ins Blut ab, die auf krebstypische Genveränderungen hin untersucht werden können. Sie kommen allerdings nur in winzigen Mengen vor, daher wurde ihr Nachweis erst durch die Entwicklung neuer Analyseverfahren möglich, z. B. das »next generation sequencing«.

Bislang wurde zum Nachweis eines Tumors meist eine Gewebeprobe entnommen, also eine Biopsie gemacht. Diese Probe untersucht der Pathologe anschließend auf krankhafte Veränderungen und analysiert die Tumorzell-DNA auf krebstreibende Erbgutveränderungen. Dieses Vorgehen, als personalisierte Krebsmedizin bezeichnet, ermöglicht es Ärzten, eine maßgeschneiderte Therapie für jeden einzelnen Patienten zu finden. Doch die Gewebeentnahme kann für die Betroffenen schmerzhaft und in manchen Fällen riskant sein.

Das Verfahren der Liquid Biopsy, das unter anderem am DKFZ entwickelt wird, ermittelt und analysiert die Tumor-DNA im Blut. Aktuell kommt es vor allem bei der Verlaufs- und Therapiekontrolle bereits erkrankter Krebspatienten zum Einsatz. Ziel dabei ist, das Wiederkehren eines Tumors schneller zu erkennen und mögliche genetische Veränderungen in seinem Gewebe zu bestimmen. So kann eine Therapie zeitnah angepasst und das Leben des Patienten möglicherweise verlängert werden. Welche Risiken, aber vor allem Chancen diese neuartige Analyse-Methode bietet, erläutern Holger Sültmann und sein Team von Krebsgenomforschern am DKFZ.

Der Film

Blut, ein ganz besonderer Saft. Ein paar Tropfen enthalten zahlreiche medizinische Informationen. Unter anderem können sich auch Spuren von Tumorzell-DNA in Blut oder wie hier in aufbereitetem Blutplasma verbergen.

Holger Sültmann / DKTK Professur für Krebsgenomforschung DKFZ: »Viele Millionen Zellen gehen täglich zugrunde und viele Millionen Zellen werden täglich neu gebildet. Die zugrunde gehenden Zellen müssen abtransportiert werden und das geschieht in der Regel durch das Blut und wir versuchen mittels Liquid Biopsy im Blut festzustellen, was an Zellen kaputtgegangen ist.«

Steffen Dietz vom Deutschen Krebsforschungszentrum ist Mitglied im Team von Professor Sültmann. Mit seinen Kollegen sucht er nach Wegen, Therapieresistenzen bei Patienten mit nichtkleinzelligem Lungenkrebs frühzeitig zu erkennen – anhand von Tumor-DNA im Blut. Dafür hat Steffen Dietz 2019 auch den renommierten Takeda Oncology Forschungspreis bekommen.

Steffen Dietz / Abteilung Krebsgenomforschung DKFZ: »Fünf Prozent der Patienten mit nichtkleinzelligem Bronchialkarzinom tragen in den Tumorzellen eine Fusion des ALK-Gens. Diese Patienten profitieren von der Behandlung mit speziellen zielgerichteten Wirkstoffen. Leider entwickeln sie allerdings im Laufe der Behandlung eine Resistenz dagegen, was ein erneutes Wachstum des Tumors auslöst. Und wir versuchen die Therapie, die Behandlung dieser Patienten mit einer Liquid Biopsy möglichst engmaschig zu überwachen, um zum einen das erneute Tumorwachstum möglichst frühzeitig zu erkennen, aber gleichzeitig auch eine mögliche Resistenz molekular zu charakterisieren und zu identifizieren.«

Der Vorteil der Liquid Biopsy – anstelle einer invasiven und möglicherweise riskanten Gewebeentnahme genügt eine Blutabnahme. Die Proben, die im Rahmen klinischer Studien für die Forschung von Steffen Dietz gewonnen werden, stammen aus der Thoraxklinik Heidelberg. Bei rund 85 Prozent aller Bronchialkarzinome handelt es sich um nicht-kleinzelligen Lungenkrebs.

Steffen Dietz / Abteilung Krebsgenomforschung DKFZ: »Eine der größten Schwierigkeiten ist sicherlich die sehr geringe Menge an Ausgangsmaterial, sprich an DNA, die wir aus einer Blut- beziehungsweise einer Plasmaprobe gewinnen können und der Anteil an Tumor-DNA in dieser ohnehin schon sehr geringen Menge an DNA ist wirklich sehr sehr gering und oft unter einem Prozent. Das bedeutet, wir suchen sprichwörtlich nach der Nadel im Heuhaufen, was sehr sehr sensitive Analysemethoden erfordert.«

Das Blut der Lungenkrebspatienten wird zunächst in den Labors der Thoraxklinik aufbereitet. Dort wird das Plasma gewonnen, das dann weiter ans NCT Heidelberg reist, das Nationale Centrum für Tumorerkrankungen. Mitarbeiter der Abteilung Krebsgenomforschung bereiten das Plasma dort je nach gezielter Fragestellung auf. Erst nach aufwändigen Qualitätskontrollen geht die Probe in die zentrale Forschungseinheit, das Herzstück der DNA-Analyse am DKFZ, die Core Facility Genomics und Proteomics.

Holger Sültmann / DKTK Professur für Krebsgenomforschung DKFZ: »In einer Plasmaprobe finden wir vor allem viele Eiweiße, wir finden DNA und RNA und auch kleinere Moleküle die aus dem Stoffwechsel der Körperzellen stammen. Wir suchen die Mutationen in der DNA und haben da mit labortechnischen Methoden die Möglichkeit, diese Genbibliotheken herzustellen, die wir anschließend mit der Sequenzierungsmethode analysieren.«

Vor ungefähr 15 Jahren kamen Hochdurchsatz-Sequenzierungsverfahren auf den Markt. Heute können Forschungsproben in neuer Tiefe analysiert werden. In Objektträger-artigen Kammern befindet sich die aufbereitete DNA, die unter Laserlicht ihre Informationen preisgibt, da sie mit einem Fluoreszenz-Farbstoff markiert ist. Dabei suchen die Wissenschaftler entweder bestimmte krebsspezifische Mutationen oder analysieren das komplette Genom. Nur dank des »next generation sequencing« hat die Suche nach der Nadel im Heuhaufen eine Chance. Die Core Facility am DKFZ wird von Arbeitsgruppen bundesweit genutzt.

Holger Sültmann / DKTK Professur für Krebsgenomforschung DKFZ: »Am DKFZ gibt es weitere Arbeitsgruppen, die arbeiten zum Beispiel an zirkulierenden Tumorzellen, sprich also Zellen die vom Tumor abstammen. Und diese Arbeitsgruppen beschäftigen sich damit, diese Zellen zu vervielfältigen und auch molekular zu charakterisieren. Andere Gruppen wiederum beschäftigen sich mit der Analyse von kleinen RNA-Molekülen als Liquid Biopsy Substrate.«

Aktuell wird das Verfahren der Liquid Biopsy in der Krebsforschung zu unterschiedlichen Zwecken eingesetzt. Onkologen setzen sie zum Monitoring von Tumorpatienten ein, machen therapeutische Zielstrukturen aus oder versuchen Resistenz-Mechanismen zu verstehen. Der Einsatz zur Krebsfrüherkennung ist derzeit noch Zukunftsmusik.

Holger Sültmann / DKTK Professur für Krebsgenomforschung DKFZ: »Was wir bisher noch nicht können, mit der Liquid Biopsy, ist die Entdeckung kleinerer Tumoren zu leisten, das heißt in einem frühen Stadium den Krebs zu entdecken, in einem Stadium, in dem der Krebs noch operabel wäre, weil dadurch die Patienten geheilt werden. Das ist allerdings natürlich eines der Fernziele, die wir haben, auch näher an diese kleineren Tumoren heranzukommen, mit der Liquid Biopsy-Methode.«

Bis zum Einsatz in der klinischen Routine muss die Methode noch erprobt und weiterentwickelt werden, doch die Wissenschaftler sind der Tumorzell-DNA auf der Spur. Und sie rücken dem noch unkalkulierbaren Gegner Krebs mit blutbasierten Analyseverfahren jeden Tag ein Stückchen näher.

Lesermeinung

Wenn Sie inhaltliche Anmerkungen zu diesem Artikel haben, können Sie die Redaktion per E-Mail informieren. Wir lesen Ihre Zuschrift, bitten jedoch um Verständnis, dass wir nicht jede beantworten können.