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JOURNAL ONKOLOGIE – Artikel
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25. Juni 2018 Seite 1/3

State of the Art der molekulargenetischen Diagnostik

Umfassendes Tumorprofiling ermöglicht zielgerichtete Therapiewahl

Das Verständnis der molekularen Grundlagen von Krebs hat sich in den vergangenen Jahren deutlich verbessert. Die molekulargenetische Diagnostik ermöglicht es heute zunehmend, Krebspatienten individuell und zielgerichtet zu behandeln. Die Analyse der molekularen Eigenschaften des Tumors durch ein umfassendes Tumorprofiling bildet hierfür die Grundlage. Der molekulare Informationsservice FoundationOne® erfasst die häufigsten aktuell bekannten krebsassoziierten genetischen Veränderungen und kann auf diese Weise entscheidende Informationen für die Therapiewahl geben.
Brauchte es zu Zeiten des Humangenom-Projektes noch mehrere Jahre, um ein einzelnes menschliches Genom zu entschlüsseln und war mit immensen Kosten verbunden, so kann die Sequenzierung heute zu einem Preis von nur etwa 1.000 US-Dollar vorgenommen werden. Der exponentielle Fortschritt, der in den letzten 3 Jahrzehnten im Bereich der DNA-Sequenzierung erzielt wurde, hat maßgeblich zum vertieften Verständnis und der differenzierteren Kategorisierung und Behandlung von Krebs beigetragen.
 
In der Molekulardiagnostik geht es heute verstärkt darum, nach verschiedenen genetischen Alterationen zu suchen, um daraus ein Therapiekonzept abzuleiten, das die molekularen Veränderungen des jeweiligen Patienten individuell berücksichtigt. Dafür müssen unter Einsatz von Assays mit hoher Sensitivität und Zuverlässigkeit breite umfassende molekulare Analysen vorgenommen werden. Der Zeitaufwand für diese Analysen ist kurz bemessen, da insbesondere bei aggressiv verlaufenden Krebserkrankungen meist zeitnah mit der zielgerichteten Therapie begonnen werden sollte. In ersten Studien konnte gezeigt werden, dass bei einer CGP (Comprehensive Genomic Profiling)-orientierten Therapiewahl bessere Therapieergebnisse zu erwarten sind (1, 2).
 
So können moderne Verfahren, wie das Hybrid-Capture-basierte Next Generation Sequencing (NGS) das gesamte Spektrum klinisch relevanter genetischer Veränderungen nachweisen (3). Mithilfe dieser Methode können auch genetische Veränderungen bei geringer Allelfrequenz detektiert und bislang unbekannte Genfusionen nachgewiesen werden (4).
 

Warum Hybrid-Capture NGS?
 
Um genetische Veränderungen im Tumorgewebe eines Patienten zu erfassen, stehen verschiedene Optionen zur Verfügung. Standard-Verfahren wie Fluoreszenz-In-Situ-Hybridisierung (FISH) und Immunhistochemie (engl. ImmunoHistoChemistry, IHC) sowie Hotspot-Panels erkennen in der Regel nur eine oder zwei Arten klinisch relevanter Alterationen (3, 5). Bei diesen Verfahren kann die Analyse mehrerer genetischer Veränderungen meist nur separat durchgeführt werden, da aufgrund der technischen Bedingungen und biologischen Gegebenheiten eine gleichzeitige Analyse von z.B. Amplifikation und Basenaustausch nicht durchführbar ist (3, 5). Bei Hotspot-Tests werden in ausgewählten Genen vordefinierte bekannte Mutationen bzw. genetische Veränderungen analysiert. Weitere, potenziell wichtige genetische Veränderungen für Krebserkrankungen, die nicht vorab definiert wurden, können mit Hotspot-Tests nicht analysiert werden (6).
 
Das CGP bietet im Vergleich dazu eine Genanalyse unter Berücksichtigung auch solcher Alterationen, die nur selten untersucht werden. Zudem ist es mittels des CGP-basierten Ansatzes möglich, sämtliche Klassen von genetischen Veränderungen (Punktmutationen, Deletionen/Insertionen, Kopienzahlvariationen und Genrekombinationen) nachzuweisen (3). Der CGP-basierte Service FoundationOne analysiert ein 315-Gen-Panel für die individuelle Tumoranalyse und bestimmt zudem die Mikrosatelliteninstabilität sowie die Tumormutationslast (7, 8). Die Ergebnisse der Analysen sowie verfügbare Informationen zu Therapien und klinischen Studien werden in einem Report zusammengefasst und an den behandelnden Arzt übermittelt.
 

Was ist FoundationOne?
 
Der Hybrid-Capture-basierte NGS-In-formationsservice FoundationOne (3) liefert ein umfassendes Tumorprofil, das mit hoher Genauigkeit alle 4 Klassen genetischer Veränderungen – d.h. Basensubstitutionen, Insertionen/Deletionen, Kopienzahlvariationen und Genrekombinationen – auf ausgewählten und mit Krebs assoziierten Genen analysieren kann. Zudem können Aussagen hinsichtlich der Tumormutationslast und der Mikrosatelliteninstabilität getroffen werden (7, 8). Der Service sequenziert simultan die kodierende Region von 315 krebsrelevanten Genen sowie Introns aus 28 bei Krebs häufig veränderten Genen bei einer durchschnittlichen Coverage von über 500x (3).
 
Jeder Read deckt ein einzigartiges DNA-Fragment ab, um auch solche genetischen Veränderungen nachweisen zu können, die aufgrund von Tumorheterogenität, hoher Durchsetzung des Tumormaterials mit Nicht-Tumorzellen und geringer Größe von Gewebeproben schwer nachweisbar sind. In einer einzigen diagnostischen FFPE-(formalinfixierte Paraffin-Einbettung)Routine-Biopsie (inklusive Stanzbiopsie oder Feinnadelbiopsien) werden Mutationsarten wie Basensubstitutionen, Insertionen und Deletionen, Kopienzahlvariationen und Genrekombination erkannt (Tab. 1).
 
Der Service benötigt nur eine geringe Menge an Gewebe, einschließlich Routine-Biopsate und Feinnadelaspirate, und funktioniert auch bei Proben mit hohem Anteil an Nicht-Tumorzellen (3).
 
 
Tab. 1: Technische Spezifikation des FoundationOne-Assays (mod. nach [3]). MAF=Minor Allel Frequency, CN=Copy Number, FFPE=Formalin Fixated Paraffin Embedded, PPV=Positive Predictive Value
Technische Informationen Basensubstitution Insertionen/
Deletionen
Kopienzahl/
-variationen
Genre-
kombination
Sensitivität > 99% MAF ≥ 5% > 97% MAF ≥ 10% > 95% CN ≥ 8 oder 10 ≥ 30% Tumorzellkerne ≥ 90% > 99% bei ALK-Fusion ≥ 20% Tumorzellkerne
Spezifität (PPV) > 99% > 99% > 99% > 99%
Typische mittlere Coverage (Jeder Read deckt ein einzigartiges DNA-Fragment ab, um selten auftretende Veränderungen detektieren zu können) 500
Probenanforderung ≥ 40 μm Gewebe zu mind. 20% malignen Ursprungs auf 8 bis 10 ungefärbten Objektträgern oder in einem FFPE-Block, Punktionsbiopsie ebenfalls geeignet
Turnaround-Time Durchschnittlich 14 Tage (Gemessen ab dem Datum, an dem eine den Anforderungen entsprechende Probe im Foundation-Medicine-Labor eingeht)
 

 
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