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JOURNAL ONKOLOGIE – Artikel

25. Januar 2018
Seite 1/3
Molekulargenetik bei soliden Tumoren: Neuer Ausblick durch mehr Einblick

M. Falk, S. Schatz, M. Tiemann, Institut für Hämatopathologie, Hamburg.

Nachdem das letzte Jahrzehnt der Onkologie ganz im Zeichen der molekular stratifizierten Therapie stand, bricht nun offenbar die Ära der Immunonkologie an. Für beide Therapiekonzepte ist das Verständnis molekulargenetischer Aspekte der Tumorzelle von grundlegender Bedeutung. Einen Großteil des molekulargenetischen Erkenntnisgewinns der letzten Jahre haben wir modernen NGS (Next Generation Sequencing)-basierten Sequenzierungsmethoden zu verdanken, welche die molekularpathologische Diagnostik auf breiter Basis verändert hat. Anschaulich wird dies an folgendem Beispiel: Im Rahmen des humanen Genomprojekts (1990 bis 2003) wurden die ca. 25.000 Gene eines Menschen mittels Sanger-Sequenzierung innerhalb von etwa 13 Jahren komplett sequenziert. Die gleiche Leistung bieten heutige Hochdurchsatz-Sequenziergeräte in einigen Stunden. Diese revolutionäre Entwicklung ging mit grundlegenden technischen Modifikationen der Sequenziertechnologien einher. Durch diese technologischen Fortschritte gewinnt die NGS-Paneltestung für die Molekulargenetik immer mehr an Bedeutung. So lassen sich relevante Genabschnitte vieler Patienten gleichzeitig parallel sequenzieren, um diejenigen Mutationen bzw. Varianten zu detektieren, die nachweislich mit einem bestimmten Krankheitsbild assoziiert sind. Dies erlaubt eine hohe diagnostische Sicherheit durch die tiefe Abdeckung der Zielsequenzen und darüber hinaus, eine gewisse Anzahl an Patientenproben vorausgesetzt, eine ökonomischere Routinetestung zur Diagnosesicherung oder zur Bestimmung prognostischer bzw. prädiktiver Tumormarker.
Fortschritte in der molekularen Diagnostik

Für den Mutationsnachweis sollte man erfahrungsgemäß eher kleinere, gezielt einsetzbare Genpanels einsetzen, z.B. zum Nachweis klinisch relevanter Mutationen bei Lungenkarzinomen, Kolorektalkarzinomen, Melanomen, oder im hämatologischen Bereich bei myelodysplastischen Syndromen (MDS) oder chronischen lymphatischen Leukämien (CLL). Ein Vorteil kleinerer Testpanels mit einer überschaubaren Anzahl an Genen liegt vor allem im Umfang der Datenverarbeitung: Durch das NGS fallen enorme Datenmengen an, die nicht nur verarbeitet und präzise ausgewertet, sondern anschließend auch sicher gespeichert und verwaltet werden müssen. Die Dateigröße einer Sanger-Sequenzierung beträgt etwa 1 Megabyte, was bequem auf eine 3,5-Zoll-Diskette (die Älteren werden diese noch kennen) passt. Der Hybrid-Capture-NGS-Lauf eines Patienten hingegen passt kaum auf eine Doppellayer-Blue-ray disc mit immerhin 50 Gigabyte Speicherkapazität. Um Datenmengen tausender Patienten pro Jahr speichern und verwalten zu können, werden von einigen Firmen bereits Cloud-basierte Ansätze verfolgt. Natürlich muss hier vor dem Hintergrund sensibler Patientendaten ein hohes Maß an Verschlüsselung bzw. Datensicherheit gewährleistet sein, dies effektiv zu gestalten, liegt aber eher außerhalb der Kernkompetenz der meisten biologischen Diagnostiklabors. Dennoch muss man sich gerade mit diesen konkreten Fragen auseinandersetzen. Von der rasanten, teils atemberaubenden Entwicklung profitieren alle beteiligten Disziplinen aus Molekularbiologie, Humangenetik, Molekularpathologie, Radiologie und Hämato-Onkologie.

Dennoch wird teilweise argumentiert, dass ein Großteil der genetischen Information nicht direkt klinisch relevant sei. In der Tat ist die Erstellung eines NGS-Panels mit vielleicht 20-30 Genen auch immer ein Versuch der Projektion in die Zukunft. Wenn man schon einen großen Aufwand bei der Erstellung und Etablierung eines umfassenden Genpanels betreibt, ist man natürlich auch bestrebt, innovative Fragestellungen gleich mit zu klären. So können auch Mutationen getestet werden, zu denen die zielgerichteten Tyrosinkinase-Inhibitoren (TKIs) zurzeit noch nicht zugelassen, aber bereits Gegenstand klinischer Studien sind. Andererseits sollte eine umfassende Charakterisierung des Tumorgenoms an erster Stelle stehen, weil diese immer noch die Grundlage für die Entwicklung zielgerichteter Therapien und deren Validierung im Rahmen klinischer Studien bildet. Die Kosten eines NGS-Panels sind übrigens nicht erheblich höher als die Einzeltestungen zusammengenommen und bewegen sich im Rahmen von etwa 2.000 Euro.

Ein Faktor bremst allerdings die flächendeckende Etablierung der NGS-Technologie sehr effektiv: die verspätete Erstattung im Leistungskatalog. Mittlerweile hat man sich doch auf eine sinnvolle Regelung zur NGS-Vergütung geeinigt. NGS-Leistungen sind seit -Sommer 2017 mit den gesetzlichen bzw. privaten Krankenkassen grundsätzlich abrechenbar, eine Ausnahme bildet die Liquid-Biopsy-Testung bei soliden Tumoren. Die nun möglich gewordene Vergütung der NGS-Leistungen führt zu einer beschleunigten Verbreitung dieser Methodik in der Molekularpathologie. Als konkretes Beispiel für die Überlegenheit der Panel-Sequenzierung soll an dieser Stelle ein Amplikon-basiertes Lungenpanel herangezogen werden, mit dessen Hilfe man parallel 17 therapeutisch relevante Gene in 20 Patienten auf Punktmutationen und kleinere Insertionen bzw. Deletionen untersuchen kann. Bis zum fertigen Befund beansprucht dies inklusive einer relativ aufwändigen Datenanalyse ca. 10 Werktage. Dazu wird ein genetischer Bereich von insgesamt ca. 100 Exons (entspr. ca. 100 Amplikons bzw. 100 einzelnen Sequenzierreaktionen) abgedeckt. Würde dieser Genbereich mit der herkömmlichen Sanger-Sequenzierung auf Mutationen untersucht, müsste man für die 20 Patienten ca. 2.000 Einzel-Sequenzierungen durchführen, was mehrere Monate beanspruchen würde.

Ein weiteres Beispiel mit aktueller Relevanz sind die somatischen Mutationen in den DNA-Reparaturgenen BRCA1 und BRCA2. Deren Nachweis stellt bei Ovarialkarzinomen eine Therapie-Indikation für den PARP-Inhibitor Olaparib dar. Insgesamt bestehen diese beiden Gene aus 50 Exons, welche über etwa 50 Polymerase-Kettenreaktionen (PCRs) gefolgt von 50 Sequenzier-ansätzen zeitaufwändig (mehrere Wochen pro Patient) einzeln – oder mit der NGS-Technologie gleichzeitig zusammen in wenigen Tagen analysiert werden können (Abb. 1).
 
Abb. 1: Von der Einzelsequenzierung zum „massive parallel sequencing“ (NGS).
Abb. 1: Von der Einzelsequenzierung zum „massive parallel sequencing“ (NGS).
 
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