Die Untersuchung zellfreier DNA durch Liquid Biopsy in der Medizin

2019 ◽  
Vol 51 (02) ◽  
pp. 60-64
Author(s):  
Bernd Eiben ◽  
Ralf Glaubitz ◽  
Ekkehard Schütz ◽  
Julia Beck ◽  
Christian Eiben ◽  
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ZusammenfassungBei Diagnostik und Monitoring von Tumoren stellten bisher bild- oder biopsiebasierte Verfahren den Goldstandard dar. Neuere Verfahren könnten dieses Vorgehen verändern. So ist es gelungen, zirkulierende Tumorzellen direkt aus dem peripheren Blut zu isolieren und zu charakterisieren. Intratumorale Zellheterogenitäten stellen sich hierbei jedoch als problematisch dar, da diese zu fehlerhaften Betrachtungen führen können. Durch die Analyse von zellfreier Tumor-DNA aus Tumorabbauprodukten im peripheren Blut (sog. Liquid Biopsy) mittels neuester Sequenziertechniken (NGS) können nun auch sehr komplexe Zusammenhänge analysiert werden. Dadurch werden sowohl Einzelgenveränderungen als auch gesamtgenomische Kopienzahlveränderungen (sog. copy number variations, CNV) erkennbar. Bei über 90% der malignen Tumoren lassen sich größere CNV-Abweichungen nachweisen. Der Grad der CNV-Abweichung vom Normalzustand lässt sich in copy number instability (CNI)-Scores standardisieren. Dadurch ist der CNI-Score ein vielversprechender klinischer Biomarker für die Risikostratifizierung und das individualisierte Therapiemonitoring mit dem Potenzial, die Gesundheitskosten und die Krankheitsbelastung für Krebspatienten zu senken.

2019 ◽  
Vol 51 (02) ◽  
pp. 65-73
Author(s):  
Arkadius Polasik ◽  
Marie Tzschaschel ◽  
Fabienne Schochter ◽  
Amelie de Gregorio ◽  
Sabrina Krause ◽  
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ZusammenfassungDie Streuung von Tumorzellen und Entstehung solider Metastasen findet sowohl über das Lymph- als auch das Blutsystem statt. Der Nachweis zirkulierender Tumorzellen (CTCs) und der zirkulierenden Tumor-DNA (ctDNA) im venösen Blut ist sowohl beim frühen als auch beim metastasierten Mammakarzinom möglich. Ihre prognostische Relevanz wurde bereits mehrfach bewiesen. Dabei ist die repetitive Untersuchung der CTCs bzw. ctDNA im Sinne einer regelmäßigen „liquid biopsy“ jederzeit und problemlos möglich. Durch die zusätzlichen molekularen Analysen ist es möglich, Tumorcharakteristika und ihre Heterogenität, die mit möglichen Resistenzen einhergehen, zu definieren. Dies ermöglicht den Einsatz einer personalisierten und zielgerichteten Therapie, um neben einem verlängerten Gesamtüberleben auch die Verbesserung der Lebensqualität zu erreichen.


2014 ◽  
Vol 207 (6) ◽  
pp. 287-288
Author(s):  
Bernhard G. Zimmermann ◽  
Eser Kirkizlar ◽  
Matthew Hill ◽  
Tudor Constantin ◽  
Styrmir Sigurjonsson ◽  
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2021 ◽  
Vol 39 (15_suppl) ◽  
pp. 3023-3023
Author(s):  
Erin R. Bonner ◽  
Robin Harrington ◽  
Biswajit Das ◽  
Paul M. Williams ◽  
Chris Alan Karlovich ◽  
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3023 Background: Pediatric central nervous system (CNS) cancers often pose unique challenges including tumor ‘invisibility’, where surgical resection is restricted due to the sensitive tumor location and tissue biopsy is not always feasible. Detecting cancer associated mutations and copy number variations (CNV) at diagnosis is increasingly important, as the WHO classification of pediatric CNS cancers has incorporated molecular signatures with tumor grade. To achieve CNS tumor molecular ‘visibility’, we previously established a liquid biopsy platform for detecting single nucleotide variants in circulating tumor DNA (ctDNA). However, our method was limited by the restricted number of genes that can be monitored and the inability to detect genomic events including CNVs. To address this, we developed a deep sequencing liquid biopsy approach to profile alterations across selected genes. Our platform provides an opportunity for multi-gene monitoring, to assess tumor subclonal evolution and response to treatment in the absence of repeat tissue biopsies. Methods: We tested the performance of our platform using paired tissue, CSF, and plasma/serum from 10 children with diffuse midline glioma (DMG). ctDNA was analyzed using the TruSight Oncology 500 (TSO500) ctDNA targeted panel covering 523 genes. Matched tumor, CSF, and blood were assessed for concordance and sequencing results were compared to digital droplet PCR (ddPCR) detection of H3K27M mutation. Results: The median exons with ³500X coverage was 96% for 7 CSF samples with optimal input (³60ng), 0.01% for 3 CSF samples with < 5ng input, and 74.5% for plasma/serum samples. ctDNA was more readily detectable in CSF, yet concordance between paired tumor, CSF and plasma/serum was observed. DMG associated mutations in genes including H3F3A, HIST1H3B, TP53, and ACVR1 were detected in ctDNA. Of 9 H3K27M mutations identified in tumor, 8 were present in CSF and 3 in plasma/serum, for a positive percent agreement of 89% and 33%, respectively, with the tumor results. Among CSF samples, H3.3K27M was detected in 6/6 cases, and H3.1K27M in 2/3 cases, with variant allele frequencies comparable to ddPCR results. CNVs including PDGFRA/B and MDM4 amplifications were present in CSF and confirmed by analysis of paired tumor. Additional events, including PIK3CA p.E545Q, PPM1D truncation, and KRAS amplification, were detected in CSF but absent from paired tumor, indicating tissue heterogeneity. Strategies to optimize ctDNA detection, including optimization of ctDNA isolation and adjustment of library QC metrics, were identified. Conclusions: This proof-of-concept study demonstrates the feasibility of our high depth, targeted sequencing approach for detecting clinically relevant mutations in ctDNA from children with CNS tumors. This approach may aid in diagnosis of CNS tumor molecular subtype, and monitoring of tumor evolution and response to therapy in serially collected ctDNA.


2021 ◽  
Author(s):  
Kerstin Junker

ZusammenfassungDie Analyse von Körperflüssigkeiten („Liquid biopsy“), rückt zunehmend in den Fokus der Biomarkerentwicklung, da sie entscheidende Vorteile gegenüber der Gewebeanalyse aufweist. In den Körperflüssigkeiten können neben Proteinen und Lipoproteinen auch zirkulierende Tumorzellen (CTCs), extrazelluläre Vesikel (EVs) sowie deren Bestandteile und zellfreie Nukleinsäuren (DNA, RNA) analysiert werden. Muskelinvasive Harnblasentumore (MIHB) stellen eine besondere klinische Herausforderung dar. Hier werden neue Biomarker benötigt, um das individuelle Metastasierungsrisiko einzuschätzen, die Metastasierung im Follow-up frühzeitig zu erkennen und die effektivste systemische Therapie für den einzelnen Patienten einzusetzen. Diese Arbeit gibt einen Überblick über den aktuellen Stand zur „Liquid Biospy“ aus dem Blut bei fortgeschrittenen MIHB unter Berücksichtigung von CTCs, zirkulierender Tumor-DNA (ctDNA), nicht kodierenden RNAs (ncRNAs) sowie EVs und deren Bedeutung für Prognosebewertung und Therapieentscheidung.


Blood ◽  
2008 ◽  
Vol 112 (11) ◽  
pp. 496-496
Author(s):  
Matthew W Jenner ◽  
David C Johnson ◽  
Paola E Leone ◽  
Brian A Walker ◽  
David Gonzalez ◽  
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Abstract Single nucleotide polymorphisms (SNPs) have been long regarded as being important in determining variation and disease predisposition. Recently, chromosomal structural variation in the form of deletions, insertions and duplifications have been identified frequently in the genome of the general population. Such copy number variations (CNVs) have been shown to contribute to a range of human diseases. In recent studies we have utilized Affymetrix 50K and 500K arrays to identify acquired copy number change in myeloma tumor samples. In those studies we had access to paired constitutional DNA and in the present study have been able to report for the first time a CNV map of the constitutional genome of myeloma patients. Affymetrix 500K mapping arrays were used to identify copy number changes in 63 paired samples using DNA from peripheral blood and CD138 selected plasma cells. Tumor samples were analyzed in CNAG using both a paired and unpaired analysis to distinguish between inherited and acquired copy number change. Constitutional DNA was analyzed by both CNAG and GEMCA using 90 Caucasian samples from the Hapmap database as a reference set. For maximum calling accuracy, only those regions identified by both algorithms were called as CNVs. As with similar studies, overlapping CNVs identified using this approach were merged to generate a list of CNV regions (CNVRs) characteristic of the constitutional DNA of these myeloma cases. Using this approach, we identified 292 CNVs across 63 cases, with a median of 4 regions per sample. There were 155 discrete CNVRs, of which 46 were recurrent. The recurrent CNVRs were found most frequently in the pericentric regions of chromosome 14 and 15 in keeping with other studies. We then compared these recurrent CNVRs with a comparable dataset of normal individuals generated using Affymetrix 500K arrays. In this analysis, 25/46 recurrent CNVRs in the myeloma cases were novel. The two most frequent novel CNVRs in the myeloma cases were gains on chromosome 21 and 15. We also compared the characteristics of the constitutional CNVs with the acquired copy number changes in the corresponding tumor samples and identified that the constitutional CNVs were generally considerably smaller. However, using unpaired analysis it was possible to determine the presence of the constitutional CNV in the tumor sample, providing validation of the CNVs. We were also able to demonstrate that acquired copy number change in the tumor cells can either exaggerate or ameliorate the effect of the inherited CNV in the tumor genome, such as cases with acquired trisomy 15 and deletion or gain of regions of 15q in the constitutional DNA. These findings also reinforce the need for paired non-tumor DNA when undertaking copy number analysis of tumor DNA using SNP arrays. In this study we have been able to identify for the first time the presence of CNVs in the constitutional genome of individuals with myeloma. We have been able to systematically catalogue these CNVRs. These results provide the basis for future studies aimed at identifying how this type of genomic variation may influence the development of and outcome of myeloma and a broad range of other hematological conditions.


2018 ◽  
Vol 15 (01) ◽  
pp. 23-30
Author(s):  
Arkadius Polasik ◽  
Marie Tzschaschel ◽  
Fabienne Schochter ◽  
Ameli de Gregorio ◽  
Thomas Friedl ◽  
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ZusammenfassungDie Streuung von Tumorzellen und Entstehung solider Metastasen findet sowohl über das Lymph- als auch das Blutsystem statt. Der Nachweis zirkulierender Tumorzellen (CTCs) und der zirkulierenden Tumor-DNA (ctDNA) im venösen Blut ist sowohl beim frühen als auch beim metastasierten Mammakarzinom möglich. Ihre prognostische Relevanz wurde bereits mehrfach bewiesen. Dabei ist die repetitive Untersuchung der CTCs bzw. ctDNA im Sinne einer regelmäßigen „liquid biopsy“ jederzeit und problemlos möglich. Durch die zusätzlichen molekularen Analysen ist es möglich, Tumorcharakteristika und ihre Heterogenität, die mit möglichen Resistenzen einhergehen, zu definieren. Dies ermöglicht den Einsatz einer personalisierten und zielgerichteten Therapie, um neben einem verlängerten Gesamtüberleben auch die Verbesserung der Lebensqualität zu erreichen.


2017 ◽  
Author(s):  
Xiaoji Chen ◽  
Jill M. Spoerke ◽  
Kathryn Yoh ◽  
Walter C. Darbonne ◽  
Ling-Yuh Huw ◽  
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