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Lasermikrodissektion zur Analyse molekularer Heterogenität im kolorektalen Karzinom

Laser microdissection for the analysis of molecular heterogeneity in colorectal cancer

  • Referate: Preisträgerinnen und Preisträger – Posterpreis
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Die Pathologie Aims and scope Submit manuscript

Zusammenfassung

Hintergrund

Onkogene Treibermutationen der RAS/RAF-Onkogene treten beim kolorektalen Karzinom (CRC) gehäuft auf. Das Vorhandensein verschiedener klonaler Subpopulationen innerhalb eines einzelnen Tumors kann zu einem Behandlungsversagen bei Anti-EGFR/„epidermal growth factor receptor“-gerichteten Antikörpertherapien führen. Die Identifizierung verschiedener Subklone und ihre Mutationsprofile sowie die Analysen von morphologisch unterschiedlichen Tumorarealen könnten dazu beitragen, neue Aspekte der Tumorbiologie und Therapieresistenz aufzudecken.

Ziele

Ziel war es, die intratumorale Heterogenität des CRC zu untersuchen. Dazu verwendeten wir vergleichend die routinemäßig verwendete Methodik und das Lasermikrodissektionsverfahren (LMD).

Material und Methoden

Wir etablierten das LMD-Verfahren, isolierten bei 2 Patienten DNA aus mehreren morphologisch unterschiedlichen CRC-Tumorbereichen (n = 13) und verglichen die Ergebnisse des Routinetestverfahrens mit dem neu etablierten LMD-Ansatz.

Ergebnisse

In einigen Analyseansätzen konnten potenzielle Low-Level-Mutationen (PLLM) mit der Routinemethode nicht detektiert werden, da sie durch High-Level-Mutationen (HLM) überlagert wurden. Durch die Verwendung des LMD konnten in den Patientenproben neben der bekannten HLM auch mehrere PLLM innerhalb der NRAS- und BRAF-Gene identifiziert werden.

Schlussfolgerung

Zusammenfassend ermöglichte das LMD-Verfahren in der molekularen Analyse eine verbesserte räumliche Auflösung des CRC-Tumorgewebes verglichen mit der Routinemethode. Unsere Ergebnisse bestätigten das Vorhandensein der intratumoralen molekularen Heterogenität beim CRC. Dieser Aspekt sollte bei der Interpretation von Sequenzierungsergebnissen berücksichtigt werden, da Niedrigfrequenzmutationen einen Einfluss auf die Wirksamkeit einer zielgerichteten Therapie haben können.

Abstract

Background

Oncogenic driver mutations in RAS/RAF oncogenes are frequent in colorectal cancer (CRC). The presence of different subclones within a single tumor can lead to treatment failure in anti-EGFR/epidermal growth factor receptor-directed antibody therapies. The identification of different subclones and their mutational profiles within a single tumor and the identification of morphologically distinct tumor areas might help to unravel novel aspects of tumor biology and therapy resistance.

Objectives

The aim of this study was to identify intratumoral heterogeneity in CRC by using laser microdissection (LMD) in comparison to the routinely used method. We hereby applied LMD to identify and investigate tumor heterogeneity in CRC.

Methods

We established LMD and purified DNA from several morphologically distinct tumor areas (n = 13) in CRCs from 2 patients and compared the results from routine testing to our newly established LMD approach. LMD enabled the comparative analysis of small tumor areas by cutting histologically selected elements under microscopic control using a laser beam.

Results

In some cases, potential low-level mutations (PLLM) could not be detected using the routine method since they were masked by high-level mutations (HLM). The application of LMD enabled the identification of concomitant PLLM in NRAS and BRAF genes in the identical patient sample.

Conclusion

LMD improved spatial resolution in the molecular analysis of CRC tumor tissue compared to routine methods. Our results confirmed the presence of molecular heterogeneity in CRC. This should be kept in mind when interpreting sequencing results, since low frequency mutations can have an impact on the effectiveness of targeted therapy.

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Authors and Affiliations

  1. Institut für Pathologie und Molekularpathologie, Bundeswehrkrankenhaus Ulm, Oberer Eselsberg 40, 89081, Ulm, Deutschland

    Nathalie Maag M.Sc., Annette Arndt & Konrad Steinestel

Authors
  1. Nathalie Maag M.Sc.
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  2. Annette Arndt
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  3. Konrad Steinestel
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Corresponding author

Correspondence to Nathalie Maag M.Sc..

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Interessenkonflikt

N. Maag, A. Arndt und K. Steinestel geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Alle beschriebenen Untersuchungen am Menschen wurden mit Zustimmung der zuständigen Ethik-Kommission, im Einklang mit nationalem Recht sowie gemäß der Deklaration von Helsinki von 1975 (in der aktuellen, überarbeiteten Fassung) durchgeführt. Dieser Beitrag beinhaltet keine Studien an Tieren.

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Maag, N., Arndt, A. & Steinestel, K. Lasermikrodissektion zur Analyse molekularer Heterogenität im kolorektalen Karzinom. Pathologie 43 (Suppl 1), 36–41 (2022). https://doi.org/10.1007/s00292-022-01131-y

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