Advertisement

„Liquid biopsy“ – Einsatzmöglichkeiten in der molekularen Tumordiagnostik

  • Fabian StögbauerEmail author
  • Wilko Weichert
  • Nicole Pfarr
Leitthema
  • 30 Downloads

Zusammenfassung

Hintergrund

Die Analyse von Körperflüssigkeiten („liquid biopsy“) stellt eine wenig invasive und leicht wiederholbare Möglichkeit zur Gewinnung diagnostisch auswertbaren Materials dar.

Methoden

Diese Arbeit basiert auf einer selektiven Literaturrecherche in der Datenbank PubMed zum Thema „liquid biopsy“.

Ergebnisse

Zum Einsatz kommt vornehmlich Blut, aber auch sämtliche anderen Körperflüssigkeiten (Urin, Speichel usw.) können zur Untersuchung herangezogen werden. Zur Analyse werden aus den Flüssigkeiten u. a. zirkulierende Tumorzellen, zellfreie Nukleinsäuren und Exosomen isoliert. Anschließend können anhand molekularer Untersuchungsmethoden eine Reihe unterschiedlicher klinischer Fragestellungen bearbeitet werden. Potenzielle klinische Einsatzmöglichkeiten umfassen das Screening, die Früherkennung von Tumorerkrankungen, die Erhebung eines behandlungsrelevanten molekularen Profils eines Tumors, die Einschätzung des Therapieansprechens auf ein bestimmtes Medikament, die Überwachung des Therapieverlaufs sowie die Früherkennung von Rezidiven. Mögliche Einschränkungen in den Einsatzmöglichkeiten der „liquid biopsy“ beruhen auf dem relativ niedrigen Vorkommen zirkulierender Tumorzellen bzw. zirkulierender Nukleinsäuren im Blut, auf den teilweise komplexen zum Einsatz kommenden Isolierungs- und Analyseverfahren und auf tumorbiologieinhärenten Faktoren, die Einfluss auf das Ergebnis und den Aussagewert der Analytik nehmen können.

Schlüsselwörter

Frühzeitige Diagnose Screening Molekulare Diagnoseverfahren Zirkulierende Tumorzellen Zirkulierende Tumor-DNA 

Abkürzungen

bp

Basenpaare

cfDNA

Zellfreie DNA, „cell-free DNA“

CTC

Zirkulierende Tumorzellen, „circulating tumor cells“

ctDNA

Zirkulierende Tumor-DNA, „circulating tumor DNA“

EGFR

Epidermaler Wachstumsfaktorrezeptor, „epidermal growth factor receptor“

EMT

Epithelial-mesenchymale Transformation

EpCAM

Epitheliales Zelladhäsionsmolekül, „epithelial cell adhesion molecule“

FDA

U. S. Food and Drug Administration

NGS

„Next-generation sequencing“

PCR

Polymerasekettenreaktion, „polymerase chain reaction“

TEP

„Tumor-educated platelet“

UMI

„Unique molecular identifiers“

Liquid biopsy—possible applications for molecular tumor diagnostics

Abstract

Background

The analysis of bodily fluids (“liquid biopsy”) constitutes a minimally invasive and easily repeatable method for retrieving diagnostically evaluable sample material.

Methods

This article is based on selective literature research in the PubMed database on the topic of liquid biopsy.

Results

Liquid biopsies comprise predominantly blood, but also all other bodily fluids (urine, saliva, etc.). For subsequent examinations, relevant particles—including circulating tumor cells, cell-free nucleic acids, and exosomes—are isolated from the fluid. Various molecular diagnostic procedures can then be used to address different clinical questions. Potential clinical applications include screening and early diagnosis of malignant diseases, therapeutically relevant molecular tumor profiling, estimation of the response to a specific drug, therapeutic monitoring, and early detection of disease relapse. Potential drawbacks in the application of liquid biopsies relate to the relatively low numbers of circulating tumor cells or low amounts of cell-free nucleic acids in blood, to the sometimes complex isolation and analysis techniques, and to factors inherent to tumor biology, which can have an influence on the results and the value of the tests.

Keywords

Early Diagnosis Screening Molecular diagnostic techniques Circulating neoplastic cells Circulating tumor DNA 

Notes

Einhaltung ethischer Richtlinien

Interessenkonflikt

N. Pfarr: Beratertätigkeit und Vortragshonorare von: BMS, Novartis, Roche, Illumina, Thermo Fisher Scientific. W. Weichert: Beratertätigkeit und Vortragshonorare von: Roche, MSD, BMS, AstraZeneca, Pfizer, Merck, Lilly, Boehringer Ingelheim, Novartis, Takeda, Amgen, Astellas. F. Stögbauer gibt an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Für diesen Beitrag wurden von den Autoren keine Studien an Menschen oder Tieren durchgeführt. Für die aufgeführten Studien gelten die jeweils dort angegebenen ethischen Richtlinien.

Literatur

  1. 1.
    Perakis S, Speicher MR (2017) Emerging concepts in liquid biopsies. BMC Med 15(1):75CrossRefGoogle Scholar
  2. 2.
    Hux A et al (2019) Clinical utility of next-generation sequencing in precision oncology. JAAPA 32(1):35–39CrossRefGoogle Scholar
  3. 3.
    Serrati S et al (2016) Next-generation sequencing: advances and applications in cancer diagnosis. Onco Targets Ther 9:7355–7365CrossRefGoogle Scholar
  4. 4.
    Blanco BA, Wolfgang CL (2019) Liquid biopsy for the detection and management of surgically resectable tumors. Langenbecks Arch Surg 404(5):517–525CrossRefGoogle Scholar
  5. 5.
    Herrmann S et al (2019) Detection of mutational patterns in cell-free DNA of colorectal cancer by custom amplicon sequencing. Mol Oncol 13(8):1669–1683CrossRefGoogle Scholar
  6. 6.
    Mader S, Pantel K (2017) Liquid biopsy: current status and future perspectives. Oncol Res Treat 40(7–8):404–408CrossRefGoogle Scholar
  7. 7.
    Jeffrey SS, Toner M (2019) Liquid biopsy: a perspective for probing blood for cancer. Lab Chip 19(4):548–549CrossRefGoogle Scholar
  8. 8.
    Poulet G, Massias J, Taly V (2019) Liquid biopsy: general concepts. Acta Cytol 63(6):449–455CrossRefGoogle Scholar
  9. 9.
    Chen M, Zhao H (2019) Next-generation sequencing in liquid biopsy: cancer screening and early detection. Hum Genomics 13(1):34CrossRefGoogle Scholar
  10. 10.
    Neumann MHD et al (2018) ctDNA and CTCs in liquid biopsy—current status and where we need to progress. Comput Struct Biotechnol J 16:190–195CrossRefGoogle Scholar
  11. 11.
    Woo D, Yu M (2018) Circulating tumor cells as “liquid biopsies” to understand cancer metastasis. Transl Res 201:128–135CrossRefGoogle Scholar
  12. 12.
    Hench IB, Hench J, Tolnay M (2018) Liquid biopsy in clinical management of breast, lung, and colorectal cancer. Front Med (Lausanne) 5:9CrossRefGoogle Scholar
  13. 13.
    Donaldson J, Park BH (2018) Circulating tumor DNA: measurement and clinical utility. Annu Rev Med 69:223–234CrossRefGoogle Scholar
  14. 14.
    Junqueira-Neto S et al (2019) Liquid biopsy beyond circulating tumor cells and cell-free DNA. Acta Cytol 63(6):479–488CrossRefGoogle Scholar
  15. 15.
    Lee JM et al (2006) The epithelial-mesenchymal transition: new insights in signaling, development, and disease. J Cell Biol 172(7):973–981CrossRefGoogle Scholar
  16. 16.
    Perez-Callejo D et al (2016) Liquid biopsy based biomarkers in non-small cell lung cancer for diagnosis and treatment monitoring. Transl Lung Cancer Res 5(5):455–465CrossRefGoogle Scholar
  17. 17.
    Baer C et al (2016) Ultra-deep sequencing leads to earlier and more sensitive detection of the tyrosine kinase inhibitor resistance mutation T315I in chronic myeloid leukemia. Haematologica 101(7):830–838CrossRefGoogle Scholar
  18. 18.
    Kivioja T et al (2011) Counting absolute numbers of molecules using unique molecular identifiers. Nat Methods 9(1):72–74CrossRefGoogle Scholar
  19. 19.
    Bettegowda C et al (2014) Detection of circulating tumor DNA in early- and late-stage human malignancies. Sci Transl Med 6(224):224ra24CrossRefGoogle Scholar
  20. 20.
    Phallen J et al (2017) Direct detection of early-stage cancers using circulating tumor DNA. Sci Transl Med 9(403):eaan2415CrossRefGoogle Scholar
  21. 21.
    Li Z et al (2016) Methylation analysis of plasma cell-free DNA for breast cancer early detection using bisulfite next-generation sequencing. Tumour Biol 37(10):13111–13119CrossRefGoogle Scholar
  22. 22.
    Liang DH et al (2016) Cell-free DNA as a molecular tool for monitoring disease progression and response to therapy in breast cancer patients. Breast Cancer Res Treat 155(1):139–149CrossRefGoogle Scholar
  23. 23.
    Douillard JY et al (2014) Gefitinib treatment in EGFR mutated caucasian NSCLC: circulating-free tumor DNA as a surrogate for determination of EGFR status. J Thorac Oncol 9(9):1345–1353CrossRefGoogle Scholar
  24. 24.
    Luo J, Shen L, Zheng D (2014) Diagnostic value of circulating free DNA for the detection of EGFR mutation status in NSCLC: a systematic review and meta-analysis. Sci Rep 4:6269CrossRefGoogle Scholar
  25. 25.
    Reinert T et al (2016) Analysis of circulating tumour DNA to monitor disease burden following colorectal cancer surgery. Gut 65(4):625–634CrossRefGoogle Scholar
  26. 26.
    Ilie M et al (2014) “Sentinel” circulating tumor cells allow early diagnosis of lung cancer in patients with chronic obstructive pulmonary disease. PLoS ONE 9(10):e111597CrossRefGoogle Scholar
  27. 27.
    Andree KC, van Dalum G, Terstappen LW (2016) Challenges in circulating tumor cell detection by the CellSearch system. Mol Oncol 10(3):395–407CrossRefGoogle Scholar
  28. 28.
    Gemenetzis G et al (2018) Circulating tumor cells dynamics in pancreatic adenocarcinoma correlate with disease status: results of the prospective CLUSTER study. Ann Surg 268(3):408–420CrossRefGoogle Scholar
  29. 29.
    Maheswaran S et al (2008) Detection of mutations in EGFR in circulating lung-cancer cells. N Engl J Med 359(4):366–377CrossRefGoogle Scholar
  30. 30.
    Bauml J, Levy B (2018) Clonal hematopoiesis: a new layer in the liquid biopsy story in lung cancer. Clin Cancer Res 24(18):4352–4354CrossRefGoogle Scholar
  31. 31.
    Wan JCM et al (2017) Liquid biopsies come of age: towards implementation of circulating tumour DNA. Nat Rev Cancer 17(4):223–238CrossRefGoogle Scholar

Copyright information

© Springer Medizin Verlag GmbH, ein Teil von Springer Nature 2019

Authors and Affiliations

  • Fabian Stögbauer
    • 1
    Email author
  • Wilko Weichert
    • 1
  • Nicole Pfarr
    • 1
  1. 1.Institut für Allgemeine Pathologie und Pathologische Anatomie der Technischen Universität MünchenFakultät für Medizin, Technische Universität MünchenMünchenDeutschland

Personalised recommendations