Die Zukunft der Krebsdiagnostik: Zirkulierende Tumor-DNA (ctDNA) (Teil II)
In unserem letzten Artikel haben wir die Grundlagen der zirkulierenden zellfreien DNA (cfDNA), ihre Freisetzungs- und Ausscheidungsmechanismen sowie ihre zentrale Rolle in der Krebsdiagnostik vorgestellt. Da Sie nun mit den grundlegenden Konzepten von cfDNA vertraut sind, möchten wir in diesem Folgeartikel tiefer in ihre biologische Bedeutung eintauchen. Wir werden untersuchen, wie zirkulierende Tumor-DNA (ctDNA) zur Erkennung von Krebs, zur Überwachung des Krankheitsverlaufs und zur Beurteilung der Behandlungserfolge beiträgt. Dabei beleuchten wir, wie ctDNA das Potenzial hat, die Krebsbehandlung zu revolutionieren, insbesondere durch die frühzeitige Erkennung von Tumoren und die Entwicklung personalisierter Behandlungsstrategien.
Wozu dient zirkulierende zellfreie DNA?
cfDNA spielt sowohl bei physiologischen Prozessen als auch bei pathologischen Zuständen eine entscheidende Rolle. Bei gesunden Menschen dient die Freisetzung von cfDNA als Mechanismus zur Beseitigung von potenziell schädlichem genetischen Material, wie beispielsweise oxidierter mitochondrialer DNA, und trägt somit zum Schutz der zellulären Integrität bei. Sie verhindert die Anhäufung beschädigter oder dysfunktionaler DNA und fördert die Aufrechterhaltung der genomischen Stabilität sowie der zellulären Homöostase [1,2]. In pathologischen Kontexten jedoch fungiert cfDNA als schadens-assoziiertes molekulares Muster (damage-associated molecular pattern)(DAMP) und beeinflusst die Immunantwort [2]. Sie kann als Signalmolekül agieren, das Entzündungsprozesse auslöst und Immunzellen aktiviert. Diese Doppelrolle von cfDNA verdeutlicht ihre Bedeutung nicht nur für die Zellerhaltung, sondern auch für die Immunregulation, da sie hilft, Zellschäden oder externe Bedrohungen zu erkennen und darauf zu reagieren – beispielsweise im Zusammenhang mit Zellverletzungen oder Wunden.
Was die ctDNA-Analyse offenbart
Der Anteil der ctDNA in der cfDNA steht in direktem Zusammenhang mit dem Krebs und nimmt mit dem Fortschreiten der Krankheit zu. In fortgeschrittenen Krebserkrankungen kann die ctDNA bis zu 89 % der gesamten cfDNA ausmachen, während sie in frühen Stadien nur einen geringen Anteil an der cfDNA hat [1]. Der Begriff „Flüssigbiopsie“ (“Liquid biopsy”) wird häufig verwendet, um nicht-invasive Methoden zur Analyse von ctDNA in Körperflüssigkeiten, vor allem Blut, zu beschreiben. Eine Flüssigbiopsie hat dasselbe Ziel wie eine Gewebebiopsie, verwendet jedoch ein anderes Ausgangsmaterial. Techniken wie die Next generation sequencing (NGS) und die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) kommen dabei zum Einsatz, um ctDNA-Fragmente mit hoher Sensitivität zu messen und zu analysieren, wodurch wertvolle Erkenntnisse gewonnen werden.
- Tumor-Genotypisierung: Identifizierung von tumorspezifischen Mutationen für eine personalisierte Behandlung.
- Überwachung der Behandlung: Beurteilung der Therapiewirksamkeit durch Verfolgung der ctDNA-Werte.
- Erkennung von Resistenzen: Identifizierung von Mutationen, die mit Therapieresistenz verbunden sind.
- Rezidiv-Überwachung: Erkennung früher Anzeichen eines Krebsrückfalls.
- Tumor-Belastung: Schätzung der Tumorlast.
Warum ist ctDNA ein Wendepunkt in der Onkologie?
Die einzigartigen Eigenschaften von ctDNA bieten erhebliche Vorteile:
- Minimalinvasiv: Die Flüssigbiopsie erfordert nur eine Blutprobe, was sie sicherer und leichter wiederholbar macht als herkömmliche Biopsien.
- Frühzeitige Erkennung: ctDNA ermöglicht eine frühere Krebserkennung und damit bessere Behandlungsergebnisse.
- Personalisierte Medizin: Tumorspezifische genetische Informationen helfen, die Behandlung auf den einzelnen Patienten abzustimmen.
- Echtzeitüberwachung: ctDNA ermöglicht eine kontinuierliche Überwachung des Tumorstatus’ während der gesamten Behandlung.
Das Potenzial von ctDNA ist enorm, und die Anwendungsmöglichkeiten nehmen rasch zu. Von der Verbesserung der Früherkennung über die Verfeinerung personalisierter Behandlungen bis hin zur Vorhersage von Behandlungsergebnissen – ctDNA ist auf dem besten Weg, ein Eckpfeiler der Krebsbehandlung zu werden.
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Schlussfolgerung
Das Aufkommen der ctDNA hat die Krebsdiagnostik und -überwachung revolutioniert. Mit der Fähigkeit, in Echtzeit detaillierte Einblicke in die Tumordynamik zu liefern, bietet die ctDNA-Analyse bedeutende Vorteile gegenüber traditionellen Biopsiemethoden. Sie ermöglicht die Früherkennung von Krebs, unterstützt personalisierte Behandlungsstrategien und sorgt für eine kontinuierliche Überwachung der Behandlung. Während wir weiterhin das volle Potenzial der ctDNA erschließen, hat sie das Potenzial, die Onkologie grundlegend zu verändern, die Patientenresultate zu verbessern, die therapeutische Präzision zu steigern und ein effektiveres Krebsmanagement im Verlauf der Krankheit zu ermöglichen.
Autorin: Lisa Baum, Bioinformatikerin und Datenwissenschaftlerin, Liqomics
Literaturhinweise
[1] Torralba D, Baixauli F, Villarroya-Beltri C, Fernández-Delgado I, Latorre-Pellicer A, Acín-Pérez R, Martín-Cófreces NB, Jaso-Tamame ÁL, Iborra S, Jorge I, González-Aseguinolaza G, Garaude J, Vicente-Manzanares M, Enríquez JA, Mittelbrunn M, Sánchez-Madrid F. Priming of dendritic cells by DNA-containing extracellular vesicles from activated T cells through antigen-driven contacts. Nat Commun. 2018 Jul 9;9(1):2658. doi: 10.1038/s41467-018-05077-9. PMID: 29985392; PMCID: PMC6037695.
[2] Kustanovich A, Schwartz R, Peretz T, Grinshpun A. Life and death of circulating cell-free DNA. Cancer Biol Ther. 2019;20(8):1057-1067. doi: 10.1080/15384047.2019.1598759. Epub 2019 Apr 16. PMID: 30990132; PMCID: PMC6606043.
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