Liquid Biopsy im Vergleich zur Tumorbiopsie – Liquid Biopsy

Die Liquid Biopsy (Flüssigbiopsie) ist ein minimalinvasives molekularpathologisches Verfahren (feingeweblich-molekularpathologisches Untersuchungsverfahren) zum Nachweis und zur Charakterisierung tumorderivierter Biomarker (vom Tumor stammende Marker) in Körperflüssigkeiten, am häufigsten im Blut. In der klinischen Routine bezieht sich der Begriff derzeit vor allem auf die Analyse zellfreier Tumor-DNA (circulating tumor DNA, ctDNA) aus Plasma; darüber hinaus können je nach Fragestellung auch zirkulierende Tumorzellen (im Blut kreisende Krebszellen) (circulating tumor cells, CTCs), zellfreie RNA, Exosomen/extrazelluläre Vesikel (kleine von Zellen abgegebene Bläschen) oder andere tumorderivierte Bestandteile untersucht werden. Die Liquid Biopsy dient vor allem der Identifikation therapeutisch relevanter genomischer Alterationen (Veränderungen im Erbgut), der Resistenzanalyse (Untersuchung von Widerstandsmechanismen gegen Therapien) und dem molekularen Monitoring (molekulare Verlaufskontrolle); für populationsbezogenes Krebsscreening (Krebsfrüherkennung) und für die routinemäßige MRD-Diagnostik ist sie derzeit nicht allgemein etabliert. [1-5]

Synonyme

• Liquid Biopsy
• Flüssigbiopsie
• Blutbasierte Tumorgenom-Analytik
• Plasmabasierte ctDNA-Analytik (im engeren klinischen Sinn)

Das Verfahren

• Benötigtes Material
  • Peripheres venöses Blut
  • In der Regel Plasma; für ctDNA ist Plasma dem Serum vorzuziehen
  • Je nach klinischer Fragestellung Spezialröhrchen zur Stabilisierung zellfreier Nukleinsäuren
  • In ausgewählten Situationen andere Körperflüssigkeiten, z. B. Liquor (Nervenwasser) bei primären bzw. meningealen Tumorerkrankungen (Tumorerkrankungen der Hirnhäute) des zentralen Nervensystems (Gehirn und Rückenmark), wenn Plasma diagnostisch limitiert ist
• Vorbereitung des Patienten
  • Keine Nüchternabnahme erforderlich
  • Keine spezielle Patientenvorbereitung erforderlich
  • Die Abnahme sollte standardisiert im Rahmen eines validierten präanalytischen Protokolls erfolgen
• Störfaktoren
  • Präanalytische Fehler mit Leukozytenlyse (Zerfall weißer Blutkörperchen) und Freisetzung genomischer DNA, insbesondere bei verzögerter Probenverarbeitung
  • Verwendung von Serum statt Plasma mit erhöhter Kontamination durch nichttumoräre zellfreie DNA
  • Niedrige Tumorlast (geringe Menge an Tumorgewebe) bzw. geringe ctDNA-Fraktion mit eingeschränkter analytischer Sensitivität
  • Biologische Unterschiede im Tumor-Shedding je nach Tumorart, Tumorvolumen, Metastasierungsmuster (Art der Tochtergeschwulstbildung) und Therapiesituation
  • Klonnale Hämatopoese unklarer Signifikanz (CHIP) als relevante Ursache falsch-positiver somatischer Variantenbefunde
  • Eingeschränkte Nachweisbarkeit bei bestimmten Tumorlokalisationen, insbesondere bei Hirntumoren im Plasma
• Methode
  • Isolierung zellfreier Nukleinsäuren aus Plasma
  • Nachweis spezifischer Varianten mittels digitaler PCR, BEAMing oder Next-Generation-Sequencing (NGS)
  • Je nach Testansatz tumorinformierte oder tumoragnostische Analyse
  • Bei erweiterten Panels ggf. parallele Bioinformatik (computergestützte Analyse biologischer Daten) zur Filterung technischer Artefakte und CHIP-assoziierter Varianten
  • CTC-Analysen, RNA-Analysen oder Exosomenanalysen sind methodisch eigenständige Subverfahren und nicht mit jeder ctDNA-Analyse gleichzusetzen

Normbereiche (je nach Labor)

Normbereiche sind methoden- und laborabhängig.

Indikationen

• Molekulare Profilierung (genaue molekulare Charakterisierung) fortgeschrittener solider Tumoren, insbesondere wenn Tumorgewebe nicht verfügbar, unzureichend oder eine Re-Biopsie (erneute Gewebeentnahme) klinisch schwierig ist
• Nachweis therapeutisch relevanter Alterationen zur Auswahl zielgerichteter Therapien
• Nachweis erworbener Resistenzmechanismen unter oder nach zielgerichteter Therapie
• Serielles Tumormonitoring im Verlauf, insbesondere zur dynamischen Beurteilung molekularer Veränderungen
• Ergänzende Erfassung intratumoraler bzw. intermetastatischer Heterogenität (Unterschiedlichkeit innerhalb des Tumors bzw. zwischen Metastasen)
• In ausgewählten, entitätsspezifischen Settings prognostische bzw. MRD-orientierte Risikostratifizierung (Risikoeinschätzung), derzeit jedoch häufig bisher nicht als allgemeiner Routindestandard
• Nicht als alleiniger Ersatz der histopathologischen Primärdiagnostik (feingeweblichen Erstdiagnostik) eines soliden Tumors
• Nicht als allgemein etabliertes populationsbezogenes Screeningverfahren in der Routineversorgung

Interpretation

• Positive Befunde
  • Nachweis einer therapeutisch relevanten Alteration kann eine zielgerichtete Therapie unterstützen, sofern für die betreffende Tumorentität klinische Validität und klinische Anwendbarkeit gegeben sind
  • Nachweis einer Resistenzmutation (Veränderung, die eine Therapie unwirksam machen kann) kann einen Therapiewechsel oder eine Re-Biopsie begründen
  • Persistenz oder Wiederanstieg von ctDNA im Verlauf spricht für persistierende Tumorlast, molekulare Progression (Fortschreiten der Erkrankung auf molekularer Ebene) oder erhöhtes Rezidivrisiko (Rückfallrisiko)
  • Ein positiver MRD-Befund ist prognostisch relevant, belegt aber nicht in jeder Entität automatisch einen gesicherten Nutzen einer therapiegesteuerten Intervention
• Negative Befunde
  • Ein negativer Liquid-Biopsy-Befund schließt eine relevante Tumoralteration nicht sicher aus
  • Ursachen falsch-negativer Befunde sind insbesondere geringe ctDNA-Freisetzung, niedrige Tumorlast, begrenzte analytische Sensitivität, laufende Therapie und biologisch ungünstige Tumorlokalisation
  • Bei klinisch hoher Vortestwahrscheinlichkeit bleibt die Gewebeanalytik Referenzverfahren bzw. Ergänzungsverfahren
• Spezifische Konstellationen
  • Bei Hirntumoren bzw. ZNS-Beteiligung (Beteiligung von Gehirn und Rückenmark) ist Plasma oft weniger sensitiv; Liquor kann diagnostisch überlegen sein
  • CHIP-assoziierte Varianten müssen differenzialdiagnostisch (bei der Abgrenzung gegen andere Ursachen) berücksichtigt werden
  • Die Aussagekraft hängt wesentlich von Tumorentität, Krankheitsstadium, Assaydesign, Präanalytik und klinischem Kontext ab
  • Die Liquid Biopsy ergänzt die Gewebediagnostik, ersetzt sie aber derzeit nur in ausgewählten klinischen Szenarien partiell

Weiterführende Diagnostik

• Histopathologische Gewebebiopsie (feingewebliche Gewebeentnahme) bzw. Re-Biopsie bei negativer oder unklarer Liquid Biopsy trotz hoher klinischer Wahrscheinlichkeit
• Komplementäre molekulare Gewebeanalytik zur Bestätigung, Erweiterung oder Einordnung von Variantenbefunden
• Bildgebung entsprechend Tumorentität und Therapiesituation
• Serielle Verlaufsmessungen nur mit demselben validierten Assay und standardisierter Präanalytik
• Bei unklaren Variantenbefunden ggf. Abgleich mit Leukozyten-DNA zur CHIP-Abgrenzung
• Bei vermuteter ZNS-Erkrankung ggf. ctDNA-Analytik aus Liquor

Klinische Hinweise

• Der klinisch am besten etablierte Bereich der Liquid Biopsy ist derzeit die plasmabasierte ctDNA-Analytik in der Präzisionsonkologie (personalisierte Krebsmedizin) fortgeschrittener solider Tumoren.
• Für viele Fragestellungen ist die klinische Validität bereits hoch, die klinische Utility (klinischer Nutzen) jedoch weiterhin indikations- und entitätsspezifisch.
• Die Methode ist besonders nützlich, wenn Tumorgewebe nicht rasch verfügbar ist, die Probenqualität unzureichend ist oder eine Re-Biopsie mit erheblicher Morbidität (krankheitsbedingte Belastung) verbunden wäre.
• Ein negativer Befund darf nicht überinterpretiert werden; bei therapeutisch relevanter Fragestellung kann eine ergänzende Gewebeuntersuchung erforderlich bleiben.
• Für MRD-geleitete Therapieentscheidungen und für populationsbezogene Früherkennung ist die Evidenz dynamisch, aber derzeit noch nicht einheitlich ausreichend für einen breiten Routineeinsatz über validierte Einzelszenarien hinaus.

Literatur

1. Pascual J, Attard G, Bidard FC, Curigliano G, de Mattos-Arruda L, Diehn M et al.: ESMO recommendations on the use of circulating tumour DNA assays for patients with cancer: a report from the ESMO Precision Medicine Working Group. Ann Oncol. 2022;33(8):750-768. https://doi.org/10.1016/j.annonc.2022.05.520
2. Krebs MG, Malapelle U, André F, Paz-Ares L, Schuler M, Thomas DM et al.: Practical Considerations for the Use of Circulating Tumor DNA in the Treatment of Patients With Cancer: A Narrative Review. JAMA Oncol. 2022;8(12):1830-1839. https://doi.org/10.1001/jamaoncol.2022.4457
3. Boukovala M, Westphalen CB, Probst V. Liquid biopsy into the clinics: Current evidence and future perspectives. J Liq Biopsy. 2024;4:100146. https://doi.org/10.1016/j.jlb.2024.100146
4. Ma L, Guo H, Zhao Y, Liu Z, Wang C, Bu J et al.: Liquid biopsy in cancer: current status, challenges and future prospects. Signal Transduct Target Ther. 2024;9(1):336. https://doi.org/10.1038/s41392-024-02021-w
5. Gamisch A, Mustafa HG, Haushofer A, Mustafa-Korninger ME. Implementing the ESMO recommendations for the use of circulating tumor DNA (ctDNA) assays in routine clinical application/diagnostics. J Lab Med. 2024;48(4):141-151. https://doi.org/10.1515/labmed-2024-0029