Analyse zellfreier DNA (cfDNA) in liquid biopsies von neuroonkologischen Tumoren

Abstract

Die Kenntnis von molekulargenetischen Eigenschaften eines Tumors ist für Diagnostik und Therapie von essentieller Bedeutung. Für Krebs im ZNS bietet die „liquid biopsy“ aus zellfreier DNA (cfDNA) im Liquor eine weniger invasive Alternative zur Gewebebiopsie. Die cfDNA-Menge ist bei Krebspatienten oft erhöht und enthält einen Anteil an circulating tumor DNA (ctDNA). Durch die Sequenzierung der Liquor-cfDNA besteht somit die Möglichkeit Tumor-Mutationen nachzuweisen. Die Nachweisraten von Tumormutationen in Liquor-cfDNA schwanken in bisherigen Studien jedoch zwischen Werten unter 50 % bis hin zu 100 %. Das Ziel dieser Dissertationsschrift war die Überprüfung und Identifikation von (klinischen) Eigenschaften, die bei neuroonkologischen Tumoren potentiell Einfluss auf die cfDNA-Menge im Liquor und die Nachweisbarkeit von Tumormutationen darin ausüben. Dazu wurde in dieser Studie cfDNA aus routinemäßig entnommenen Liquorproben von Patienten mit verschiedenen ZNS-Neoplasien quantifiziert, mit einem Panel aus bis zu 710 tumorrelevanten Genen sequenziert und mit den Ergebnissen der Gewebesequenzierung verglichen. Anhand dieser Ergebnisse wurden dann einige bedeutsame klinische Merkmale mit Blick auf den cfDNA-Gehalt im Liquor und die Nachweisbarkeit von Liquor-cfDNA-Mutationen untersucht. Über 90 % der gemessenen Liquorproben enthielten cfDNA, bei 9 von 17 Patienten (52,9 %) konnten Mutationen des Tumorgewebes in der Liquor-cfDNA nachgewiesen werden. Darunter befanden sich 54,5 % der Patienten mit primärem Hirntumor und 50 % der Patienten mit ZNS-Metastasen eines soliden Tumors. Der mediane cfDNA-Gehalt dieser 9/17 Patienten lag mit 14,9 ng etwas höher als bei den 8/17 Patienten ohne Liquor-cfDNA-Mutationsnachweis (Median 10 ng). Wie in bisherigen Studienergebnissen stellten auch wir bei Patienten mit Meningeosis neoplastica eine deutlich höhere cfDNA-Menge fest (N = 3, Median 207,5 ng). Die in einigen Studien beobachtete Tendenz, dass bei primären Hirntumoren mit höherem WHO-Grad öfter Liquor-cfDNA-Mutationen nachweisbar waren als bei niedriggradigen Hirntumoren, konnte anhand unseres Kollektivs nicht bestätigt werden. Der Nachweis von Liquor-cfDNA-Mutationen gelang bei einem kleineren Anteil der erstdiagnostizierten (33,3 %) bzw. der therapienaiven Patienten (16,7 %) und bei einem größeren Anteil der Rezidive (75 %) bzw. ZNS-spezifisch vorthera-pierten Patienten (72,7 %). Dies ist möglicherweise darauf zurückzuführen, dass durch bereits stattgefundene Therapie und aggressiveres Wachstum eines therapierefraktären Tumors die Anzahl zerfallender Tumorzellen steigt, die ihre Tumor-DNA in den Liquor absondern. Entgegen bisheriger Studienergebnisse konnte anhand unseres Kollektivs kein Einfluss der direkten Angrenzung des Tumors/der Metastase an die inneren Liquorräume auf die Nachweisbarkeit von Tumormutationen in der Liquor-cfDNA festgestellt werden. Eine mögliche Erklärung für den Liquor-cfDNA-Mutations-nachweis bei Patienten mit nicht an die inneren Liquorräume angrenzenden Tumoren ist, dass über die interstitielle Flüssigkeit der Virchow-Robin-Räume auch cfDNA aus tiefer liegendem Hirngewebe in den Liquor gelangt. Insgesamt stellen die geringe Fallzahl, die geringen cfDNA-Mengen in den Liquorproben und methodische Inhomogenitäten bei der Panel-Sequenzierung die Limitationen dieser Studie dar. Da derzeit die meisten Studien zu cfDNA lediglich auf Blutproben basieren, ist für viele potentielle Einflussfaktoren noch unklar, ob bzw. inwieweit die Ergebnisse auf cfDNA im Liquor übertragbar sind. Dies betrifft physiologische und nicht-tumorspezifische pathologische Prozesse (z. B. Altern, Entzündungszustände, Schlaganfall) oder die Auswirkungen der bei ZNS-Tumoren meist standardmäßig durchgeführten Steroidbehandlung. Anhand unseres Patientenkollektivs konnte die prinzipielle Machbarkeit der liquid biopsy aus cfDNA im Liquor demonstriert werden. Für eine abschließende Bewertung des Nutzens der Liquor-basierten liquid biopsy sollten sich prospektive Studien oder translationale Begleitstudien in klinischen Therapie-Studien anschließen.