Update onkologische Präzisionsmedizin

Selbst für Patienten mit einer metastasierten Krebserkrankung ist heute in vielen Fällen ein Leben mit der chronischen Erkrankung bei guter Lebensqualität möglich“, konstatierte Prof. Christopher Poremba, München, zu Beginn der ersten Session zu interdisziplinären und molekularen Tumorboards. Dass eine molekular gesteuerte Therapie auch außerhalb klinischer Studien funktioniert, demonstrierten aktuell publizierte deutsche Real-World-Daten zu 95 Patientinnen mit metastasiertem Mammakarzinom, deren Tumoren mit einem Gen-Panel analysiert wurden und für die teilweise in einem multidisziplinären Tumorboard eine an ihren genetischen Alterationen ausgerichtete Therapie empfohlen wurde [1].

Bildgebende Moleküle

Molekulare Aspekte der bildgebenden Verfahren in der Tumordiagnostik erläuterte PD Dr. Tobias Jakobs, München, der bei der „Schwarzweißbild-Betrachtung der klassischen Radiologie“ die Grenzen erreicht sah und erklärte, dass molekulare Bildgebung das Aufspüren molekularer Prozesse in der Zelle meint. Dafür wirkten Radiologie und Nuklearmedizin zusammen (PET/CT/MRT). Molekulare Bildgebung meint also das Prinzip bildgebender Moleküle: Ein signalgebendes Molekül wird an ein Transportmolekül plus Zielfindungseinheit gekoppelt, sodass es im Tumor zu einer Anreicherung der signalgebenden Moleküle kommt. Die molekulare Bildgebung erfolgt in der Regel mit Radionukliden. Der Zerfall der radioaktiven Isotope kann mit den bildgebenden Verfahren PET (Positronen-Emissions-Tomographie), SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography) und Szintigraphie detektiert werden. Mit den Zielen der Tumorstadien-Einteilung, der frühzeitigen Beurteilung des Therapieansprechens, der Erkennung von Rezidiven sowie der Prognoseabschätzung bilden die Verfahren einen Beitrag zur personalisierten Medizin.

Mehr diagnostische Präzision, weniger Unter- und Übertherapien

Jakobs illustrierte zunächst die Möglichkeiten der differenzierteren Beurteilung von Tumorausbreitung und -ansprechen durch ein PET-CT. Vorteil des Verfahrens ist die relativ gute Verfügbarkeit, diskutiert wird allerdings die Strahlenexposition. PET-MRTs können mit geringerer Strahlenexposition die adäquate Menge und Qualität an Information für die Therapieentscheidung innerhalb einer multiskalierten Medizin liefern. „Bei der sequentiellen Diagnostik mit klassischer, morphologisch-deskriptiver Radiologie vergeht viel Zeit – was für den Patienten belastend ist.“ Dagegen sei mit der molekularen Bildgebung ein „One-stop Shop“ möglich, so Jakobs; potentielle Metastasen würden durch die Tracer bei einem Ganzkörper-MRT-Scan gleich miterkannt. Auch eine Heterogenität innerhalb eines Tumors würde deutlich. Eine weitere Effizienz- und Qualitätssteigerung bei reduzierter Strahlen- und Kontrastmitteldosis verspricht die neue Photon-Counting-CT-Technologie, die ab Ende November 2021 verfügbar ist, ein “Quantensprung in der Photonen-basierten Radiologie“, so Jakobs.

Companion Diagnostics und Multigenanalysen für die personalisierte Therapie

Der Weg von einer Therapie für alle über die zielgerichtete Therapie für eine durch einen Biomarker definierte Subgruppe hin zu einer nach genetischem Profil individuell passenden Therapie ist mit einer Reihe von Herausforderungen behaftet, wie Prof. Dirk Hempel, Donauwörth, darlegte. Dazu gehören als derzeit wichtigste Punkte die Gewinnung von Bild- und Probenmaterial, deren Auf-arbeitung im Labor, die Datenspeicherung und -analyse sowie unterstützende Systeme für die Therapieentscheidung. Hempel forderte einen niederschwelligen Zugang zu einer Biopsie bei Erstdiagnose einer metastasierten Tumorerkrankung. Dem Problem der intratumoralen Heterogenität sowie der genetischen Veränderung des Tumors im Laufe der Zeit und infolge von zielgerichteten Therapien könnte man mit (wiederholten) Liquid Biopsies begegnen. Über alle Entitäten und Stadien hinweg entdecke man derzeit bei etwa 20 % der Patienten eine medikamentös angehbare Treiber-Alteration. Tumorpatienten, die nicht an großen Zentren behandelt werden, haben derzeit hinsichtlich einer molekularen Beurteilung ihrer Tumorerkrankung oft Nachteile. Gen-Sequenzierungen müssten also flächendeckend angeboten, die großen Zentren und die Provinz besser vernetzt werden, so Hempel. Eine wichtige Möglichkeit biete das virtuelle Tumorboard.

Molekulare Parameter in der Radioonkologie

Molekulare Marker haben in der onkologischen Radiotherapie zum einen hinsichtlich der Indikationsstellung Bedeutung, erläuterte Prof. Andreas Schuck, Ingolstadt, und nannte ein Beispiel: „Heute ist es bei den Gliomen tatsächlich so: Ohne die molekularen Informationen zum IDH-Mutationsstatus, zur MGMT-Promotormethylierung und zur 1p19q Codeletion können wir keine Therapieentscheidung vornehmen.“ Die molekularen Marker dienten zum einen zur Einteilung der Gliome in Astrozytome, Oligodendrogliome oder Glioblastome (immer IDH-Wildtyp), zum anderen aber auch zur Therapieentscheidung. So erhalten beispielsweise ältere Glioblastom-Patienten nur dann eine Radiochemotherapie, wenn eine MGMT-Promotormethylierung vorliegt, ansonsten eine alleinige Strahlentherapie.

Prädiktion von Radioresistenz und -sensibilität

Zur Frage, ob eine Resistenz gegenüber der Radiotherapie molekular vorhergesagt werden könnte, stellte Schuck eine Studie der Stanford University vor, die bei 232 Patienten mit lokalisiertem nicht kleinzelligem Lungenkarzinom (NSCLC) zeigte, dass KEAP1- und NFE2L2-Mutationen prädiktiv für eine Radioresistenz ind. Bei diesen Patienten kam es bei Radiotherapie zu hohen Lokalrezidivraten, nicht aber nach einer Operation [2]. Aufgrund der kleinen Fallzahlen der bestrahlten Patienten mit Mutation seien diese vorläufigen Daten nur als Hinweis zu werten, kommentierte Schuck. Eine erhöhte Radiosensibilität werde dagegen bei HPV-assoziierten Oropharynxkarzinomen beobachtet, die damit eine gute Prognose hätten. Der Nachweis könne immunhistochemisch erfolgen.

Personalisierte Hämatoonkologie

Zu Beginn der zweiten Session des Symposiums unter dem Vorsitz von Prof. Torsten Haferlach, München, zur hämatologisch-onkologischen Diagnostik von morgen lieferte ein aufgezeichneter Vortrag von Dr. Ilaria Iacobucci, Memphis, USA, Einblicke in die Forschung zu Single-Cell-Analysen und ihren potentiellen Anwendungen in der Routinediagnostik. Ein Hindernis auf dem Weg zu zielgerichteten und personalisierten Krebstherapien ist die intratumorale Heterogenität. Die Single-Cell-Analyse soll helfen, dieses Hindernis zu überwinden [3, 4]. Im Unterschied zu konventionellen Genomics, wo es v. a. um die Identifizierung spezifischer und sensitiver molekularer Targets geht, beschäftigten sich „single cell multi-omics“ mit der intratumoralen Heterogenität und den Komponenten des tumoralen Mikromilieus, die Therapieansprechen und Resistenzentwicklung beeinflussen, berichtete Iacobucci. Noch befinden sich die Techniken in einem frühen Forschungsstadium; die Verfahren sind teuer, die Sequenzierung und die Datenanalyse sehr aufwendig.  

MRD bei akuten Leukämien –diagnostische Herausforderungen

Die messbare (vormals minimale) Resterkrankung (measurable residual disease, MRD) ist im Management von Leukämien ein wichtiger prognostischer Parameter zur Risikostratifizierung, dient zusammen mit genetischen Daten zur Behandlungsplanung und wird als Biomarker zum Monitoring des Therapieansprechens herangezogen. Die MRD-Diagnostik wird von der Leitlinie des National Comprehensive Cancer Network (NCCN) und in dem aktuell publizierten Consensus-Update zur MRD bei akuten myeloischen Leukämien (AML) des European LeukemiaNet (ELN) [5] empfohlen, an dessen Erarbeitung auch Experten des MLL beteiligt waren. Ob eine MRD nachgewiesen wird, hängt dabei natürlich stark von der eingesetzten Nachweismethode – multiparametrische Durchflusszytometrie oder molekulargenetische Methoden wie PCR oder NGS – und den angesetzten Schwellenwerten ab, erklärte Dr. Constance Bär, München. Dr. Kim Pawelka, München, skizzierte die Messung der MRD in der multiparametrischen Durchflusszytometrie, die bei der AML-Diagnostik zur Identifizierung Leukämie-assoziierter aberranter Immunphänotypen (LAIP), auch Different from Normal (DfN), eingesetzt wird. Der LAIP wird für jeden Patienten individuell definiert. Im Verlauf der Therapie werden die leukämischen Zellen im Knochenmark anhand des LAIP erfasst und so die zytomorphologisch nicht detektierbare MRD quantifiziert.  
Voraussetzung für ein aussagekräftiges MRD-Ergebnis ist die Wahl der besten Methode mit ihren spezifischen Vor- und Nachteilen (Tab. 1), so Bär und Pawelka. Unerlässlich sind dabei die Standardisierung der Methoden und regelmäßige Qualitätsüberprüfungen.

Tab. 1 Verschiedene Nachweismethoden der MRD. Quelle: C. Bär und K. Pawelka, Onkologisches Symposium 2021.

Biomarker-basierte Therapie: Standard in der Hämatologie

„Eine Biomarker-basierte Therapie ist heute in der Hämatologie State of the Art“, konstatierte PD Dr. Gregor Hörmann, München. Bei Leukämiepatienten erfolge bei Erstdiagnose und im Falle eines Rezidivs eine umfassende Molekular- und Zytogenetik, um eine Vielzahl an diagnostischen, prognostischen und prädiktiven Biomarkern zu erheben. Außerdem obligat: ein MRD-basiertes Therapiemanagement. Die Therapie muss bei AML-Patienten sehr schnell erfolgen. Hörmann: „Gesamtgenomsequenzierung und Gesamttranskriptom-Sequenzierung können am MLL innerhalb einer Woche erfolgen.“
Zu den von Hörmann vorgestellten Beispielen der Biomarker-basierten hämatoonkologischen Therapie gehörte die Behandlung von AML-Patienten mit FLT3-Mutation mit Chemo- und zielgerichteter Therapie mit dem Tyrosinkinase-Inhibitor (TKI) Midostaurin, der auch bei fortgeschrittener systemischer Mastozytose (SM) mit KIT D816V-Mutation eingesetzt werden kann. In den USA ist außerdem der D816V-selektive Inhibitor Avapritinib bei fortgeschrittener SM zugelassen. BRAF-Mutationen sind bei der Haarzell-Leukämie (HZL) ein onkogener Treiber. In einer kürzlich publizierten kleinen Phase-II-Studie zeigte sich ein exzellentes Ansprechen von Patienten mit rezidivierter/refraktärer HZL auf die Therapie mit dem BRAF-Inhibitor Vemurafenib plus Rituximab [6]. Zum Schluss beschäftigte sich Hörmann mit dem „Idealfall CML“, bei der das Philadelphia-Chromosom die CML-Therapie zum „Paradigma der zielgerichteten Therapie“ machte. Heute sind eine Patienten-spezifische Wahl des Erstlinien-TKIs und eine personalisierte TKI-Therapie mit Mutationsanalyse bei Resistenzentwicklung möglich. Bei TKI-Resistenz werden allerdings neue Therapieoptionen benötigt, eine Möglichkeit sind STAMP(Specifically Targeting the BCR-ABL1 Myristoyl Pocket)-Inhibitoren.
Um ein möglichst umfangreiches Wissen zu den molekularen Prozessen in Leukämiezellen zu generieren, läuft am MLL das 5.000 Genomprojekt, bei dem aus Proben von Patienten mit einem breiten Spektrum an unterschiedlichen Leukämien und Lymphomen mittels Hochdurchsatzsequenzierung sowohl das Genom (WGS, Whole Genome Sequencing) als auch das Transkriptom (RNA-Seq) analysiert werden (Abb. 1) [7].

Liquid Profiling - Labormedizin für die personalisierte Onkologie

Im Blut von Tumorpatienten findet sich eine Reihe von Tumorbestandteilen, u. a. Tumor-assoziierte Proteine, zellfreie Tumor-DNA mit spezifischen Mutationen, microRNA und Exosomen. Ihre Analyse ermöglicht eine umfassende Momentaufnahme der Tumor-assoziierten Veränderungen des jeweiligen Patienten (Abb. 2) [8].

Monitoring der ctDNA

Dr. Dr. Christof Winter, München, beschäftigte sich mit den Möglichkeiten, die aus dem Plasma des Patienten gewonnene zellfreie DNA (cfDNA) für Diagnostik und Monitoring einer Krebserkrankung zu nutzen. „Diese zellfreien Nukleinsäuren stammen aus abgestorbenen Zellen.“ Ist der Ursprung eine Tumorzelle, handelt es sich um zirkulierende Tumor-DNA (ctDNA). Die DNA-Fragmente sind relativ klein, die typische Fragment-Länge beträgt 150 Basenpaare; ihre Halbwertszeit ist mit unter einer Stunde sehr kurz. Die Überwachung der ctDNA kann zum einen dazu genutzt werden, ein Rezidiv einer Tumorerkrankung früher zu erkennen, wie in einer schwedischen retrospektiven Studie bei Patientinnen mit primärem Mammakarzinom und langer Nachbeobachtung zur Früherkennung einer Metastasierung gezeigt werden konnte [9].
Im Schnitt sah man bei 86 % der eingeschlossenen Frauen das Signal für ein Rezidiv durch die ctDNA 11 Monate früher als es klinisch manifest wurde (Range 0–37 Monate). Dagegen konnte bei Frauen mit einem Langzeit-krankheitsfreien Überleben nach der Operation keine ctDNA nachgewiesen werden. „Auch die Menge der ctDNA war eine wichtige Information“, sagte Winter. Eine hohe Menge an ctDNA war prädiktiv für ein schlechtes Überleben [9]. Ein solcher Ansatz erfordert allerdings die Sequenzierung des Primärtumors jedes Patienten.
Auch eine Resistenz gegenüber einer zielgerichteten Therapie lässt sich mittels Monitoring der ctDNA überwachen. So kann bei Patienten mit Prostatakarzinom unter Androgendeprivationstherapie die Ausbildung der trunkierten, konstitutiv aktivierten Form „AR-V7“ des Androgenrezeptors ohne Liganden-Bindungs-Domäne nachgewiesen werden. „Die Expression von AR-V7 in den zirkulierenden Tumorzellen war in einer Arbeit mit einer Resistenz gegenüber der antiandrogenen Therapie mit Abirateron oder Enzalutamid assoziiert“, erklärte Winter. Um für den Nachweis der Expression der AR-V7-Variante keine ganzen zirkulierenden Tumorzellen isolieren zu müssen, können AR-V7-mRNA-Fraktionen auch durch eine digitale PCR nachgewiesen werden [10].

Exosomen und microRNA als Biomarker

Zellfreie zirkulierende Nukleinsäuren wie microRNAs (miRNA) können als Biomarker für die Überwachung des Therapieansprechens von Krebspatienten genutzt werden. „miRNA bindet an mRNA und fungiert als Regulativ der mRNA“, erklärte Prof. Michael W. Pfaffl, Freising-Weihenstephan. Die meisten der miRNAs im Plasma sind an Proteine gebunden, ein kleinerer Teil an extrazelluläre Vesikel (EV), die von fast allen Körperzellen produziert werden und in allen Körperflüssigkeiten nachgewiesen werden können. „Das wissenschaftliche Interesse an Exosomen und allen extrazellulären Vesikeln wächst“, konstatierte Pfaffl. Auch Exosomen aus Tumorzellen könnten als Biomarker zur Früherkennung einer Krebserkrankung herangezogen werden; die Forschung hierzu nimmt deutlich zu [11]. Der Vorteil einer Liquid Biopsy zur Analyse von Exosomen bzw. der an die EV gebundenen miRNA liegt darin, dass das in der Probe enthaltene „Untersuchungsmaterial“ im Unterschied zu beispielsweise zirkulierenden Tumorzellen um ein Vielfaches größer ist. Weitere Vorteile liegen auf der Hand: Die miRNA ist kurz und die Vesikel bilden eine geschützte Umgebung für miRNA, die damit stabil ist.

Renaissance der Protein-Marker

Auch die altbekannten Laborwerte sind Biomarker. So waren etwa Protein-Marker wie CA-125, CEA oder PSA die ersten als Tumor-Marker eingesetzten Biomarker. Daran erinnerte Prof. Stefan Holdenrieder, München. Dass ein erhöhter Wert eines einzelnen Markers automatisch ein Tumorgeschehen im Körper bedeutet – ganz so einfach sei der Zusammenhang jedoch nicht. Nötig seien ein gezielter Einsatz und die richtige Interpretation von Tumormarkern, wobei z. B. die Freisetzungsmuster und andere Einflussfaktoren der jeweiligen Marker berücksichtigt werden müssen. Nicht unerheblich sei auch der Einfluss der Präanalytik und Analytik – Holdenrieder konstatierte eine „enorme Methodenabhängigkeit“. Solche biologischen und (prä)analytischen Faktoren wurden in der Vergangenheit nicht ausreichend berücksichtigt.
Auch Proteinmarker sind prinzipiell für die ganze Bandbreite an Einsatzmöglichkeiten geeignet – von Diagnosestellung, Prognoseabschätzung bis zu Therapieauswahl und -monitoring sowie Rezidivdiagnostik. Neben der hochqualitativen (Prä-)Analytik sei die Kombination relevanter Marker, die Modellierung individueller Veränderungen und eine unabhängige Validierung der Scores dafür essentiell. Auch sollten Protein-Marker in klinische Studien einbezogen und in lernende Systeme integriert werden, so Holdenrieder.

Mascha Pömmerl