Untersuchungen nach Fragestellungen

Next Generation Sequencing (NGS) für die prädiktive Tumordiagnostik

Die molekulare Analyse von Tumor-DNA und –RNA ist eine wichtige Grundlage für die Therapieentscheidung beispielsweise bei Tumoren von Lunge, Darm, Brust oder Haut. Die Komplexität der genetischen Veränderungen in Tumoren verlangt oftmals die parallele Untersuchung einer Vielzahl möglicher Mutationen. NGS erlaubt den gleichzeitigen Nachweis von therapeutisch wichtigen genetischen Veränderungen in einer Untersuchung und kann an archiviertem Gewebe (Formalin-fixiert und in Paraffin eingebettet) mit hoher Sensitivität und Zuverlässigkeit durchgeführt werden.

Die Sequenzierung von DNA erlaubt eine Aussage über Mutationen und Gen-Amplifikationen. Die Tumor-RNA gibt Aufschluss über mögliche chromosomale Rearrangements, welche zu Fusionstranskripten führen. Daneben kann auch die Tumor-Mutationslast (TML oder TMB) als Biomarker für Immuntherapien bestimmt werden.

Angebotene Panel:

Adenokarzinom Lunge prädiktive Biomarker inkl. EGRF T790M Liquidbiopsy

Beim fortgeschrittenen Adenokarzinom der Lunge ist die Bestimmung von Biomarkern für die Festlegung einer optimalen Behandlungsstrategie fest etabliert. Zielgerichtete Therapien gegen EGFR, ALK und BRAF können bei entsprechenden Veränderungen im Tumor eingesetzt werden. Daneben sind viele Mutationen, Gen-Amplifikationen und chromosomale Rearrangements (z.B. Translokationen) bekannt, welche als mögliche Therapieziele in Frage kommen. So können entsprechende Medikamente für andere Tumortypen zugelassen sein oder klinische Studien mit solchen Medikamenten werden bereits durchgeführt.

Neben den klassischen zielgerichteten Therapien stehen auch prädiktive Biomarker für die Immuntherapie zur Verfügung.

Um möglichst alle relevanten genetischen Veränderungen im Tumor zu erfassen wird sowohl Tumor-DNA als Tumor-RNA mittels Next Generation Sequencing (NGS) untersucht. Die Sequenzierung von DNA erlaubt eine Aussage über Mutationen und Gen-Amplifikationen. Die Tumor-RNA gibt Aufschluss über mögliche chromosomale Rearrangements, welche zu Fusionsproteinen führen. Als Biomarker für eine mögliche Immuntherapie ist aktuell die PD-L1 Proteinexpression am aussagekräftigsten.

Als Standard werden im Clinical Genomics Lab (CGL) die folgenden Untersuchungen kombiniert durchgeführt: Oncomine Comprehensive NGS panel (DNA und RNA), Immunhistochemische Proteinexpression von ALK, ROS1 und PD-L1.

Im Falle einer Resistenzentwicklung gegen EGFR-TKI der 1. und 2. Generation kann eine ursächliche EGFR-Mutation T790M auch im Blutplasma nachgewiesen werden (sog. Liquid Biopsy). Damit kann auch ohne weitere Entnahme von Tumorgewebe der Resistenzmechanismus geklärt werden. Eine Therapieanpassung kann dadurch erfolgen. Die EGFR T790M Mutation im Blutplasma wird mittels hochsensitiver digitaler PCR untersucht.

Kolorektales Karzinom prädiktive Biomarker

Beim fortgeschrittenen kolorektalen Karzinom ist die Bestimmung molekularer Biomarker für die Therapiestrategie von Bedeutung. Z.B. sind Zielgerichtete Therapien gegen EGFR nur wirksam, wenn keine Mutationen in KRAS oder NRAS vorliegen. Daneben sind viele Mutationen, Gen-Amplifikationen und chromosomale Rearrangements (z.B. Translokationen) bekannt, welche als mögliche Therapieziele in Frage kommen. So können entsprechende Medikamente für andere Tumortypen zugelassen sein oder klinische Studien mit solchen Medikamenten werden bereits durchgeführt.

Um möglichst alle relevanten genetischen Veränderungen im Tumor zu erfassen wird sowohl Tumor-DNA als auch Tumor-RNA mittels Next-generation Sequencing (NGS) untersucht. Die Sequenzierung von DNA erlaubt eine Aussage über Mutationen und Gen-Amplifikationen. Die Tumor-RNA gibt Aufschluss über mögliche chromosomale Rearrangements, welche zu Fusionsproteinen führen.

Im CGL wird als Standard für das fortgeschrittene kolorektale Karzinom das Oncomine Comprehensive NGS panel (DNA und RNA) durchgeführt.

Malignes Melanom prädiktive Biomarker

Die Bestimmung molekularer Biomarker ist beim malignen Melanom für die Therapiestrategie von Bedeutung. Z.B. sind Zielgerichtete Therapien gegen BRAF oder KIT nur wirksam, wenn eine entsprechende aktivierende Mutation im Tumor vorliegt. Daneben sind viele Mutationen und chromosomale Rearrangements (z.B. Translokationen) bekannt, welche als mögliche Therapieziele in Frage kommen. So können entsprechende Medikamente für andere Tumortypen zugelassen sein oder klinische Studien mit solchen Medikamenten werden bereits durchgeführt.

Um möglichst alle relevanten genetischen Veränderungen im Tumor zu erfassen wird sowohl Tumor-DNA als Tumor-RNA mittels Next-generation Sequencing (NGS) untersucht. Die Sequenzierung von DNA erlaubt eine Aussage über Mutationen und Gen-Amplifikationen. Die Tumor-RNA gibt Aufschluss über mögliche chromosomale Rearrangements, welche zu Fusionsproteinen führen.

Im CGL wird als Standard für das fortgeschrittene maligne Melanom das Oncomine Comprehensive NGS panel (DNA und RNA) durchgeführt.

GIST prädiktive Biomarker

Molekulare Biomarker werden beim gastrointestinalen Stromatumor (GIST) seit langem eingesetzt um die Therapiestrategie festzulegen. Je nach nachgewiesener Mutation ist der Einsatz von Kinaseinhibitoren möglich oder muss angepasst werden. Insbesondere Mutationen in KIT und PDGFRA weisen eine hohe Aussagekraft auf. BRAF Mutationen werden in GIST mit fehlender KIT/PDGFRA Mutation nachgewiesen.

Der Nachweis Therapie-relevanter Mutationen kann mit dem Oncomine Focus Panel oder dem erweiterten Oncomine Comprehensive NGS panel (DNA und RNA) erfolgen.

Ovarialkarzinom somatischer BRCA Status

Bei Nachweis einer BRCA1 oder BRCA2 Mutation können Patientinnen mit einem fortgeschrittenen Ovarialkarzinom von PARP-Inhibitoren profitieren. Diese Mutationen können entweder vererbt werden (Keimbahnmutation) oder auch neu im Tumor auftreten (somatische Mutation). Ein Ansprechen auf die entsprechenden Medikamente ist in beiden Fällen möglich.

Die molekulare Pathologie ist darauf spezialisiert somatische Mutationen im Tumor nachzuweisen. Ein Rückschluss auf eine Keimbahnmutation ist dabei nicht möglich. Im Falle eines Mutationsnachweises kann lediglich eine humangenetische Abklärung empfohlen werden. Andererseits schliesst der fehlende Nachweis einer Keimbahnmutation (z.B. im Blut) eine somatische BRCA1 oder BRCA2 Mutation nicht aus.

Da BRCA1 und BRCA2 nicht die einzigen Gene sind, welche für eine Therapie mit PARP-Inhibitoren relevant sein könnten, wird empfohlen die gesamte Breite der sogenannten HRD-Gene zu untersuchen. Mittels Next-generation Sequencing (NGS) können in einer Reaktion gleichzeitig alle relevanten Gene vollständig sequenziert werden.

Im CGL wird als Standard für das fortgeschrittene Ovarialkarzinom das Oncomine Comprehensive NGS panel (DNA) durchgeführt. Alternativ können auch nur BRCA1 und BRCA2 mit einem spezifischen NGS Panel untersucht werden.

Biomarker Gliome

Für die molekulare Klassifikation von Gliomen werden eine Vielzahl unterschiedlicher Marker hinzugezogen. Oligodendrogliome weisen eine charakteristische unbalancierte Translokationen auf, die zu einem Heterozygotie-Verlust der chromosomalen Arme 1p und 19q (LOH1p/19q) führen. Der Nachweis LOH1p/19q wird nach WHO2016 für die molekulare Klassifikation des Oligodendroglioms empfohlen.

Glioblastome werden an Hand von Mutationen in den Isozitrat Dehydrogenase Genen IDH1 und IDH2 klassifiziert. Primäre Glioblastome entstehen de novo, sie sind IDH Wildtyp und weisen häufig Mutationen im TERT Promoter sowie Amplifikationen verschiedener Proto-Onkogene auf. Pediatrische Glioblastome zeigen häufig spezifische H3F3A Mutationen.

O6-Methylguanin DNA Methyltransferase (MGMT) ist ein DNA Reparaturgen, welches die Wirksamkeit alkylierender Agentien reduziert. Die Hälfte der Glioblastom-Patienten weisen eine Methylierung des MGMT Promoters in Tumor auf; diese Patienten sprechen in der Regel besser auf eine Therapie mit Temodal an.

Der Mutationsnachweis von Biomarker wird durch das Oncomine Comprehensive NGS Panel (DNA und RNA) abgedeckt oder kann mittels Einzelanalysen erfolgen. Für die MGMT Methylierung sowie für den Nachweis LOH1p/19q stehen Einzelanalysen zur Verfügung.

  • TERT Promoter Mutation
  • IDH1/IDH2 Mutation
  • MGMT Methylierung
  • H3F3A (K27) Mutation
  • LOH1p/19q

Genotypiserung Blasenmole

Die rein histologische Diagnose der kompletten und inkompletten Blasenmole im Abortmaterial kann je nach Schwangerschaftsdauer und Erhaltungszustand des Gewebes eine grosse Herausforderung sein. Als Hilfsmittel bewährt sich die Untersuchung der plazentaren DNA, die sogenannte Genotypisierung.

Bei der kompletten Mole liegt im Trophoblast ein einzelner, duplizierter väterlicher Chromosomensatz vor. Ein mütterlicher Chromosomensatz fehlt. Bei der inkompletten Mole liegen ein mütterlicher und zwei väterliche Chromosomensätze vor.

Mittels STR-Vergleiche (Mikrosatelliten) zwischen Dezidua und Trophoblast kann in den meisten Fällen die Anzahl und die Herkunft der Chromosomensätze geklärt werden und die Diagnose einer kompletten oder inkompletten Mole affirmativ gestellt werden. Auch zum sicheren Ausschluss einer Blasenmole ist die Untersuchung geeignet.

Risikostratifizierung Mammakarzinom

Zur Einschätzung des Risikos von Patientinnen mit Mammakarzinom, Fernmetastasen zu entwickeln können sogenannte Gensignaturen eingesetzt werden. So kann sich in bestimmten Fällen die Empfehlung eine adjuvante Chemotherapie einzusetzen auf Grund des Testresultats ändern. Der PAM50 Test bietet gemäss aktueller Literatur die besten Ergebnisse im klinischen Alltag bei gleichzeitig hoher technischer Reproduzierbarkeit an.

Mit dem Prosigna PAM50 Test wird die RNA Expression von 50 relevanten Genen im Tumor bestimmt. Daraus kann mit geeigneten Algorithmen ein Risikoprofil erstellt werden. Dieses Risikoprofil kann in die Gesamtbeurteilung miteinfliessen.

Abklärung Mikrosatelliteninstabilität (MSI)

Der erste Schritt zur Abklärung einer MSI im Tumor ist in der Regel die immunhistochemische Abklärung der MMR (mismatch-repair) Proteine, welche durch die Pathologie erfolgt. Folge einer MMR-Defizienz ist die eigentliche MSI, welche mittels Untersuchung der Tumor-DNA ermittelt werden kann. So kann eine zusätzliche MSI-Untersuchung in fraglichen Fällen diagnostische Klarheit schaffen.

Die MSI (bzw. die MMR-Defizienz) wird klinisch für mehrere Fragestellungen eingesetzt:

  • Prädiktiv: Tumore, welche eine MSI aufweisen, sprechen möglicherweise besser auf eine Immuntherapie an.
  • Prognostisch: Insbesondere beim kolorektalen Karzinom ist die MSI mit einer besseren Prognose assoziiert.
  • Lynch-Syndrom: Der Nachweis eines MSI Tumors kann in bestimmten Fällen auf das Vorliegen eines Lynch-Syndroms hinweisen. Die Untersuchungen sind jedoch nie beweisend. In diesen Fällen wird eine humangenetische Abklärung empfohlen.

Das CGL bietet mehrere Untersuchungen zur Mikrosatelliteninstabilität an:

  • MSI: Die eigentliche Untersuchung auf eine Mikrosatelliten-Instabilität wird an Tumor-DNA mit dem standardisierten Bethesda-Panel durchgeführt.
  • MLH1 Promoter-Methylierung: Die Inaktivierung von MLH1 durch Hypermethylierung ist nur in sporadischen MSI Tumoren nachweisbar. Dieser Test kann deshalb zum Ausschluss eines Lynch-Syndroms eingesetzt werden. 
  • BRAF Mutationsanalyse: Kolorektale Karzinome mit einer zusätzlichen BRAF Mutation sind nicht mit einem Lynch-Syndrom assoziiert. Die BRAF Mutationsanalyse kann deshalb zum Ausschluss eines Lynch-Syndroms eingesetzt werden.

Diagnostik von Pankreaszysten (NGS am Zystenpunktat)

Die zytologische Untersuchung von Punktaten aus Pankreaszysten führt in vielen Fällen nicht zu einer eindeutigen Diagnose. Oft sind sehr wenige vitale Zellen aus der Zystenwand der Untersuchung zugänglich oder die Zellen weisen ungenügende spezifische Veränderungen auf um die Zyste eindeutig zu klassifizieren. Neben biochemischen Untersuchungen kann deshalb DNA aus untergegangenen Zellen, welche die Zystenwand auskleiden, als zusätzliche diagnostische Hilfe eingesetzt werden.

Im zellfreien Überstand des Punktates ist meist genügend zellfreie DNA vorhanden um mittels NGS alle typischen Mutationen von neoplastischen Pankreaszysten zu untersuchen. Im CGL wird dafür das Hotspot Cancer NGS Panel eingesetzt.

Die diagnostische Aussagekraft der Untersuchung ist jedoch beschränkt:

  • Ein negatives Resultat schliesst in keinem Fall eine neoplastische Zyste aus. Da ein morphologisches Korrelat fehlt, kann nicht entschieden werden ob die untersuchte DNA tatsächlich aus den fraglichen Zellen stammt.
  • Der Nachweis einer typischen Mutation spricht stark für einen neoplastischen Prozess. Eine Aussage zur Dignität ist jedoch damit nicht möglich.
  • Im besten Fall ist die Kombination (Signatur) der nachgewiesenen Mutationen spezifisch für einen bestimmten Zystentyp. Zusätzlich zu den klinischen, zytologischen und biochemischen Resultaten kann eine solche Signatur für die Diagnosestellung eingesetzt werden.