Medizinische Universität Graz

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Bibliografische Informationen

Titel

Tumorgenom- Stratifizierung und Netzwerkanalyse basierend auf nicht-invasiver liquid biopsies

Kurzfassung

Darmkrebs ist weltweit die dritthäufigste diagnostizierte bösartige Erkrankung. Die Mortalität von Darmkrebs ist in den letzten Jahrzehnten aufgrund verbesserter Diagnoseverfahren, die die Identifizierung von Patienten im Frühstadium der Erkrankung ermöglichen, zurückgegangen. Das Überleben von Patienten mit fortgeschrittenen Krebsstadien ist jedoch immer noch unbefriedigend. In jüngster Zeit haben gezielte Therapien, z.B. anti-EGFR- und anti-VEGF-Behandlungen, bei Patienten mit Darmkrebs im Spätstadium vielversprechende Ergebnisse gezeigt. Allerdings ist der Überlebensvorteil gezielter Therapien in der Regel auf wenige Monate begrenzt, und es kommt häufig zu erworbenen Resistenzen. Die sogenannte „liquid biopsy“, die sich auf die Analyse von Charakteristika eines Tumors aus einer Körperflüssigkeit wie Blut bezieht, ist zu einer vielversprechenden Methode für die Frühdiagnose und die Behandlung von Patientinnen und Patienten geworden. In dem in dieser Arbeit beschriebenen Projekt haben wir die Sequenzierung des gesamten Genoms der Plasma-DNA, die bei Personen mit Krebs zirkulierende Tumor-DNA (ctDNA) enthält, eingesetzt, um das Tumorgenom von Betroffenen mit Darmkrebs (CRC) zu bewerten. Ein Schwerpunkt lag auf den Fällen, die eine gezielte Behandlung erhielten, um die Verwendung von ctDNA für erworbene Resistenz und die Vorhersage des Patientenergebnisses zu validieren und auch um neue Resistenzmechanismen zu bestimmen.
Mit Hilfe von longitudinalen Plasmaanalysen untersuchten wir die Entwicklung von Tumorgenomen in einer Kohorte mit metastasiertem Darmkrebs (CRC). Interessanterweise entwickelten zwei Fälle unter Anti-EGFR-Behandlung eine fokale Amplifikation in resistenzbezogenen Genen (KRAS und ERBB2), als die Krankheit fortschritt. Darüber hinaus wurde bei einem Patienten unter Anti-EGFR2-Behandlung eine resistenzbezogene fokale Amplifikation in CDK6 gefunden. Diese Ergebnisse legten nahe, dass die liquid biopsy ein vielversprechendes Verfahren zur Identifizierung neu auftretender fokaler Amplifikationen sein kann, die dann Hinweise für Mechanismen für erworbene Resistenzen gegen eine verabreichte Therapie sein können. Zusätzlich zu fokalen Amplifikationen mit etablierten sogenannten „driver Genen“ (Treibergenen) identifizierten wir auch wiederkehrende fokale Amplifikationen, die noch nicht im Detail untersucht worden waren, wie z.B. ein Amplikon auf dem Chromosom 13q12.2. Durch die Analyse von CRC-Fällen aus der TCGA-Datenbank bestätigten wir, dass die Amplifikation von 13q12.2 mit fortgeschrittenen Tumorstadien assoziiert war. Wir definierten zunächst die minimal amplifizierte Region und testeten dann die Funktion aller enthaltenen Gene mit zwei in vitro-Zellmodellen. Wir fanden Hinweise darauf, dass das Gen POLR1D das potenzielle driver Gen innerhalb des Amplikons war, das die Zellproliferation durch die Induktion der Expression einiger Onkogene (z.B. VEGFA und EREG) beeinflusst. Die Hochregulierung von VEGFA, einem wesentlichen Regulator der Angiogenese, wurde für die Resistenz gegen die Behandlung mit Bevacizumab ursächlich verantwortlich gemacht. Interessanterweise beobachteten wir bei der seriellen Überwachung von zwei Patienten unter Bevacizumab-Behandlung die Entstehung der 13q12.2-Amplifikation zum Zeitpunkt der Resistenzentwicklung gegen diese Therapie. Somit deuteten alle Ergebnisse darauf hin, dass POLR1D das potenzielle driver Gen in 13q12.2 ist und eine Rolle bei der Bevacizumab-Resistenz spielt.
Zusammenfassend haben wir bestätigt, dass die liquid biopsy als nicht-invasive Methode zur Vorhersage der erworbenen Resistenz und des Therapieansprechens in der Klinik anwendbar ist.

Schlagwörter

zellfreie DNA, Therapieresistenz, Präzisionsmedizin, POLR1D, bevacizumab

Anzahl Seiten

Publikationsjahr

2020

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