• Companion Diagnostics: Identifikation genetischer Tumorveränderungen zur Auswahl zielgerichteter Therapien.

• Therapiemonitoring: Verlaufskontrolle der Behandlung inklusive Nachweis von Resistenzmechanismen bei fortgeschrittener Erkrankung.

• Nachweis minimaler Resterkrankung (Minimal Residual Disease, MRD): Detektion verbliebener Tumorzellen nach kurativ intendierter Therapie.

• Früherkennung: Identifikation von Tumorerkrankungen in sehr frühen, oft asymptomatischen Stadien.

Je nach klinischer Situation kann eine Liquid Biopsy besonders dann sinnvoll sein, wenn Tumorgewebe schwer oder gar nicht zugänglich ist oder wenn eine schnellere Befundung als bei einer Gewebeanalyse erforderlich ist. Durch die vergleichsweise kurze Bearbeitungszeit (ca. zehn Werktage) bietet die Liquid Biopsy einen praktischen Vorteil für die therapeutische Entscheidungsfindung. Die Anwendung auf alle soliden Tumorentitäten ist prinzipiell möglich, für die Identifikation genetischer Tumorveränderungen zur gezielten Therapieentscheidung bestehen derzeit jedoch nur Abrechnungsmöglichkeiten in der gesetzlichen Krankenkasse für das nicht-kleinzellige Lungenkarzinom (NSCLC) und das Mammakarzinom.

Verbreitete Methoden zur ctDNA-Analyse

Der ctDNA-Anteil im Blut ist meist gering und variiert je nach Tumorstadium. Bei frühen Erkrankungen liegt er häufig unter einem Prozent, während bei fortgeschrittenen Erkrankungsstadien höhere Konzentrationen auftreten. Je nach klinischer Fragestellung und Tumorstadium sind die Anforderungen an die Testsensitivität variabel, und liegen für Companion Diagnostics im Bereich von 0,1 – 0,5 % Allelfrequenz. Besonders für MRD-Nachweise und frühe Diagnosen sind allerdings noch sensitivere Tests nötig (Nachweisgrenzen von <0,01 % ctDNA-Anteil). Im Labor sind analytische Methoden auf PCR bzw. NGS-Basis zum ctDNA-Nachweis geläufig, die technologisch bedingte Stärken und Limitationen mit sich bringen können:

• PCR-basierte Methoden, z. B. digitale PCR, ddPCR (PCR: polymerase chain reaction): sind recht kostengünstig und sehr sensitiv (bis <0,1 % Allelfrequenz), aber auf wenige bekannte Mutationen beschränkt – mit dem Risiko, unbekannte Varianten zu übersehen.

• Next Generation Sequencing (NGS) mit Unique Molecular Identifiers (UMIs): Haben eine hohe Sensitivität (0,1 – 0,2 % Allelfrequenz) und liefern einen gleichzeitigen Nachweis zahlreicher genetischer Veränderungen. UMIs dienen als molekulare Barcodes zur Fehlerkorrektur in der bioinformatischen Analyse und erhöhen dadurch die Genauigkeit und Sensitivität der Analyse.

Herausforderungen der ctDNA-Analyse im praktischen Alltag

Die Aussagekraft von Liquid-Biopsy-Analysen hängt maßgeblich von standardisierten Prozessen bei Probengewinnung, Transport, Lagerung und Analysedurchführung ab. Labore sollten daher spezifische Protokolle und Materialvorgaben erstellen und deren Einhaltung strikt kontrollieren, um zuverlässige diagnostische Ergebnisse sicherzustellen. Die ctDNA-Analyse ist seit 2023 in die aktuelle Richtlinie der Bundesärztekammer zur Qualitätssicherung laboratoriumsmedizinischer Untersuchungen (Rili-BÄK) integriert. Die Rili-BÄK regelt unter anderem, dass die für eine Liquid Biopsy eingesetzten Untersuchungsverfahren mindestens eine VAF (variant allele fraction) von 0,5 % nachweisen können. Noch sensitivere Methoden sind jedoch für manche der genannten klinischen Fragestellungen wünschenswert.

Für zuverlässige Ergebnisse in der diagnostischen Routine ist somit eine sorgfältige Validierung der eingesetzten Methoden essenziell. Humangenetische Labore bringen hier ihre langjährige Erfahrung mit hochsensitiven molekulargenetischen Verfahren aus der Keimbahndiagnostik ein. Ihre etablierten Qualitätsmanagementsysteme sowie die vorhandene technische und analytische Infrastruktur bilden eine solide Grundlage für die zuverlässige Umsetzung von Liquid-Biopsy-Analysen im Routinelabor. Für eine valide Diagnostik sind folgende Parameter entscheidend:

• Limit of Blank (LOB): Hintergrundgrenze, ab der eine Variante mit hoher Sicherheit nachgewiesen werden kann.
• Limit of Detection (LOD): Minimale Konzentration, bei der eine Variante mit 95 % Sensitivität detektiert wird.
• Limit of Quantification (LOQ): Grenzwert zur sicheren quantitativen Bestimmung einer Variante, relevant für Therapieverlaufskontrollen.

Im Zusammenhang mit ctDNA-Analysen schreibt die Rili-BÄK keine konkreten Anforderungen an Probenentnahme und Lagerung vor, jedoch beeinflusst der korrekte Umgang mit Blutproben maßgeblich die Analysequalität. Für die Blutentnahme können EDTA-Röhrchen verwendet werden, diese sollten allerdings innerhalb von einer bis drei Stunden nach Entnahme verarbeitet werden. Alternativ ermöglichen cfDNA-stabilisierende Röhrchen (z. B. von Roche, PAXGene oder Streck) eine verzögerte Verarbeitung innerhalb von drei bis vierzehn Tagen. Isolierte cfDNA sollte bei –20 °C, Plasma bei –80 °C gelagert werden.

Fazit

Für humangenetische Labore bietet die Liquid Biopsy eine wertvolle Erweiterung des molekulargenetischen Methodenspektrums in der onkologischen Diagnostik – mit unmittelbarem Nutzen für Patienten und Patientinnen durch schnellere, minimalinvasive Analysen. Insbesondere die Verbindung von Keimbahn- und somatischer Diagnostik eröffnet neue Möglichkeiten einer ganzheitlichen molekularen Betrachtung onkologischer Erkrankungen. Mit weiter steigender Sensitivität und wachsender klinischer Evidenz wird ihre Bedeutung in der personalisierten Onkologie künftig weiter zunehmen. Ihre erfolgreiche Integration in die diagnostische Routine erfordert jedoch klar definierte, standardisierte Abläufe sowie eine sorgfältige Validierung der eingesetzten Verfahren. Nur so lässt sich ihre hohe diagnostische Aussagekraft zuverlässig und reproduzierbar in der täglichen Praxis nutzen.

AUTOR
Dr. rer. nat. Thomas Keßler
Senior Scientist
MGZ – Medizinisch Genetisches Zentrum, München
Tel. +49 (0)89/30 90 886-0
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www.mgz-muenchen.de