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Bluttests in der Tumordiagnostik- zirkulierende Tumorzellen (CETC/CTC) und zirkulierende Tumor-DNA (ctDNA)

^{Sat, 28 Jun 2025 12:49:17}

Unter einer Flüssigbiopsie(Liquid Biopsy) versteht man die Entnahme und Untersuchung von Körperflüssigkeiten wie Blut, Urin, Spinalflüssigkeit und Pleuraoder Peritonealexsudat mit dem Ziel, Krankheiten zu diagnostizieren oder zu überwachen. Dieses Vorgehen gewinnt insbesondere in der Onkologie zunehmend an Bedeutung, da maligne Tumoren ganze Zellen, zellfreie Tumor-DNA, Exosomen und andere Bestandteile in das umgebende Gewebe oder in den Blutkreislauf freisetzen.

Tumorzellen(CETC/CTC) und TumorDNA(ctDNA) können im Blut zirkulieren und ihre Analyse kann wertvolle Hinweise auf den Tumor und dessen Aktivität liefern-ganz ohne die Notwendigkeit einer invasiven Gewebeentnahme im Rahmen einer klassischen Biopsie. Aus pathologischer Sicht ist der Begriff Flüssigbiopsie im Zusammenhang mit dem Nachweis von ctDNA jedoch nicht ganz korrekt, da es sich hierbei um rein molekularanalytische Verfahren handelt und nicht um eine Biopsie im traditionellen, pathologischen Sinne.

Was sind zirkulierende Tumorzellen und zirkulierende Tumor-DNA?

Zirkulierende Tumorzellen(CETC/CTC) sind intakte Tumorzellen, die sich von einem Tumor gelöst haben und in den Blutkreislauf gelangt sind. Da es sich um vollständige Zellen handelt, liefern sie wichtige Informationen über die zellulären Eigenschaften des ursprünglichen Tumors und können im Labor weiter untersucht werden. Allerdings kommen zirkulierende Tumorzellen im Blut nur in geringer Zahl vor und sind daher schwer nachzuweisen. Die Detektionsraten variieren je nach eingesetzter Methode.

Eine besondere Untergruppe bilden zirkulierende Tumorzellen mit stammzellähnlichen Eigenschaften, sogenannte zirkulierende Tumorstammzellen (cCSCs). Sie spielen eine entscheidende Rolle bei der Metastasierung und dem Krankheitsverlauf, da sie sich in verschiedene Zelltypen differenzieren können und selbst nach Jahren noch zu einem Rückfall (Rezidiv) führen können.

Zirkulierende Tumor-DNA(ctDNA) bezeichnet DNA-Fragmente unterschiedlicher Länge, die aus Tumorzellen stammen und im Blut nachgewiesen werden können. Wenn Tumorzellen entweder im Tumor oder solche, die sich bereits vom Tumor abgelöst haben absterben, wird ihre DNA in den Blutkreislauf freigesetzt. Die genetischen Veränderungen des ursprünglichen Tumors können in diesen Fragmenten enthalten sein. Damit ctDNA gezielt nachgewiesen und überwacht werden kann, müssen die relevanten Mutationen zuvor im Primärtumor identifiziert worden sein. ctDNA ist Bestandteil der im Blut vorhandenen zellfreien DNA(cfDNA), die größtenteils aus dem Abbau normaler Körperzellen, insbesondere Blutzellen, stammt. Da der Anteil von ctDNA an der gesamten cfDNA jedoch sehr gering ist, sind für ihren zuverlässigen Nachweis besonders hochsensitive molekulare Analyseverfahren erforderlich

Wie werden zirkulierende Tumorzellen und zirkulierende Tumor-DNA nachgewiesen?

Der Nachweis erfolgt über eine minimal-invasive Blutentnahme. Die Blutprobe wird je nach angewandter Methode in Röhrchen mit Fixativ(CellSearch™-Test(CTC)), in EDTA-Blutbildröhrchen(maintrac®-Methode(CETC/CTC)) oder in speziellenStabilitätsröhrchen(ctDNA) entnommen und anschließend im Labor analysiert.

Zirkulierende Tumorzellen(CETC/CTC) werden über spezifische Oberflächenmerkmale nachgewiesen, wie z.B. das EpCAM-Antigen ein Zelladhäsionsmolekül, das von den epithelialen Karzinomen exprimiert wird. Beim CellSearch™-Verfahren erfolgt die Anreicherung der Tumorzellen durch magnetische Antikörper gegen EpCAM, gefolgt von magnetischer Separation. Die maintrac®-Methode markiert die Tumorzellen direkt mit einem fluoreszenzmarkierten EpCAM-Antikörper und vermeidet so einen Verlust von Tumorzellen. Ein zusätzlicher3 Farbstoff hilft, lebende von toten Tumorzellen zu unterscheiden. Die markierten Zellen werden anschließend mithilfe eines Fluoreszenzmikroskops automatisiert erkannt und gezählt. Da weder Fixierung noch Filterung erfolgt, bleiben die Tumorzellen intakt und können weiter zytochemisch und funktionell charakterisiert werden. Mit wiederholten Blutproben können Veränderungen in der Zellzahl in Echtzeit über die Zeit hinweg beobachtet werden.

Um zirkulierende Tumor-DNA(ctDNA) nachzuweisen, wird aus der Blutprobe entweder Serum oder Plasma gewonnen, das die zellfreie DNA(cfDNA) enthält. Anschließend wird gezielt nach tumorspezifischen genetischen Veränderungen gesucht, durch die sich ctDNA von normaler cfDNA unterscheiden lässt. Typische Verfahren für diesen Nachweis sind molekularbiologische Analysemethoden wie Polymerase-Ketten-Reaktion(PCR) oder Next-Generation-Sequencing(NGS). Diese ermöglichen die Identifikation sowohl häufiger als auch individueller Mutationen im Tumorgenom. Da ctDNA nur in sehr geringer Menge im Blut vorhanden ist, sind hochgradig sensitive(empfindliche) Verfahren notwendig, um sie zuverlässig nachweisen zu können. Wenn keine Tumorbiopsie möglich ist oder ein Rückfall nach Therapie befürchtet wird, kann der Nachweis von ctDNA versucht werden. Zudem ermöglicht die Analyse der ctDNA die Identifikation neuer genetischer Veränderungen, die sich während der Therapie entwickelt haben wie zum Beispiel EGFR Mutationen bei Lungenkrebs und kann somit eine gezielte Anpassung der Behandlung an wirksamere Therapiemöglichkeiten ermöglichen.

Die Vorteile und Einschränkungen im Vergleich

Sowohl CETC/CTC als auch ctDNA-Analysen bieten wertvolle Einblicke in den Verlauf einer Krebserkrankung und ermöglichen eine individuellere Therapieplanung, eine engmaschige Überwachung des Krankheitsverlaufs sowie die frühzeitige Erkennung von Rezidiven.

Zirkulierende Tumorzellen		Zirkulierende Tumor-DNA
CETC/CTC maintrac®	CTC CellSearch™
Vorteile: Unabhängig von genetischen Mutationen die Methode ist nicht auf spezifische Mutationen oder genetische Mikroheterogenität angewiesen Wissenschaftlich fundiert die Methode basiert auf umfangreicher Forschung und klinischen Studien		Vorteile: Ermöglicht genetische Informationen über den Tumor zu erlangen Ermöglicht die Echtzeitüberwachung genetischer Veränderungen während der Therapie, z.B. von Resistenzmutationen Hohe Spezifität bei der Erkennung von Rezidiven Vorwiegend im metastasierten Stadium anwendbar
Multivalenter Biomarker: ermöglicht vielfältige Testungen direkt an intakten lebenden Tumorzellen wie Anzahl, Wirkstofftestung, Charakterisierung der Tumorzelleigenschaften Hohe Sensitivität bei Früherkennung von Rezidiven, auch in früheren Stadien Einschätzung der Aggressivität und des Metastasierungsrisikos mittels stemtrac®(zirkulierende Tumorstammzellen)	Prognostischer Wert für die Erkennung von Rezidiven Vor allem bei metastasierten Tumoren Von der FDA zugelassene Methode zur quantitativen Erfassung zirkulierender Tumorzellen
*Einschränkungen:* Geringe Spezifität Bei gering differenzierten Tumorzellen oder beim Übergang in einen mesenchymalen Phänotyp (EMT) kann es zum Verlust der Oberflächenmoleküle kommen, was die Erkennung erschwert. Unterschiedlich standardisierte CTC-Analyseverfahren Technisch aufwendige und arbeitsintensive Probenaufbereitung, da die Zellen in sehr geringer Konzentration im Blut vorhanden sind.		*Einschränkungen:* ErfordertVorwissen über die relevanten Mutationen im Primärtumor für eine gezielte Analyse Keine zellulären Informationen daher keine funktionellen Tests möglich Sehr geringe Konzentration bei frühen Tumorstadien mit dem Risiko falsch-negativer Ergebnisse bei geringer ctDNA-Freisetzung Verdünnung durch cfDNA bei verstärktem Zellabbau Hohe technische Anforderungen und Expertise

Klinische Relevanz zirkulierender Tumorzellen und zirkulierender Tumor-DNA. Die klinische Bedeutung von zirkulierenden Tumorzellen und zirkulierender TumorDNA nimmt in der modernen Onkologie stetig zu. Beide Liquid Biopsy-Komponenten liefern Informationen über das Tumorgeschehen und ermöglichen eine nicht-invasive, dynamische Überwachung der Krebserkrankung. Während CETCs/CTCs als intakte Zellen wertvolle Einblicke in zelluläre Eigenschaften und funktionelle Merkmale des Tumors bieten etwa durch Immunphänotypisierung oder Wirkstofftestungen erlaubt ctDNA einen basenspezifischen molekulargenetischen Blick auf Tumormutationen.

Zahlreiche klinische Studien belegen mittlerweile den Nutzen beider Verfahren. Die CETC/CTC-Analyse zeigt sich in Studien als wertvoller Prädiktor für das Risiko von Metastasen und das Gesamtüberleben. Gleichzeitig wird die ctDNA-Analyse erfolgreich eingesetzt, um therapieassoziierte Mutationen zu detektieren und die Therapieresistenz zu überwachen. Trotz noch bestehender methodischer Herausforderungen, lässt sich klar erkennen, dass Liquid Biopsy-Verfahren in der klinischen Praxis zunehmend an Bedeutung gewinnen. Mit dem weiteren Ausbau der klinischen Evidenz und technischer Verbesserungen ist zu erwarten, dass sowohl CETC/CTC als auch ctDNA-Analysen künftig fest in personalisierte Therapieregime integriert werden als Schlüsseltechnologien der modernen, präzisionsmedizinischen Krebsbehandlung.

Quellen:

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