Zirkulierende Tumor-DNA (ctDNA) vs. Zellfreie DNA (cfDNA)

Der Unterschied zwischen cfDNA und ctDNA

Zellfreies DNA (cfDNA) bezieht sich auf das DNA, die infolge von Prozessen wie Apoptose, Nekrose und Sekretion in den Blutkreislauf freigesetzt wird. Typischerweise tritt cfDNA als doppelsträngige Fragmente auf und hat eine Länge von etwa 150-200 Basenpaaren.

Zirkulierende Tumor-DNA (ctDNA)andererseits umfasst molekulargenetische und epigenetische Informationen, die das Genom oder Epigenom der Zelle widerspiegeln, aus der sie stammt.

Bitte beziehen Sie sich auf unseren Artikel. Aufdeckung von Arzneimittelresistenz bei Krebs: Erkenntnisse aus der ctDNA-Sequenzierung für weitere Informationen.

Es ist wichtig zu beachten, dass die Kategorisierung von DNA in diese beiden Typen basierend auf der Herkunft nicht bedeutet, dass es eine Diskrepanz in der grundlegenden Struktur der beiden gibt.

Bei gesunden Erwachsenen ist die Konzentration von zellfreier DNA (cfDNA) typischerweise niedrig und liegt normalerweise unter 10 Mikrogramm pro Milliliter Plasma. Im Gegensatz dazu werden bei Krebspatienten spezifische Komponenten der cfDNA von Tumorzellen freigesetzt, was als bekannt ist als zirkulierende Tumor-DNA (ctDNA)Der Anteil von ctDNA im gesamten cfDNA-Hintergrund variiert erheblich und reicht von 0,05 % bis 90 %. Mehrere Faktoren beeinflussen die ctDNA-Konzentration, einschließlich Tumorgröße, Lokalisation, Hämatopoese, antitumoraler Therapie (z. B. Chirurgie, Chemotherapie, Strahlentherapie usw.) sowie hepatischer und renaler Clearance.

Die Halbwertszeit von ctDNA reicht von 16 Minuten bis zu 2,5 Stunden, was die ctDNA-Analyse zu einem „Echtzeit-Snapshot“ des Zustands eines Tumors macht. Bemerkenswerterweise kann ctDNA in nahezu 100 % bestimmter Krebsarten wie Blasen-, Kolorektal- und Eierstockkrebs nachgewiesen werden, mit einer Wahrscheinlichkeit von über 50 % für den Nachweis der meisten anderen Krebsarten. Besonders hervorzuheben ist, dass ctDNA in fast 100 % der Fälle von Blasen-, Kolorektal- und Eierstockkrebs identifiziert wird und eine Wahrscheinlichkeit von über 50 % für den Nachweis in der Mehrheit der anderen Krebsarten besteht, obwohl die Nachweisrate bei Gliomen mit 10 % deutlich niedriger ist. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass die Plasmakonzentrationen von ctDNA und das Vorhandensein nachweisbarer ctDNA-Spiegel mit dem Tumorstadium korrelieren.

ctDNA und Flüssigbiopsie-Techniken

Zirkulierende Tumor-DNA (ctDNA) kapselt genetische Merkmale ein, die mit Tumorzellen verbunden sind, einschließlich Mutationen, Methylierungsmustern, Insertionen, Umstellungen und Abweichungen in der Kopienzahl. Es erweist sich als ein entscheidender Indikator für das Tumorscreening, begleitende Diagnostik, die Bewertung der therapeutischen Wirksamkeit und die Stratifikation prognostischer Risiken.

Bitte beziehen Sie sich auf unseren Artikel. Das Versprechen der Flüssigbiopsie bei der Krankheitsdetektion und -überwachung für weitere Informationen.

Flüssigbiopsie für Lungenkrebs im frühen Stadium. (Rolfo et al., 2020)

Die Ergebnisse der Studie unterstreichen den Wert des ctDNA-Tests als nicht-invasives Werkzeug, das die Genmutationsprofile und -häufigkeiten in soliden Tumorgeweben treu widerspiegelt. Dieser Test stellt einen entscheidenden Überwachungsindikator zur Bewertung der Behandlungswirksamkeit und zur Durchführung von klinischen Nachuntersuchungen nach der Behandlung dar. Allerdings erweist sich die Erreichung nachweisbarer ctDNA-Konzentrationen in Körperflüssigkeiten bei früh asymptomatischen Personen als herausfordernd. Darüber hinaus weisen ctDNA-Fragmente eine kurze Halbwertszeit auf, und spezifische Mutationen können äußerst geringfügig sein, was Einschränkungen bei der Früherkennung von Tumoren mit sich bringt.

Fortschritte in den Techniken der Flüssigbiopsie haben die Sammlung verschiedener Körperflüssigkeiten erleichtert, um die molekularen Eigenschaften von Patienten zu analysieren. Besonders hervorzuheben ist, ctDNA-basierte HochdurchsatzsequenzierungDie nächste Generation der Sequenzierungstechnologie (NGS) gewinnt zunehmend an klinischer Anwendung. Dieser Ansatz wird aufgrund seiner nicht-invasiven oder minimal-invasiven Natur, der schnellen Erkennungsmöglichkeiten, der Fähigkeit, die Heterogenität intratumoraler und metastatischer Herde widerzuspiegeln, sowie der dynamischen Überwachung der Behandlungseffizienz bevorzugt. Die zunehmende Verbreitung von NGS in der klinischen Praxis belegt seine Vorteile im Bereich der nicht-invasiven oder minimal-invasiven Diagnosetechniken.

cfDNA und Krebsforschung

Die cfDNA-Fragmente, die von 50 bis 300 Basenpaaren reichen, sind typischerweise in niedrigen Konzentrationen im Blut gesunder Personen vorhanden. Mit dem Fortschreiten von Krebs und anderen Gesundheitszuständen setzen die Zellen jedoch erhebliche Mengen an DNA in den Blutkreislauf frei, was zu erhöhten Blutwerten von cfDNA führt. Beispielsweise zeigen Patienten mit Bauchspeicheldrüsenkrebs kürzere cfDNA-Fragmentgrößen und höhere cfDNA-Werte im Vergleich zu gesunden Kontrollen.

ctDNA als Krebs-Biomarker (Pessoa L S et al., 2020)

Verschiedene Formen von cfDNA, wie zum Beispiel zirkulierende Tumor-DNAMitochondriale DNA und fetale DNA, die aus menschlichem Blut extrahiert werden, haben umfangreiche Anwendung in der Diagnostik und im Screening gefunden. Diese Anwendungen erstrecken sich über Bereiche wie Flüssigbiopsie, frühe Krebsfrüherkennung, nicht-invasive pränatale Screening (NIPT), Medikamentenleitfaden und Diagnostik von Infektionskrankheiten, unterstützt von einem wachsenden Fundus klinischer Forschung.

In der aktuellen Welle des Interesses an frühzeitiger Krebsfrüherkennung, cfDNA-Methylierung hat eine zentrale Rolle eingenommen. Technologien wie GRAILs frühe Krebsfrüherkennung, eingebettet in cfDNA-Methylierung, haben die Leistung von cfDNA-Mutations- und cfDNA-genomweiten Kopienzahltechnologien übertroffen. Die Erkennung von Methylierung beinhaltet die Behandlung von cfDNA mit Bisulfit oder die enzymatische Umwandlung von Cytosin in Uracil. Diese Methode führt jedoch zu Verzerrungen, einschließlich ausgeprägter GC-Präferenz, DNA-Schäden und PCR-Amplifikationsverzerrungen. Darüber hinaus bleibt der niedrige Ertrag von aus Plasma extrahierter cfDNA eine erhebliche Herausforderung bei der Charakterisierung des cfDNA-Methyloms von Patienten. konventionelle Sequenzierungsmethoden.

Referenzen:

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5. Rolfo, Christian und Alessandro Russo. "Flüssigbiopsie für Lungenkrebs im frühen Stadium rückt immer näher." Nature Reviews Clinical Oncology 17.9 (2020): 523-524.