Zurück zur Kursübersicht

Kurs Minimale Resterkrankung (MRD) bei Blutkrebs: Lektion 3 von 6

Nachweis von MRD und MRD-Negativität

Ähnlich wie bei der Spurensicherung in Krimiserien, haben High-Tech-Methoden auch Einzug in den Krankenhausalltag gehalten. Wir erklären in dieser Lektion auf verständliche Art und Weise, wie man mit diesen komplizierten Techniken in der Lage ist, schon geringste Spuren von Krebszellen nachzuweisen. Erwerben Sie wertvolles Hintergrundwissen damit Sie sich im Gespräch mit Ihren ÄrztInnen über MRD und MRD-Negativität auf das Wesentliche konzentrieren zu können.

Video Transkript

Wie wird MRD bzw. MRD-Negativität nachgewiesen?

Im Prinzip gibt es zwei große Methodenfelder:

  • Das eine ist das Methodenfeld des sogenannten Flowzytometrie.
  • Das andere sind Methoden, die auf molekularbiologischer Ebene vereinzelte bösartige Zellen nachweisen wollen.

Sie können zum Beispiel an der Oberfläche von Zellen bestimmte, für die Krebszelle typische Strukturen mit unterschiedlichen Farbstoffen markieren. Im Falle einer Bluterkrankung kann man sie dann durch Analysegeräte schicken. Diese können sie durch die Ihnen aus der Gesamtzahl zum Beispiel aller weißen Blutkörperchen durch möglichst präzise und einschlägige Markierung von Krebszellen jene Krebszellen herausfiltern und zählen und im Verhältnis zur Gesamtzahl setzen. Das wäre die sogenannte Flowzytometrie.

Flowzytometrie

Diese Methode hat Ihre Anfänge vor 30-35 Jahren genommen. Sie ist inzwischen unglaublich präzise. Am Beginn waren Färbungen mit ein oder zwei verschiedenen Farbstoffen an ein oder zwei unterschiedlichen Oberflächenstrukturen der Zellen das Maximum, das man sich vorstellen kann.

Deshalb sprechen wir heute von Multicolor-Flow-Analysen. Diese können bis zu vier, sechs, in speziellen Geräten auch bis zu zehn verschiedene Strukturen an den Zellen und in den Zellen gleichzeitig nachweisen. Damit ermöglichen sie eine sehr hohe Präzision in der Unterscheidung zwischen Krebszelle zu gesunder Zelle. Je höher diese Präzision ist, umso besser ist auch die Aussage eines sogenannten MRD-Status. Ob der jetzt negativ ist oder Sie nur eine geringe minimale Resterkrankung haben, hängt dann eben von dem Untersuchungsergebnis ab. Das ist sozusagen das eine große Feld der Nachweismethoden.

Molekularbiologie

Das andere Feld ist dann wirklich die Ebene der Molekularbiologie. Hier kann man feinste Untereinheiten von Chromosomen nachweisen, die oft nur wenige Molekülbereiche umfassen. Dies betrifft z.B. Bruchpunkte von Chromosomen, Verschiebungen, sogenannte genetische Alterationen, und Punktmutationen. Diese kleinsten Veränderungen weist man heute mit sogenannter Polymerase-Kettenreaktion nach, die man schon vor vielen Jahren, genauer: Jahrzehnten entwickelt hat. Inzwischen wurden die Methoden weiterentwickelt hin zur quantitativen Polymerase-Kettenreaktion und hin zu dem sogenannten Next Generation Sequencing. Diese Zweitgeneration, jetzt mitunter die Drittgenerationen weist also erstens in großer Menge und zweitens in hoher Präzision ganz, ganz schwer und nur punktuell zu findende Veränderungen im genetischen Bereich nach.

Was bedeutet Next Generation Flow (NGF) im Zusammenhang mit MRD?

Next Generation Flow ist eine Methode, ich habe es zuerst schon anklingen lassen, die sich eigentlich auf die Flowzytometrie bezieht. Sie läuft also nicht auf molekularbiologischer Ebene ab, sondern macht sich zunutze, dass bestimmte, meistens Oberflächenstrukturen von bösartigen Zellen sich von gutartigen Zellen unterscheiden. Und wenn man mit einer sehr hohen Zahl von Färbemethoden 4, 6 oder bis zu 10 inzwischen unterschiedliche Oberflächenstrukturen auf einmal färbt und auf einmal in einer Zelle nachweist mit hochpräzisen modernen Geräten, bezeichnen Sie das als Next Generation Flow.

Üblicherweise wendet man den Ausdruck für zumindest ab einem sogenannten Multicolorflow von vier verschiedenen Färbemethoden aufwärts an.

Was bedeutet Polymerase-Kettenreaktion (PCR) im Zusammenhang mit MRD?

Polymerase-Kettenreaktion ist eben eine Methode, die zweite große, das zweite große Methodenfeld, wenn Sie so wollen, für den Nachweis minimaler Resterkrankungen. Hier unterscheidet man die bösartige Zellen von gutartigen. Dies geschieht durch eine Methode, die letztlich wie eine Lupe das Vorhandensein einer einzelnen bösartigen Zelle vergrößert, um kleinste punktuelle Veränderungen im genetischen Bereich der Zellen nachweisen.

Was bedeutet Next Generation Sequencing (NGS) im Zusammenhang mit MRD?

Es haben sich aus Polymerase-Kettenreaktionen dann Zweit- und Drittgenerationsmethoden entwickelt und durchgesetzt. Diese unterscheiden sich vor allem in der Möglichkeit des sogenannten Durchsatzvolumens und auch in der Möglichkeit, mehrere verschiedene Veränderungen nebeneinander nachzuweisen. Und Next Generation Sequencing umfasst an sich eine Palette verschiedener, hoch effektiver, sowohl in Zahl als auch in Präzision hoch effektiver neuester molekularbiologischen Nachweismethoden.

Unter Durchsatzvolumen meine ich sowohl die Möglichkeit, dass man verschiedenste genetische Veränderungen, die gleichzeitig in einer bösartigen Zelle vorkommen, als auch in einer viel größeren Zahl von Zellen als früher nachweisen kann.

Welche Proben werden für diese modernen Nachweismethoden verwendet?

In der Regel verwendet man Zellproben. Es genügt aber inzwischen auch, wenn man nur mehr Fragmente von Zellen aus dem Blut oder gegebenenfalls aus dem Gewebe für die Analyse solcher Methoden heranzieht.

Wie lange dauert es bis die Testergebnisse bekannt sind?

Dass ist unterschiedlich.

  • Aber Sie können davon ausgehen, dass flowzytometrische Verfahren spätestens nach 48 Stunden, meistens nach 24 Stunden, oft schon am gleichen Tag vorliegen.
  • Molekularbiologische Methoden sind in ihrer Schnelligkeit ebenfalls sehr, sehr toll geworden und hängen eher davon, ab wo sie verfügbar sind. Das heißt: Vielleicht müssen Sie eine Probe von einem Spital in ein anderes oder von einem Zentrum in ein anderes bringen müssen, weil es natürlich nicht Sinn macht, in jedem Zentrum diese hochteuren, auch sehr personalintensiven Geräte zu etablieren für wenige Untersuchungen vielleicht pro Woche, sondern das zu konzentrieren. Dann können Sie natürlich durch Transportwege und auch durch Befundübermittlung ein bisschen an Zeit verlieren. Aber auch da können Sie zunehmend in Tagen und nicht mehr in Wochen wie früher rechnen.

Was beeinflusst die Aussagekraft der Ergebnisse?

Die Aussagekraft ist letztlich abhängig von der angewandten Methode: Je präziser und vielfältiger die Methode ist, umso besser ist die Aussagekraft. Das setzt natürlich voraus, dass auch die eingesandte Probe von einer guten Qualität ist und auch Tumorzellen, potenziell Tumorzellen enthält, also sprich: repräsentativ ist.

Was sind die Vor- und Nachteile der modernen Nachweismethoden?

Ich würde jetzt im Sinne der Erkenntnis, dass der Fortschritt unglaublich viele Vorteile gebracht hat, kaum von Nachteilen sprechen. Auch das oft angesprochene Kostenargument muss man relativieren, weil sie aufgrund der Aussage und Ergebnisse dieser hochpräzisen Methoden natürlich auch wesentlich präziser und in vielen Situationen zielgerichteter therapieren können als früher. Somit kann man auch durchaus Therapien effizienter und ökonomischer gestalten. Und damit haben Sie oft ein Vielfaches an Kostenersparnis.

Wie wird entschieden ob Next Generation Sequencing (NGS) oder Next Generation Flow (NGF) verwendet wird?

Also, ob man eine Next Generation Flow oder eine Next Generation Sequencing Methode anwendet, hängt einfach davon ab, welche Methoden für  entweder schon nachgewiesene oder vermutete Erkrankung bestehen. Sehr oft verwenden wir auch beide Methoden parallel. Damit kann man noch eine höhere Präzision und Aussagekraft erreichen.

Auf den Punkt gebracht

Nachweis von MRD und MRD-Negativität

    • Mithilfe von Immunphänotypisierung und Next Generation Flow können Krebszellen anhand einzigartiger Merkmale auf ihrer Oberfläche farblich markiert und identifiziert werden.
    • Mithilfe von molekularbiologischen Methoden wie PCR und Next Generation Sequencing können Krebszellen anhand ihres genetischen Profils identifiziert werden.

Welche Proben müssen entnommen werden und wie lange dauert es bis zur Diagnose?

Auch modernste Labormethoden ersparen es den PatientInnen nicht, dass weiterhin Proben vom Körper entnommen werden müssen. Bei einfachen Methoden wie der Blutabnahme, liegt das Ergebnis oft schon am gleichen Tag vor. Auch die Ergebnisse von Knochenmarksuntersuchungen bekommt man üblicherweise innerhalb weniger Tage. Bei komplexeren Methoden mit größerem Laboraufwand, kann es aber je nach Umständen auch etwas länger dauern.

Durch welche modernen wissenschaftlichen Methoden wird MRD bestimmt?

Da es sich bei der Minimalen Resterkrankung um winzige Mengen von Krebszellen handelt, ist ihr Nachweis mit herkömmlichen Mitteln nicht möglich. Dies wurde erst durch die Entwicklung neuer und hochsensitiver Methoden ermöglicht.

Diese basieren auf zwei grundlegenden Vorgehensweisen:

PCR und Next Generation Sequencing

Zum einen kann man Krebszellen anhand ihres genetischen Profils identifizieren (PCR und Next Generation Sequencing), hier kommen molekularbiologische Methoden zur Anwendung.

Immunphänotypisierung und Next Generation Flow

Zum anderen kann man Krebszellen aber auch anhand einzigartiger Merkmale an der Oberfläche von Krebszellen (Immunphänotypisierung, Next Generation Flow) identifizieren. Die geringe Anzahl an kranken Zellen, die zur Identifikation nötig sind, erlaubt damit die Feststellung ob eine Minimale Resterkrankung vorliegt oder nicht.

Was wird bei der PCR und Next Generation Sequencing Methoden gemacht?

PCR ist die Abkürzung für „polymerase chain reaction“, also Polymerase-Kettenreaktion, und bezeichnet ein molekularbiologisches Verfahren um DNA zu vervielfältigen. Dabei genügt im Prinzip ein einzelner DNA-Strang um diesen beliebig oft zu kopieren. In der Praxis kann man damit schon geringe Spuren von genetischem Material – wie eben bei einer Minimalen Resterkrankung – ausreichend vermehren um sie für andere Nachweismethoden zugänglich zu machen.

PCR (Polymerase-Kettenreaktion)

PCR (Polymerase-Kettenreaktion)

PCR (Polymerase-Kettenreaktion)

Durch spezielles Koppeln von PCR mit anderen Technologien können z.B. auch nur DNA-Stränge mit einer bestimmten Mutation vermehrt und somit dann sichtbar gemacht werden. Damit kann man im Labor nicht nur das Vorhandensein einer Mutation bestätigen, sondern auch die Menge mutierter DNA in einer Probe bestimmen.

DNA ist ein Molekül, das immer aus vier verschiedenen Bausteinen, den Basen, zusammengesetzt ist. In der Reihenfolge dieser Bausteine ist die Erbinformation kodiert. Um diese Sequenz der DNA und damit für die Diagnose wichtige Mutationen festzustellen, musste DNA früher aufgespalten und Stück für Stück analysiert werden.

Dank der beständigen Weiterentwicklung der Methoden kann man DNA heute als Ganzes entschlüsseln, also sequenzieren. Diese komplizierten Techniken fasst man auch unter „Next Generation Sequencing“, englisch für Sequenzierung der nächsten Generation, zusammen.

Was wird bei der Immunphänotypisierung und Next Generation Flow Methoden gemacht?

Durchflusszytometrie

Minimale Resterkrankung bei Blutkrebs: Durchflusszytometrie

Immunphänotypisierung ist eine Methode, bei der man Oberflächenproteine einer Zelle markiert und damit die Art dieser Zelle bestimmt. Damit ordnet man die kranken Zellen aus dem Blut einer Patientin/eines Patienten zu einem ganz bestimmten Typ von Blutkrebs zu.

In der Durchflusszytometrie fließt eine Lösung mit Zellen in einem sehr dünnen Strahl. Dadurch kann man eine Zelle nach der anderen beobachten und identifizieren. Dabei leuchtet entweder die Markierung der Zelle selbst oder die Zuordnung erfolgt durch die charakteristische Streuung und Reflektion eines Lichtstrahls.

Diese Herangehensweise wurde in den letzten Jahrzehnten kontinuierlich verbessert im Hinblick auf Art der Markierungen, Analysemethoden und die benötigte Software. Diese modernen Methoden der Durchflusszytometrie bezeichnet man in Analogie zu den genetischen Techniken als „Next Generation Flow“. Sie sind ebenfalls sensitiv genug um sie zur MRD-Bestimmung heranzuziehen.

Welche Faktoren beeinträchtigen die Genauigkeit dieser Methoden?

Wie bei allen Analysemethoden hängt die Genauigkeit des Nachweises immer auch von der verwendeten technischen Ausrüstung ab. Auch muss natürlich bei der Entnahme und beim Umgang mit der Probe sauber gearbeitet werden um Verunreinigungen auszuschließen.

Problematisch ist auch eine heterogene, also ungleichmäßige Verteilung der erkrankten Zellen im Körper. Die Bildung von Blutzellen findet normalerweise innerhalb des Knochenmarks statt, kann aber bei manchen Formen von Blutkrebs auch außerhalb passieren, was sich natürlich auf die Verteilung der Krebszellen auswirkt. Einzelne Proben können damit aus der Gesamtheit der Analyseergebnisse herausstechen und müssen dementsprechend richtig interpretiert werden.

Wussten Sie schon

Das Prinzip für die PCR wurde bereits 1971 beschrieben. Die Entdeckung fand aber wenig Beachtung und wurde erst 12 Jahre später neu entwickelt. Daraufhin wurde sie mit dem Nobelpreis ausgezeichnet und gilt heute als eine der wichtigsten Erfindungen der Molekularbiologie.

Geprüft Dr. Reinhard Ruckser: Stand Juni 2019

Bewerten

Ihr Feedback hilft anderen Nutzern die für sie passenden Kurse zu finden.

Würden Sie diesen Online-Kurs empfehlen?

4.6/5 (20)

Zur Kursübersicht
Die Kurse sind kein Ersatz für das persönliche Gespräch mit Ihrer Ärztin/Ihrem Arzt, sondern ein Beitrag dazu, PatientInnen und Angehörige zu stärken und die Arzt-Patienten-Kommunikation zu erleichtern.

Bildnachweis: GreenVector, Ikon Studio | Bigstock

selpers Gesundes Lernen

Immer informiert

Ja, ich möchte den Newsletter von selpers abonnieren und regelmäßig über Blogbeiträge, Online-Kurse und Veranstaltungen informiert werden.