- Published on 12.08.2013, 06:41
- Von Jan Geissler
Die Gensequenzierung im Hochdurchsatz (Next-Generation Sequencing, kurz NGS) öffnet der Bekämpfung von Leukämie neue Türen. Die zweite Phase der internationalen Studie "Interlaboratory Robustness of Next-Generation Sequencing" (IRON-II), an der über 25 Labore aus 14 Ländern teilnehmen, bereitet der Technologie den Weg für die künftige klinische Diagnostik. Beim IRON-II Investigator Meeting im Juli im Münchner Leukämie Labor GmbH (MLL) demonstrierten die Teilnehmer das Potenzial der GS Junior, GS FLX und GS FLX+ Systeme für die molekulare Charakterisierung unterschiedlicher Leukämiearten. Das könnte zukünftig die Diagnostik, die Therapiewahl und -kontrolle optimieren. Die herkömmliche Sanger-Sequenzierung ist gerade für Verlaufskontrollen nicht empfindlich genug.
Anlässlich des Treffens sagte Dr. Thomas Schinecker, vormals CEO und Präsident der Roche-Tochter 454 Life Sciences und seit 1. Juli 2013 Geschäftsführer von Roche Diagnostics Deutschland: "Beim Next-Generation Sequencing haben wir uns in den vergangenen zwei Jahren darauf fokussiert, die notwendige Qualität und Stabilität zu erreichen, um in Zukunft in die Diagnostik Einzug zu halten." Das betonte auch Dr. Alexander Kohlmann, Abteilungsleiter Next-Generation Sequencing im MLL: "Die bei Leukämien entscheidenden Genmutationen sind mittlerweile zu weiten Teilen identifiziert. Jetzt konzentrieren wir uns auf die diagnostische Umsetzung, um diese molekularen Erkenntnisse für unsere Patienten zugänglich zu machen." Während die erste IRON-Phase die Reproduzierbarkeit der Daten und die grundsätzliche Eignung von NGS in der klinischen Leukämieforschung bewies, wählte das IRON-Netzwerk für die zweite Phase 74 Leukämie-assoziierte Gene aus, deren Sequenzanalyse jetzt vereinfacht und standardisiert wird. Dafür wurden 22 verschiedene Oligonukleotid Primer-Platten entwickelt. Insgesamt testen die an IRON-II beteiligten Forscher 4200 Primer-Platten und werden die Ergebnisse bei der diesjährigen Tagung der American Society of Hematology im Dezember in New Orleans einreichen.
Die italienische Leukämieforscherin Dr. Simona Soverini von der Universität Bologna erläuterte während des zweitägigen Treffens das Potenzial der NGS-Systeme am Beispiel der chronischen myeloischen Leukämie (CML): Die Therapie mittels modernen Tyrosinkinaseinhibitoren kann zur Selektion von resistenten BCR-ABL1-Mutationen führen. Die klassische Sanger-Sequenzierung ist nicht in der Lage, den hohen Grad an genetischer Komplexität und Dynamik bei auftretender Resistenz gegen Tyrosinkinaseinhibitoren abzubilden, wohingegen "ultra-deep sequencing" einen vielversprechenden Ansatz für Patienten in dieser Situation darstellt und zur Verbesserung einer individuellen Therapie weiterentwickelt werden sollte (Soverini et al., Blood 2013). Ergebnisse von anderen Arbeitsgruppen zeigten, dass die Hochdurchsatz-Sequenzierer von Roche Mutationen auch außerhalb bereits beschriebener "Hotspot" Genregionen finden und dass diese zusätzlichen Veränderungen auch eine prognostische Relevanz aufweisen (Weissmann S. et al., Leukemia 2013). Auch beim Nachweis von leukämischen Restzellen nach einer Behandlung hat sich NGS als sensitiver Assay erwiesen und wird momentan für akute Leukämien weiter verfolgt. Klinische Labore schätzen an den Sequenziergeräten von Roche nicht nur die zuverlässige Datenqualität. So erklärte Dr. Paulo Campregher, Hämatologe am Albert-Einstein-Hospital in São Paulo, Brasilien, man habe sich vor allem wegen der langen Leseweite und der vorgefertigten Primer-Platten für ein 454 Sequencing System entschieden. Zur weiteren Validierung von NGS in der Routinediagnostik startet im Rahmen der IRON-Studie noch dieses Jahr ein internationaler Ringversuch zur Sequenzierung bei CML, den Prof. Dr. Andreas Hochhaus und Dr. Thomas Ernst vom Universitätsklinikum Jena koordinieren.
Die breite Anwendung von NGS in der klinischen Forschung erfordert neben standardisierten Arbeitsabläufen auch eine robuste Software zur Interpretation und zum Management der enormen Datenmengen. Mit GS AVA stellt Roche eine leistungsstarke Lösung zur Verfügung. Nelson Axelrod, Director Bioinformatics bei Roche 454 Life Sciences, führte in München zudem an, dass die Entwicklung einer Informatikplattform für Kliniken die wichtigste Differenzierung für alle zukünftigen Sequencing Plattformen sein wird. Auch Dr. Paul Schaffer, Vice President Roche Sequencing bei 454 Life Sciences, forderte die Teilnehmer des IRON-Meetings zum direkten Feedback auf, um Produkte entsprechend ihren Bedürfnissen entwickeln zu können, nicht nur für den Einsatz in der Onkologie. In jedem Bereich der Diagnostik, sagte Schaffer, werde die Hochdurchsatz-Sequenzierung zukünftig eine entscheidende Rolle spielen.
Referenzen:
Weissmann S. et al., Leukemia. 2013 Jul 17. doi: 10.1038/leu.2013.218. [Epub ahead of print]
Soverini S et al., Blood. 2013 Jun 21. [Epub ahead of print]
Quelle: Roche-Pressemitteilung vom 5. August 2013
Differenzierung
In einem vielzelligen Organismus wie dem Menschen ist eine reibungslose Funktionsfähigkeit nur durch Arbeitsteilung möglich. Dazu erfolgt eine Spezialisierung von Zellen. Diese strukturelle und funktionelle Ausdifferenzierung von Zellen zu bestimmten Zelltypen (z.B. Muskelzellen, Blutzellen, Nervenzellen) bezeichnet man als Zelldifferenzierung.
Tyrosinkinase
Enzym, das das Wachstum von Leukämiezellen anregt und therapeutisch durch Tyrosinkinase-Hemmer (Tyrosinkinase-Inhibitoren) gehemmt werden kann.
Hämatologe
Arzt, der sich auf Erkrankungen des Blutes, darunter auch Leukämien, spezialisiert hat (Der Wortstamm „Häm-" kommt aus dem Griechischen und "bedeutet „Blut")
Diagnostik
Gesamtheit der Untersuchungen, die der Feststellung oder genaueren Abklärung einer Erkrankung dienen
chronisch
langanhaltend, sich langsam entwickelnd
myeloisch
das Knochenmark betreffend. Im engeren Sinne die Bildung von bestimmten weißen Blutzellen, den Granulozyten, im Knochenmark betreffend
Resistenz
Unempfindlichkeit gegenüber einer Behandlung, z.B. von Krebszellen gegen eine Therapie
Mutation
Veränderung der Abfolge von Bausteinen im Erbgut (DNS). Mutationen können zu Änderung oder Verlust der Funktion von Genen führen und damit das Verhalten von Zellen beeinflussen (lat. mutatio Veränderung, Wechsel)
BCR-ABL
BCR-ABL ist ein Fusionsgen auf Chromosom 22. Das Chromosom mit diesem Gen wird als Philadelphia-Chromosom bezeichnet. Es kommt bei fast 95 Prozent der Patienten mit CML (Chronisch Myeloischer Leukämie) vor. Das Gen ABLim Fusionsgen enthält den Bauplan für ein Enzym, eine Tyrosinkinase. Dieses Enzym ist wesentlich an der Übertragung von Signalen beteiligt, die für die Regulation des Zellwachstums und der Zelldifferenzierung erforderlich sind. Durch die Fusion der beiden Gene wird das Tyrosinkinase-Gen aktiviert. Die Folge: Zellen mit diesem Gen vermehren sich unkontrolliert. Das molekulare Ereignis wird als Hauptursache für die Entstehung der CML angesehen.
Primer
Als Primer bezeichnet man ein Oligonukleotid, das für DNA-replizierende Enzyme (wie die DNA-Polymerase) als Startpunkt dient. Sie können sowohl aus DNA als auch aus RNA bestehen.
Onko
Bestandteil der Begriffe Onkologie (Wissenschaft und Lehre von den Krebserkrankungen)
akut
plötzlich einsetzend, heftig, von kurzer Dauer
Gen
Informationseinheit des Erbgutes, enthält meist den Bauplan für ein Protein. Die Gene liegen im Zellkern in Form von DNS vor.
RNA
Die Ribonukleinsäure (RNA) ist der kleine Bruder der DNA . Sie ist ein einzelsträngiges kettenförmiges Molekül, das aus DNA umgeschriebene Erbinformation eines einzigen Genes enthält, und im Plasma der Zellen in das Genprodukt (= Eiweißmolekül, Protein) umgeschrieben wird (Biosynthese).
Ras
Ras ist ein G-Protein, das nach Aktivierung durch Wachstumsfaktoren mit Tyrosinaseaktivität GTP bindet und damit die Signaltransduktionskaskade weiterleitet.
DLI
Gabe von Spenderlymphozyten nach rezidivierter allogener Stammzelltransplantation (DLI = Donor Lymphocyte Infusion)
CHR
Komplette hämatologische Remission (complete haematologic response).
CAM
Komplementär- und Alternativmedizin (englisch abgekürzt: CAM, Complementary and Alternative Medicine)
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GUS
ß-Glucuronidase ist ein Enzym
ELN
Das Europäische Leukämie Netz ist eine von der EU finanzierte Organisation bestehend aus Medizinern, Wissenschaftlern und Patienten aus dem Leukämie-Bereich, das zum Ziel hat, die Behandlung von Leukämie-Erkrankungen zu verbessern, Wissen zu generieren und dieses Wissen in Europa zu verbreiten.
sequenzieren
Bestimmen der Reihenfolge von Nucleotiden.
sequenzieren
Bestimmen der Reihenfolge von Nucleotiden.
chronisch
langanhaltend, sich langsam entwickelnd
myeloisch
das Knochenmark betreffend. Im engeren Sinne die Bildung von bestimmten weißen Blutzellen, den Granulozyten, im Knochenmark betreffend
myeloisch
das Knochenmark betreffend. Im engeren Sinne die Bildung von bestimmten weißen Blutzellen, den Granulozyten, im Knochenmark betreffend
Resistenz
Unempfindlichkeit gegenüber einer Behandlung, z.B. von Krebszellen gegen eine Therapie
Resistenz
Unempfindlichkeit gegenüber einer Behandlung, z.B. von Krebszellen gegen eine Therapie
Resistenz
Unempfindlichkeit gegenüber einer Behandlung, z.B. von Krebszellen gegen eine Therapie
Mutation
Veränderung der Abfolge von Bausteinen im Erbgut (DNS). Mutationen können zu Änderung oder Verlust der Funktion von Genen führen und damit das Verhalten von Zellen beeinflussen (lat. mutatio Veränderung, Wechsel)
BCR-ABL
BCR-ABL ist ein Fusionsgen auf Chromosom 22. Das Chromosom mit diesem Gen wird als Philadelphia-Chromosom bezeichnet. Es kommt bei fast 95 Prozent der Patienten mit CML (Chronisch Myeloischer Leukämie) vor. Das Gen ABLim Fusionsgen enthält den Bauplan für ein Enzym, eine Tyrosinkinase. Dieses Enzym ist wesentlich an der Übertragung von Signalen beteiligt, die für die Regulation des Zellwachstums und der Zelldifferenzierung erforderlich sind. Durch die Fusion der beiden Gene wird das Tyrosinkinase-Gen aktiviert. Die Folge: Zellen mit diesem Gen vermehren sich unkontrolliert. Das molekulare Ereignis wird als Hauptursache für die Entstehung der CML angesehen.
Onko
Bestandteil der Begriffe Onkologie (Wissenschaft und Lehre von den Krebserkrankungen)
akut
plötzlich einsetzend, heftig, von kurzer Dauer
Gen
Informationseinheit des Erbgutes, enthält meist den Bauplan für ein Protein. Die Gene liegen im Zellkern in Form von DNS vor.
Gen
Informationseinheit des Erbgutes, enthält meist den Bauplan für ein Protein. Die Gene liegen im Zellkern in Form von DNS vor.
Gen
Informationseinheit des Erbgutes, enthält meist den Bauplan für ein Protein. Die Gene liegen im Zellkern in Form von DNS vor.
TKI
Tyrosinkinaseinhibitor / Tyrosinkinasehemmer sind neuartige Medikamenten-Wirkstoffe, die bisher vor allem bei Tumorerkrankungen zum Einsatz kommen. Tyrosinkinasen spielen eine Schlüsselrolle bei der Entstehung von Tumorerkrankungen, da sie daueraktiviert zu einer ungebremsten Zellteilung und damit zu einem unkontrollierten Tumorwachstum führen. Die neuartigen Hemmstoffe blockieren diesen Mechanismus.
TKI
Tyrosinkinaseinhibitor / Tyrosinkinasehemmer sind neuartige Medikamenten-Wirkstoffe, die bisher vor allem bei Tumorerkrankungen zum Einsatz kommen. Tyrosinkinasen spielen eine Schlüsselrolle bei der Entstehung von Tumorerkrankungen, da sie daueraktiviert zu einer ungebremsten Zellteilung und damit zu einem unkontrollierten Tumorwachstum führen. Die neuartigen Hemmstoffe blockieren diesen Mechanismus.