Detailansicht
Circulating tumor DNA in the plasma of neuroblastoma patients
Sophia Carolina Hütter
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Molekulare Biologie
Betreuer*in
Peter Ambros
DOI
10.25365/thesis.38370
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29459.88661.895170-3
Link zu u:search
(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die genetische Heterogenität innerhalb des Tumors sowie oftmals nicht verfügbares Biopsiematerial limitieren die genaue Analyse des Tumorgenoms, welche speziell beim Neuroblastom von großer Bedeutung ist. Die Genotypisierung des Tumors ist, neben dem Therapie-Monitoring und der Früherkennung von Tumorrezidiven und minimalen Resterkrankungen, eine der wichtigsten potentiellen Anwedungen der Analyse von zirkulierender Tumor DNA. Das Vorkommen von zirkulierender Tumor DNA, welche den Tumor-spezifischen Anteil der zell-freien DNA darstellt, wurde im Plasma von Krebspatienten, vor allem von jenen mit einem metastasierten Krankheitsbild, von einer Reihe von Autoren umfassend beschrieben.
Da bisher keine Daten von genom-weiten Analysen der zirkulierenden Tumor DNA im pädiatrischen Bereich publiziert wurden, sollte in dieser Studie getestet werden, ob zell-freie DNA von 1 ml Plasma mittels SNP-Array Analyse untersucht werden kann, und ob Tumorgenom-spezifische Aberrationen identifizierbar sind.
Von 22 Stadium M Neuroblastom-Patienten wurden 123 Plasmaproben untersucht, 52 waren aus dem peripheren Blut (PB) und 71 aus dem Knochenmark (KM). Eine auf Magnetic Beads basierende Methode, die sich im durchgeführten direkten Vergleich zu einer herkömmlichen Extraktionsmethode in Bezug auf die Output-Menge an DNA als überlegen herausgestellt hat, wurde verwendet um zell-freie DNA aus den Plasmaproben zu isolieren.
Mittels SNP-Array Analyse konnten Tumor-spezifische Aberrationen in 11 von 16 analysierten Proben nachgewiesen werden. Die Möglichkeit, genomische Aberrationen des Tumors in 1 ml zell-freien Plasma zu detektieren, konnte dabei sowohl für PB- als auch KM-Plasmaproben gezeigt werden.
Die Detektierbarkeit von Tumor-spezifischen DNA-Fragmenten war weder von der DNA-Konzentration im Plasma noch von der DNA-Input Menge für die Analyse abhängig, sondern vielmehr von der Tumorzell-Infiltrationsrate im KM.
Die Resultate der SNP-Array Analysen wurden mit Daten von anderen Geweben bzw. anderen Körperflüssigkeiten desselben Patienten verglichen. In dem dabei analysierten Patientenkollektiv wurde eine hohe Übereinstimmung der genomischen Aberrationen zwischen den untersuchten Geweben bzw. Plasmaproben festgestellt. Doch während die zell-freie DNA von KM-Plasmaproben mit den disseminierten Tumorzellen des KM in allen 3 Fällen eine 100%ige Übereinstimmung aufwies, waren die Aberrationen zwischen den zell-freien DNAs von PB- und KM-Plasmaproben in einem weiteren Fall nicht komplett deckungsgleich.
Die genom-weite Analyse von zirkulierender Tumor DNA aus Plasmaproben birgt hohes Potential, vor allem in Fällen, in denen eine Biopsie ein hohes Risiko für den Patienten darstellt. Die Erkenntnisse dieser Studie stehen im Widerspruch zu der gegenwärtigen Ansicht, dass die identen Genomveränderungen in allen Körperflüssigkeiten vorhanden sind. Ein systematischer Vergleich verschiedener Datensätze innerhalb einzelner Patienten wäre notwendig um ein besseres Verständnis der Tumorheterogenität sowie der Tumorevolution im Krankheitsverlauf zu erlangen.
Abstract
(Englisch)
Tumor genome analysis is crucial in neuroblastoma patients but frequently limited by unavailable bioptic material and intratumoral heterogeneity. Tumor genotyping is one of the main suggested clinical applications of circulating tumor DNA (ctDNA) in addition to monitoring of treatment, and early detection of recurrence. ctDNA refers to the tumor-derived fraction of circulating cell-free DNA (cfDNA) and is well described in the plasma of cancer patients, especially of those with metastatic disease.
Due to a lack in published data on genome-wide analyses of ctDNA in pediatric cancer patients, in this study, the feasibility of performing SNP array analysis from 1 ml cell-free peripheral blood (PB)- or bone marrow (BM)-plasma in order to identify tumor-specific genomic aberrations was investigated.
Cell-free DNA was obtained from 52 PB- and 71 BM-plasma samples of 22 stage M neuroblastoma patients. cfDNA was extracted from the plasma using a magnetic bead enrichment technique that yielded higher levels of DNA as compared to a conventional extraction method.
Tumor-specific aberrations were detected in 11 out of 16 samples by SNP array analysis. The feasibility of retrieving tumor-specific genomic aberrations from 1 ml of cell-free plasma DNA was thereby shown for both PB- as well as BM-derived samples.
The detectability of tumor-specific DNA fragments did neither depend on the amount of cell-free DNA per ml of plasma nor on the DNA input for the SNP array analysis, but rather on the bone marrow infiltration rate.
We compared different SNP array results from single patients obtained from different tissues/sources, for example tumor tissue with plasma ctDNA, or BM-derived disseminated tumor cells (DTCs) with ctDNA from PB-plasma and ctDNA from BM-plasma. In the analyzed patient cohort, the majority of detected genomic aberrations were concordant between the different samples from the same patient. However, while ctDNAs from BM-plasma and BM-DTCs showed the identical genomic aberrations in three patients, ctDNAs from BM- and PB-plasma were not superimposable concerning their alterations in one patient.
Based on the data presented, plasma-derived ctDNA may serve as an excellent source for tumor genome analysis, especially in cases in which bioptic or surgical interventions carry a high risk for the patient. The findings contradict the current view that all bodily fluids harbor the identical tumor genome. Therefore, the comparison of intra-patient data sets is needed to obtain a better understanding of tumor heterogeneity and of the dynamics of the tumor within the course of disease.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Liquid Biopsy Neuroblastoma Heterogeneity cell-free DNA Genomics
Schlagwörter
(Deutsch)
Liquid Biopsy Neuroblastom Heterogenität zell-freie DNA Genomics
Autor*innen
Sophia Carolina Hütter
Haupttitel (Englisch)
Circulating tumor DNA in the plasma of neuroblastoma patients
Paralleltitel (Deutsch)
Zirkulierende Tumor DNA im Plasma von Neuroblastom-Patienten
Publikationsjahr
2015
Umfangsangabe
85 S. : graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Peter Ambros
AC Nummer
AC12637123
Utheses ID
33992
Studienkennzahl
UA | 066 | 834 | |