Diagnose aus dem Hirnwasser bei Hirntumoren im Kindesalter

Ein internationales Forschungsteam um das Deutsche Konsortium für Translationale Krebsforschung (DKTK) hat eine neue Methode entwickelt, mit der häufige Hirntumore bei Kindern und Jugendlichen künftig möglicherweise ohne operative Gewebeentnahme diagnostiziert werden können. Bisher konnten sogenannte Flüssigbiopsien keine derart zuverlässige Diagnostik ermöglichen.

Um die passende Therapie für eine Tumorerkrankung zu finden, muss in aller Regel eine Gewebeprobe entnommen und analysiert werden. Das kann insbesondere bei Hirntumoren eine Herausforderung darstellen. „Gerade bei Kindern, bei denen sich das Gehirn noch in der Entwicklung befindet, möchte man solche Eingriffe zukünftig auf ein Minimum reduzieren“, sagt Kristian Pajtler, Forschungsgruppenleiter am Hopp-Kindertumorzentrum Heidelberg, dem Deutschen Krebsforschungszentrum und Kinderonkologe an der Medizinischen Fakultät Heidelberg der Universität Heidelberg des Universitätsklinikums Heidelberg.

Das Forschungsteam entwickelte eine KI-basierte Analyse von Flüssigbiopsien. Statt Tumorgewebe zu entnehmen, wird bei einer Flüssigbiopsie - je nach Krebsart - Blut, oder auch Hirnwasser für die Analyse entnommen. Blut oder Hirnwasser der Betroffenen enthalten u.a. zellfreie DNA der Krebszellen. Weil die Mengen dieser Tumor-DNA in den Proben jedoch sehr klein sind, ist es bisher noch nicht gelungen, damit eine zuverlässige Diagnostik von Hirntumoren zu etablieren.

„Bisher war eine molekulare Diagnostik anhand von Flüssigbiopsien zumeist weder bei Kindern noch bei Erwachsenen mit Hirntumoren eine Option. Wegen der Blut-Hirnschranke gelangt die DNA von Hirntumoren kaum ins Blut und auch im Hirnwasser findet man nur sehr wenig Erbmaterial“, erklärt Kendra Maaß, Forschungsgruppenleiterin am Hopp-Kindertumorzentrum und der Medizinischen Fakultät der Universität Heidelberg.

KI erkennt Muster im Tumor-Erbgut

Die Forschenden kombinierte deshalb eine besonders empfindliche Methode zur Analyse von DNA mit einer KI-basierten Auswertung namens „M-PACT“. Diese künstliche Intelligenz erkennt typische Muster im Tumor-Erbgut. Eine wichtige Rolle spielen dabei sogenannte DNA-Methylierungen. Das sind chemische Markierungen auf der DNA, die beeinflussen, wie Gene in einer Zelle aktiv sind. Verschiedene Tumorarten besitzen unterschiedliche Muster dieser Markierungen, die wie ein genetischer Fingerabdruck genutzt werden können.

„Der Algorithmus kann außerdem sehr genaue Angaben zur Tumorlast machen und eignet sich daher auch für ein Monitoring des Krankheitsverlaufs“, sagt Maaß. „Zusätzlich zeigt die Methode an, welche anderen Zelltypen genetisches Material in den Liquor abgeben. Das kann beispielsweise zukünftig für Immuntherapien wichtig sein.“

In Tests mit über 200 Proben von Kindern mit verschiedenen Hirntumoren konnte das Verfahren die Tumorarten allein anhand der DNA im Hirnwasser zuverlässig unterscheiden. „Mit unserem Diagnostikverfahren ließen sich künftig einige der operativen Eingriffe zur Gewebeentnahme möglicherweise vermeiden. Und man könnte damit Tumoren schon vor einer Operation genau diagnostizieren, um so schnell wie möglich eine passende Therapie zu empfehlen“, so Pajtler.

Bis die Methode im klinischen Alltag eingesetzt werden kann, werden jedoch noch weitere Daten benötigt. Die Forschenden hoffen deshalb, dass viele internationale Expertinnen und Experten die frei zugängliche KI jetzt im Rahmen ihrer Forschung nutzen, um ihre Flüssigbiospie-Daten zu analysieren.

Für die eigentliche Behandlung werden Tumor-Operationen jedoch weiterhin ein wichtiges Standbein der Krebstherapie bleiben.

Quelle: DKTK