Was ist die „liquid biopsy“?
Techniken der „liquid biopsy“
Ziel | Methode | Vorteile | Nachteile | Referenz | |
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CTCs | Isolierung | Dichtegradientenzentrifugation | Benutzerfreundlich | Variable Detektionsraten | |
CTCs Filter | Isolierung von CTCs ohne Abfangstoffe | CTC von kleiner Größe werden nicht detektiert | |||
Durchflusszytometrie | Häufig verwendete Technik der Zellsortierung | Unzureichende Informationen, um die Standards für den CTC-Nachweis zu erfüllen | |||
Mikrofluidische Geräte | CTCs-Chip erfasst eine große Anzahl lebensfähiger CTCs in einem einzigen Schritt | Komplizierter Herstellungsprozess und hohe Kosten | [29] | ||
Dielektrophorese | Manipuliert Zellen entsprechend ihrem Phänotyp und ihrer Membrankapazität, ohne dass eine Markierung oder Veränderung der Zellen erforderlich ist | Kontinuierliche Feinabstimmung der elektrischen Feldparameter erforderlich | [30] | ||
Immunomagnetische Separation | Hervorragende Geschwindigkeit und Effizienz bei der Erkennung und Charakterisierung von CTCs | Basiert auf begrenzten Erkennungsstrategien: z. B. auf EpCAM; erkennt keine CTCs mit geringer oder keiner EpCAM-Expression | |||
Erkennung | Hochauflösendes Scannen von Bildern | Eine anreicherungsfreie Methode zur Identifizierung von CTCs | Begrenzte Anwendbarkeit und Verarbeitungsgeschwindigkeit | [33] | |
mRNAs Analyse und immunzytologische Färbung | Häufig verwendete hochpräzise Nachweismethode | Komplexe Probenhandhabung und Arbeitsabläufe | [34] | ||
Mutationsanalyse | Bietet Informationen zur Tumorentwicklung | Fragwürdige Repräsentativität, wenn sie auf einer einzigen Mutation beruht | [24] | ||
„Single-cell next-generation sequencing“ | Präzise Analyse einzelner CTCs und Aufdeckung der Tumorheterogenität | Komplexe Handhabung von Proben | [35] | ||
Kombinierte Strategien | Integrierte Plattform, die deterministische Seitenverschiebung, Trägheitsfokussierung und Magnetophorese kombiniert | Hoher Durchsatz und Effizienz, Isolierung von CTCs unabhängig von Tumoroberflächenepitopen | Hohe Herstellungskosten und Komplexität | [36] | |
Negativselektion und 3‑D-Zellkultur | Im Vergleich zur herkömmlichen Negativauslese verbessert sie die Reinheit erheblich | Die Zellproliferation in einer 3‑D-Umgebung ist langsamer | [37] | ||
ctDNA/ctRNA | Mutationserkennung | ddPCR | Hohe Sensitivität | Erfordert eine größere periphere Blutprobe | |
COLD-PCR | Geeignet für den Nachweis seltener und wenig verbreiteter Mutationen | Muss mit anderen Erkennungsmethoden kombiniert werden | [42] | ||
ARMS-PCR | Hohe Empfindlichkeit, hohe Genauigkeit, einfache Bedienung und niedrige Kosten | Nicht in der Lage, einen hohen Durchsatz und eine hohe Position zu erkennen | [43] | ||
BEAMing | Messung einzelner DNA-Moleküle mit hoher Zuverlässigkeit und Empfindlichkeit | Komplexe Probenhandhabung und Arbeitsabläufe | [44] | ||
NGS | Hoher Durchsatz und hohe Empfindlichkeit | Komplexer Arbeitsablauf bei der Datenanalyse und hohe Kosten | |||
Methylierungsnachweis | Whole-Genome-Bisulfite-Sequenzierung | Hohe Empfindlichkeit und Abdeckung des gesamten Genoms | Komplexe Arbeitsabläufe und hohe Kosten | [48] | |
DREAMing | Einfach, kosteneffektiv und mit hoher Sensitivität und Spezifität | Erkennt nur bekannte Loci | [49] | ||
DISMIR | Hohe Empfindlichkeit und relativ geringe Nachweiskosten | Betont die Verteilung der Methylierung über das gesamte Genom und nicht über einzelne Loci | [50] | ||
NcRNAs | Nachweis basierend auf der PCR | RT-PCR, RT-qPCR, dPCR, und ddPCR | Hohe Empfindlichkeit, einfaches und gut entwickeltes Analyseprogramm | Kontroverse bezüglich des Standardisierungsprozesses | [51] |
Nachweis basierend auf der NGS | Genchips und RNA-Sequenzierung | Screening von ncRNAs kann durchgeführt werden | Geringe Spezifität und hohe Kosten | [52] | |
Erkennung der Expression und Funktion | Microarray | Keine Amplifikationstechniken notwendig | Abhängig von den bekannten Molekülen | [53] | |
Nanostrukturierte Biochips | Metallische Nanopartikel, Graphenoxid, Quantenpunkte und nanostrukturierte Polymere | Hohe Empfindlichkeit ermöglicht den Nachweis von Molekülen in sehr geringen Konzentrationen | Der Herstellungsprozess ist komplexer als bei herkömmlichen Biochips | [54] | |
EVs | Isolierung | Ultrazentrifugation | Benutzerfreundlich und kostengünstig | Kontamination und Integrität sind gefährdet | [55] |
Filtrierung | Niedrige Kosten und hohe Effizienz | Kontaminationsprobleme; nicht für alle Körperflüssigkeiten geeignet | |||
Größenausschluss-Chromatographie | Hohe Partikelintegrität und geringere Anfälligkeit für Verunreinigungen durch lösliche Proteine | Geringe Partikelausbeute; nicht für alle Körperflüssigkeiten geeignet | [58] | ||
Membranaffinität | Einfache Handhabung und gute Wirtschaftlichkeit | Geringe Spezifität bei der Anreicherung von EV-Subpopulationen und Anfälligkeit für Kontamination | [59] | ||
Immunoaffinitätserfassung | Können spezifische Subpopulationen von Partikeln trennen | Geringer Ertrag | [60] | ||
Präzipitation | Hoher Ertrag mit guter Rentabilität | Anfällig für Kontamination durch lösliche Proteine | [61] | ||
Detektion | Herkömmliche Methoden zum Nachweis von EVs, wie ELISA, Western Blot, Durchflusszytometrie und PCR | Geringe Kosten | Geringe Effizienz und komplexe Schritte | [62] | |
Oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopie | Ein markierungsfreies, hochempfindliches Verfahren | Oberflächenabhängigkeit | [63] | ||
Elektronmikroskopie | Reflektiert die Exosomenstruktur | Kostspielig; die Verarbeitung der Proben ist komplex und kann möglicherweise inhärente Eigenschaften verändern | [64] | ||
Elektrochemisch | Hohe Sensitivität und großer Messbereich | Hohe Abhängigkeit | [65] | ||
Oberflächenplasmonenresonanz | Hohe Sensitivität und Detektion in Echtzeit | Hohe Kosten und Abhängigkeit von der Oberfläche | [66] | ||
Kolorimetrischer Nachweis | Einfache Handhabung | Anfällig für externe Störungen | [67] | ||
Elektrokinetische Chips mit Wechselstrom | Hohe Trennleistung und Sensitivität | Komplexe Konstruktion und Fertigung, beschränkt auf spezifische Anwendungen | [68] |
„Liquid biopsy“ in der Onkologie im Allgemeinen
„Liquid biopsy“ in der okulären Ophthalmologie
Schlussfolgerung
Fazit für die Praxis
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Bei der „liquid biopsy“ wird nichtsolides biologisches Gewebe auf das Vorhandensein von Krebszellen oder Fragmente von Tumor-DNA (Desoxyribonukleinsäure) untersucht.
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Im Gegensatz zu herkömmlichen Biopsien ist die „liquid biopsy“ in der Regel minimal-invasiv.
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Folgende Analysen werden durchgeführt: zirkulierende Tumor-DNA (ctDNA), zirkulierende Tumorzellen (CTCs) sowie exosomale RNA(Ribonukleinsäure)- und Proteinbiomarker.
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Die technologischen Fortschritte der letzten 10 Jahre haben die Empfindlichkeit für den Nachweis von ctDNA, die Isolierung und Erfassung von CTCs sowie die Isolierung und Analyse exosomaler Inhalte in Blutproben erheblich verbessert.
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Mehrere Liquid-biopsy-Tests haben bereits die FDA(Food and Drug Administration)- und EU(Europäische Union)-Zulassung erhalten, jedoch hinkt die behördliche Zulassung den raschen technologischen Entwicklungen hinterher.