Den richtigen Gentest bei Krebs wählen: WGS, WES und gezielte Sequenzierung

Vergleich von WGS, WES und RNAseq mit gezielter Sequenzierung in der Onkologie

Zielgerichtete Therapie ist ein Grundpfeiler der personalisierten Medizin in der Onkologie und soll die Mechanismen der Krebsentstehung sowie Resistenzwege aufklären. In der Vergangenheit waren die Erfolgsraten dieser Ansätze jedoch geringer als erwartet. Die wichtigsten Gründe dafür sind:

1. Unvollständige oder ungeeignete Panels: Beispielsweise kann die Ergänzung einer DNA-Sequenzierung durch RNA-Sequenzierung die Identifizierungsrate von Zielstrukturen um 10% oder mehr erhöhen.
2. Fehlende Evidenz und auf Expertenmeinungen beruhende Therapieempfehlungen: Therapieempfehlungen auf Grundlage individueller Expertenmeinungen anstelle internationaler Standards sind weit verbreitet.
3. Mangelnde Übereinstimmung von Arzneimittel und Zielstruktur: Die eingesetzten Arzneimittel sind häufig keine zielstrukturspezifischen Inhibitoren.
4. Starke Belastung der Patienten durch vorherige Behandlungen: Die meisten Studien schließen Patienten mit resistenten Tumoren ein.

Diese Hindernisse wurden im Laufe der Zeit überwunden. Heute sind folgende Entwicklungen verbreitet:

• Umfassendere und geeignetere NGS-Technologien,
• ESCAT, OncoKB und vergleichbare Bewertungsskalen für die therapeutische Umsetzbarkeit,
• besserer Zugang zu selektiven Arzneimitteln und
• Anwendung molekularer Tests in frühen Krankheitsstadien.

Die aktuelle NGS-Landschaft: Wo stehen wir?

Heute wird die gezielte NGS bei der Identifizierung therapeutischer Zielstrukturen, der Planung personalisierter Therapien und dem Verständnis von Resistenzmechanismen zunehmend bestätigt. Beispiele:

• Die ESMO (Europäische Gesellschaft für Medizinische Onkologie) empfiehlt bei Lungenkrebs, Eierstockkrebs, Prostatakrebs und Cholangiokarzinomen den routinemäßigen Einsatz von NGS.
• Klinische Studien wie SAFIR02-BREAST haben gezeigt, dass ein auf genomischer Profilierung beruhender Behandlungsansatz das progressionsfreie Überleben verlängert.

Umfassende Panel-Sequenzierung verwendet in der Regel Panels, die für den Nachweis bestimmter Gene oder Mutationen konzipiert sind. Dieses Verfahren ermöglicht die eingehende Untersuchung bestimmter Genregionen (500- bis 20.000-fache Abdeckung). Allerdings können solche Ansätze bei der Erkennung großräumiger genetischer Ereignisse wie Duplikationen des gesamten Genoms, fokalen Kopienzahlgewinnen, Mikrosatelliteninstabilität (MSI) unzureichend sein.

Neue Horizonte durch WGS und WES

Zu den Vorteilen von WGS und WES gehören:

• Höhere Empfindlichkeit: Erkennung genomweiter Mutationssignaturen und genomischer Umlagerungen,
• Identifizierung prädisponierender Varianten, die in gezielten Panels nicht enthalten sind,
• Genexpressionsprofilierung der Tumormikroumgebung und Identifizierung von Biomarkern.

Bei der Anwendung dieser Verfahren bestehen jedoch folgende Schwierigkeiten:

• Höhere Kosten und lange Analysezeiten,
• höhere Fehlerraten durch DNA geringer Qualität aus FFPE-Proben,
• strengere Anforderungen an die Tumorreinheit.

Zukunftsperspektiven in der Onkologie

Die Wahl zwischen NGS-Technologien richtet sich nicht nur nach Kosten und Datenmenge, sondern auch nach dem klinischen Kontext und der Forschungsfrage:

• Gezielte NGS eignet sich für den schnellen Nachweis bekannter Varianten und eine eingehende Analyse der untersuchten Genregionen.
• WGS und WES sind ideal, um ein breiteres Spektrum genetischer Varianten zu entdecken und forschungsbezogene Fragen zu beantworten.
• RNAseq gilt als Standard für den Nachweis von Ereignissen wie Fusionsgenen und Exon-Skipping.

Eine stärkere Verbreitung von WGS und WES wird künftig durch eine bessere Verfügbarkeit dieser Technologien und sinkende Kosten möglich. Ihre Integration in die klinische Routine erfordert jedoch spezialisierte Einrichtungen wie molekulare Tumorboards, um eine patientenorientierte Versorgung zu gewährleisten.

Fazit und Einordnung

Zusammenfassend hängt die Wahl des geeigneten Verfahrens unter den Technologien der Next-Generation-Sequenzierung (NGS) vom klinischen Kontext und den Forschungsbedürfnissen ab. WES (Exomsequenzierung) eignet sich ideal dazu, ein breites Spektrum genetischer Varianten rasch zu untersuchen und so einen umfassenden genetischen Überblick zu gewinnen. WES weist jedoch in der Regel eine geringere Empfindlichkeit auf und erreicht nicht die hohe Auflösung einer gezielten Sequenzierung. Die gezielte Sequenzierung (Target Sequencing) gilt insbesondere bei somatischen oder Keimbahnuntersuchungen in der Onkologie als Goldstandard und bietet eine außergewöhnliche Empfindlichkeit für die eingehende Analyse wichtiger Genregionen.

Für Menschen ohne genetische Vorkenntnisse lässt sich dieser Unterschied folgendermaßen erklären: Mit WES können Sie sämtliche Bücher einer Bibliothek einscannen und schnell digital neu ausgeben, die Bilder in den Büchern aber nicht vollständig analysieren. Die gezielte Sequenzierung ist dagegen vergleichbar damit, ein Bild mit einer hochauflösenden Kamera aufzunehmen. Dabei bleibt das Bild auch beim Vergrößern scharf. Wenn wir WES als eine Kamera mit 5 Megapixeln betrachten, funktioniert die gezielte Sequenzierung wie eine Kamera mit 100 Megapixeln; sie ermöglicht eine tiefere, klarere und detailliertere Analyse.

Bei der Wahl zwischen NGS-Technologien sollten deshalb sowohl die hohe Auflösung der gezielten Sequenzierung als auch der breitere Untersuchungsumfang von WES berücksichtigt werden. Die Kombination dieser Technologien bietet eine wirkungsvolle Strategie, um einen umfassenden genetischen Überblick zu erhalten und gleichzeitig bestimmte Varianten mit hoher Empfindlichkeit gezielt zu erfassen.