Tumorgenomisches Profiling und Multigen-Panels

Das tumorgenomische Profiling ist die Laboranalyse der DNA eines Tumors, um die somatischen Veränderungen zu identifizieren, die er aufweist. Dies geschieht zumeist unter Verwendung von Multigen-Panels – Assays, die Dutzende bis Hunderte von krebsrelevanten Genen in einem einzigen Durchlauf mittels massiv paralleler Sequenzierung untersuchen. Diese Panels liegen zwischen der Einzelgenanalyse und der Sequenzierung des gesamten Genoms und bieten eine breite Abdeckung klinisch und biologisch wichtiger Gene aus begrenztem Tumormaterial.

Definition

Ein Multigen-Panel ist ein zielgerichteter Next-Generation-Sequenzierungs-Assay, der gleichzeitig einen definierten Satz krebsassoziierter Gene auf somatische Veränderungen – einschließlich Punktmutationen, kleiner Insertionen und Deletionen, Kopienzahländerungen und ausgewählter Rearrangements – in aus Tumoren gewonnener Nukleinsäure untersucht.

Scope

Dieser Eintrag behandelt, was genomische Profiling-Panels sind, welche Klassen von Veränderungen sie detektieren, wie sie sich von Einzelgen-Assays und Ganzgenom- oder Ganzexomsequenzierungen unterscheiden und wie detektierte Varianten interpretiert und berichtet werden. Es handelt sich um eine methodische Referenz innerhalb des molekularen Tumorprofilings und schreibt nicht vor, welcher Test angeordnet oder wie mit einem Ergebnis umgegangen werden soll.

Core questions

• Welche Klassen somatischer Veränderungen kann ein gegebenes Panel zuverlässig detektieren?
• Wie vergleichen sich zielgerichtete Panels mit Ganzexom- und Ganzgenomsequenzierung hinsichtlich Abdeckung und Tiefe?
• Wie werden detektierte Varianten gefiltert, interpretiert und in klinisch bedeutsamen Stufen berichtet?
• Welche analytischen Faktoren – Tiefe, Nachweisgrenze, Probenqualität – bestimmen die Validität eines Panels?

Key concepts

• Zielgerichtete Next-Generation-Sequenzierung
• Massiv parallele Sequenzierung
• Sequenziertiefe und Abdeckung
• Nachweisgrenze und Variantenallelfrequenz
• Umfassendes genomisches Profiling
• Ganzexom- und Ganzgenomsequenzierung
• Gestufte Varianteninterpretation
• Analytische Validierung

Mechanisms

Tumor-Nukleinsäure wird extrahiert, mittels Hybrid-Capture- oder Amplikon-Methoden für die Zielgene angereichert und in hoher Tiefe sequenziert, sodass Varianten, die nur in einem Bruchteil der Zellen vorhanden sind, vor dem Hintergrund detektiert werden können. Bioinformatische Pipelines richten Reads aus, rufen Punktmutationen, kleine Insertionen und Deletionen, Kopienzahländerungen und ausgewählte strukturelle Rearrangements auf und filtern Keimbahn- und technische Artefakte heraus. Panels konzentrieren die Sequenzierung auf krebsrelevante Gene, was eine größere Tiefe und Sensitivität für niederfrequente Varianten ermöglicht als genomweite Ansätze zu vergleichbaren Kosten, während Ganzexom- und Ganzgenomsequenzierung Tiefe gegen Breite tauschen. Kuratierte Wissensdatenbanken und standardisierte Kriterien werden dann angewendet, um jede Variante nach ihrer klinischen und biologischen Signifikanz zu klassifizieren.

Clinical relevance

Genomische Profiling-Panels sind die Standard-Assays der molekularen onkologischen Pathologie und das praktische Mittel, mit dem Tumoren in großem Maßstab charakterisiert werden. Als Referenzthema erklärt dieser Eintrag, wie solche Tests funktionieren und wie ihre Ergebnisse strukturiert und validiert werden; er beschreibt Labormethodik und Evidenz und ist keine Grundlage für die Auswahl von Tests oder Therapien für eine Einzelperson.

Epidemiology

Das Profiling sehr großer Tumorserien mit breiten Panels hat quantifiziert, wie oft bestimmte Veränderungen in verschiedenen Krebsarten auftreten, und genom-abgeleitete Metriken wie die Tumormutationslast unterstützt, was zeigt, dass Paneldaten, die über viele Patienten aggregiert wurden, die breitere Landschaft somatischer Veränderungen bei menschlichem Krebs beschreiben können.

History

Die molekulare Testung von Tumoren begann mit Einzelgen- und Hotspot-Assays, aber die Einführung der massiv parallelen Sequenzierung machte es praktikabel, viele Gene gleichzeitig aus routinemäßigen, oft kleinen Proben zu untersuchen. Validierte klinische genomische Profiling-Tests wurden in den frühen 2010er Jahren entwickelt und beschrieben, und Fachgesellschaften veröffentlichten anschließend Standards für die Interpretation und Berichterstattung der somatischen Varianten, die diese Assays produzieren, wodurch das panelbasierte Profiling als definierte diagnostische Praxis etabliert wurde.

Debates

Zielgerichtete Panels versus Ganzgenom- oder Ganzexomsequenzierung

Zielgerichtete Panels bieten hohe Tiefe und Sensitivität für bekannte Krebsgene zu geringeren Kosten, während breitere Sequenzierungen Veränderungen außerhalb vordefinierter Gensegmente erfassen und genomweite Metriken unterstützen; die angemessene Breite hängt vom Zweck der Testung ab und bleibt eine aktive methodische Diskussion.

Seminal works

• frampton-2013
• li-2017

Frequently asked questions

Was ist der Unterschied zwischen einem Multigen-Panel und der Ganzgenomsequenzierung?

Ein Multigen-Panel sequenziert einen definierten Satz krebsrelevanter Gene in hoher Tiefe, was die Sensitivität für niederfrequente Varianten verbessert und die Kosten senkt, während die Ganzgenomsequenzierung das gesamte Genom in geringerer Tiefe liest, wodurch Veränderungen überall erfasst werden, jedoch mit geringerer Sensitivität für seltene subklonale Varianten.

Welche Arten von Veränderungen kann ein genomisches Profiling-Panel detektieren?

Je nach Design kann ein Panel Punktmutationen, kleine Insertionen und Deletionen, Kopienzahländerungen und ausgewählte Genfusionen oder Rearrangements detektieren und abgeleitete Messgrößen wie die Tumormutationslast unterstützen.