Liquid Biopsy in der Viszeralonkologie: Isolierung, Charakterisierung und personalisierte Medikamententestung an zirkulierenden Tumorzellen (CTCs)

Es handelt sich um eine translationale Studie, die sich auf die Etablierung eines robusten Workflows zur Isolierung und Expansion zirkulierender Tumorzellen (CTCs) von Patienten mit viszeralen Karzinomen (Darm, Leber, Pankreas, Ösophagus) konzentriert. Ziel des Projekts ist die Gewinnung und Untersuchung von zirkulierenden Tumorzellen aus „Liquid Biopsien“ als überlegene, nicht-invasive Alternative gegenüber der Isolation aus herkömmlichen Tumorbiopsien. Zielstellung des Projektes ist die Nutzung als prädiktiver Faktor für den Krankheitsverlauf und zur Entwicklung individueller Therapiestrategien.

Experimentell werden CTCs mittels eines mehrstufigen, optimierten Protokolls aus Vollblut isoliert. Dies beinhaltet eine Dichtegradientenzentrifugation unter Verwendung von Pancoll zur Gewinnung der CTCs aus Buffy Coats. Die in der Fraktion der peripheren mononukleären Blutzellen (PBMCs) angereicherten CTCs werden gewaschen und im Anschluss durch positive Selektion mit dem CD326 (EpCAM)-Kit (pluriSelect), gefolgt von einer 20 µm Filtration (ScreenCell) gewonnen.

Erfolgreich isolierte Zellen werden in einem spezifischen Anreicherungsmedium kultiviert, das Advanced DMEM, B27, 10% FCS sowie Wachstumsfaktoren wie bFGF und EGF enthält. Bisher konnten CTCs von 10 Patienten (Leber, Pankreas, Ösophagus) erfolgreich expandiert werden. Die Validierung wurde mittels qPCR zur Genexpressionsanalyse, Mutationsprofilierung und Short Tandem Repeat (STR)-Analyse bestätigt. Die aktuelle Phase umfasst die Erweiterung der Kohorte auf 5 Proben, um ein personalisiertes Medikamenten-Panel-Screening durchzuführen.
Forschungsfragen:

• Kann ein standardisiertes, hocheffizientes Protokoll zur CTC-Isolierung für verschiedene viszerale Malignome etabliert werden?
• Spiegelt das molekulare Profil der isolierten CTCs die Biologie des Primärtumors akkurat wider (bestätigt durch qPCR/STR)?
• Wie korreliert die Therapieresistenz von ex vivo expandierten CTCs mit dem klinischen Outcome der Patienten im Vergleich zur eingesetzten Standardtherapie?

Neue Aspekte (2025): Die Optimierung des Isolationsprotokolls führte zur ersten erfolgreichen Erablierung von 10 CTC-Kulturen viszeraler Karzinome. Die isolierten CTCs werden prospektiv durch Mutationsprofilierung und STR-Analyse verifiziert und die Chemo- und Therapieresistenz der Tumorzellen zur Ableitung möglicher therapeutischer Ansätze detailliert untersucht.

Liquid Biopsy in Visceral Oncology: Isolation, Characterization and Personalized Drug Susceptibility Testing of Circulating Tumor Cells (CTCs)

This is a translational study focused on establishing a robust workflow for the isolation and expansion of Circulating Tumor Cells (CTCs) from patients with visceral cancers (Liver, Pancreas, Esophagus). The project aims to validate "Liquid Biopsy" as a superior, non-invasive alternative to traditional tissue biopsy for monitoring disease progression and tailoring personalized drug therapies.

Experimentally, CTCs are isolated from whole blood using a multi-step optimized protocol. This involves density gradient centrifugation using Pancoll human to separate the buffy coat. Peripheral Blood Mononuclear Cells (PBMCs) are subsequently isolated and processed using a specialized wash media composed of RPMI, 1% FCS and 1% Antibiotic-Antimycotic. Further enrichment is achieved using the CD326 (EpCAM) kit (pluriSelect) for positive selection, followed by 20 µm filtration (ScreenCell) to ensure high purity.

Successfully isolated cells are cultured in a specific enrichment media containing Advanced DMEM, B27, 10% FCS and growth factors such as bFGF and EGF. To date, CTCs from 10 patients (Liver, Pancreas, Esophagus) have been successfully expanded. Validation was confirmed via qPCR for gene expression, mutation profiling and Short Tandem Repeat (STR) analysis. The current phase involves expanding the cohort to 5 samples to perform a personalized drug panel screening.

Research Questions:

• Can a standardized, high-efficiency protocol for CTC isolation be established for diverse visceral malignancies?
• Does the molecular profile of isolated CTCs accurately reflect the primary tumor biology (confirmed via qPCR/STR)?
• How does the drug sensitivity profile of ex vivo expanded CTCs correlate with clinical outcomes compared to standard therapy selection?

New Aspects (2025): Optimization of the isolation protocol (shifting from trial-and-error to a standardized method) resulted in the successful culture of 10 visceral cancer samples. Introduction of mutation profiling and STR analysis for definitive tumor cell verification. Planning of a dedicated drug testing panel for the expanded cohort (Target: 5 samples).