OVS007: 54. Van Swieten-Kongress 6 Pressegespräch: 54. Van Swieten-Kongress "Molekulare Medizin und Gentechnik - Was ist heute schon Alltag

Molekulare Medizin - Herausforderung und Aufgaben der klinischen Pathologie von Univ.Prof.Dr. Fritz WRBA, Klinisches Institut für Klinische Pathologie, AKH Wien EINLEITUNG

Die histomorphologische (mikroskopisch-feingewebliche) Beurteilung von Geweben und Zellen auf mögliche krankhafte Veränderungen zählt zu den wichtigsten Aufgaben der klinischen Pathologie. Die moderne Pathologie hat dadurch längst den Seziersaal verlassen, und ihren Aufgabenschwerpunkt von der postmortalen Diagnostik mitten in das Zentrum der intravitalen Diagnosestellung verlagert. Für viele Erkrankungen stellt die pathologische Diagnose den Goldstandard dar.

Aufgaben der klinischen Pathologie:

Intravitale Diagnosen von
- Erkrankungen/ oder deren Ausschluss
- Dokumentaion des Krankheitsverlaufes
- Nachweis und Dokumentation eines Therapieeffektes
- Diagnose maligner Tumoren (siehe weiter)

Anforderungen an eine moderne, klinisch relevante Tumordiagnose:
- Einheitliche Klassifikation (Grading und Staging)
- Erfassung von Parametern von prognostsicher und therapeutischer Relevanz

Neben der konventionellen Lichtmikroskopie, der die Beurteilung histochemisch gefärbter Schnittpräparate zu Grunde liegt, wurde in den letzten 2 Jahrzehnten das Spektrum der histologsichen Diagnosemöglichkeiten um den Einsatz von Antikörpern und Gensonden erweitert. Die geziehlte immunologische Darstellung von bestimmten Proteinen (Eiweißmolekülen) und Gensequenzen ist dadurch am histologischen Schnittmaterial möglich. Die spezifischen Reaktionen können im Kontext des feingeweblichen Zusammenhanges gesehen und im Mikroskop beurteilt werden.

Diese Methoden der Immunohistochemie (IH) und in situ Hybridisierung (is H) erlauben ein genaue Charakterisierung von Zellen und Geweben hinsichtlich ihrer Differenzierung und Funktion, und sind unter anderem in der modernen Tumordiagnostik etabliert und unverzichtbar. Zahlreiche Infektionskrankheiten sind ebenfalls durch IH uns is H direkt nachweisbar geworden. In jüngster Zeit bildet die standardisierte immunhistochemische Bestimmung der HER2/neu (cerb-B2) Überexpression bei Mammakarzinomen die Grundlage für den Einsatz von Antikörpern (Herceptin) als zusätzliche Möglichkeit in der Tumor-Antikörpertherapie.

Neue Dimensionen wurden durch die Aufnahme molekularbiologischer Methoden in das diagnostische Repertoir der klinischen Pathologie erschlossen. Dies führte u.a. zu der Etablierung der Genanalyse in der Tumordiagnostik. Durch den Einsatz der PCR (Polymerasekettenreaktion) kann diese Aufgabenstellung optimal gelöst werden. Als Untersuchungsmaterial dient einerseits Nativmaterial (Frischgewebe unmittelbar nach operativer Entfernung verwendet und bearbeitet, oder bis zur diagnsotsichen Verarbeitung in flüssigem Stickstoff tiefgefroren gelagert ) und andererseits formalinfixiertes, paraffineingebettetes Gewebe.

GENANALYSE

Die Bedeutung bestimmter Gene für die Entstehung und das Wachstum von malignen Tumoren hat dazu geführt, dass die Mutationsanalyse tumorrelevanter Gene in das methodische Spektrum der modernen Pathologie Einzug hielt.

Gengruppen die bei der Entstehung maligner Tumoren eine Rolle spielen:
- Suppressorgene
- Onkogene
- Reparaturgene

Die Genaugigkeit der genanalytischen Untersuchungen wird durch die Mikrodissektion erhöht. Diese Methode erlaubt es unter zu Hilfenahme mirkomanipulatorischer Techniken, nach erfolgter histologischer Beurteilung direkt vom histologischen Schnittpräparat krankhaft verändertes Gewebe gezielt für eine Genanalyse zu gewinnen und zu untersuchen. Diese Untersuchung setzt die Optimierung der begleitenden molekularbiologischen Methoden voraus, da durch Mikrodissektion eine Miniaturisierung der Untersuchungsmethodik erfolgt. Dies bedeutet ein Optimum an Information aus einem Minimum an Untersuchungsmaterial. Einen weiteren bedeutenden und sicherlich revolutionären Fortschritt brachte die Entwicklung der Mikrochiptechnik (Microarraytechnik), deren Einsatz die Diagnosemöglichkeiten in der Medizin um eine wesentliche Dimension bereichern wird.

MIKRODISSEKTION

Die Mikrodissektion bedient sich der LASER -Technik. Die dafür entwickelten Geräte sind Kombinationen aus konventionellen Hochleistungsmikroskopen mit einer LASER-Quelle und entsprechender Software. Mittels eines schmalen LASER-Strahles wird nach histomorphologischer Beurteilung direkt vom Schnittpräparat das zu untersuchende Gewebeareal herausgebrannt. Dies ist sowohl aus paraffineingebettetem Archivmaterial, als auch aus Frischgewebe möglich.

In Kombination mit molekularbiologischen Methoden ermöglicht diese Technik die gezielte Untersuchung von Einzelzellen und Zellgruppen auf Genveränderungen und Genexpressionen durch Charakterisierung der DNA, RNA und Proteine.

MIKROCHIPTECHNIK (MICROARRAYTECHNIK)

Die grosse Fülle an Informationen aus den Ergebnissen des Human Genome Project wird Analysen komplexer Systeme erlauben, die um ein vielfaches ökonomischer und effizienter sein werden, wie dies heuzutage möglich ist. Sie bilden die Grundlage der Mikrochiptechnik, die bereits heute die Suche nach Genmutationen in dem breitesten aller derzeit möglichen Rahmen möglich macht. Mutationschips für das p53 Gen und das BRCA1 Gen, letzteres verantwortlich für die Entstehung einer familiären Tumorneigung für Mamma - und Ovarialkarzinome, wurden bereits hergestellt und sind auch kommerziell erhältlich.

Je nach der Zusammensetzung der auf dem Chip verfügbaren Gene / Gensequenzen werden in der Routinediagnose einer klinischen Pathologie Genanalysen mit unterschiedlichen Fragestellungen durchgeführt werden können:

  • Mutationsscreening eines bekannten Gens
  • Erstellung eines Genexpressionsprofils von Geweben (malignen Tumoren)

MUTATIONSSCREENING EINES BEKANNTEN GENS

Um Mutationen in Genen entdecken und identifizieren zu können bedarf es Chips, die das zu untersuchende Gen sowohl mit seiner normalen Seuqenz, als auch mit deren (bekannten) mutierten Sequenzen tragen.

Diese Chips, werden mit individuellen fluoreszenzfarbmarkierten DNA Proben der Patienten hybridisiert. Das Hybridisierungsergebnis wird in mit einem LASER-Scanner ausgewertet. Es können auf diese Weise sowohl bekannte Mutationen identifiziert.

(Diese Methode wurde bereits erfolgreich von der Firma Affimetrix im Screening von Mutationen des BRCA1 und BRCA2 Tumorgens, ebenso wie des Tumorsuppressorgens p53 eingesetzt, und entspechende Mikrochips sind auch kommerziell erhältlich).

ERSTELLUNG EINES GENEXPRESSIONSPROFILS

Neben der Identifikation mutierter (krankheitsrelevanter) Gene ist die Identfikation und Charakterisierung exprimierter Gene ein wichtiges Feld um den Funktionszustand eines Gewebes oder die Funktion einzelner Zellen zu erfassen, um in weiterer Folge auch therapeutisch nutzbar machen zu können.

Zu diesem Zweck stehen sogenannte Mikroarrays zur Verfügung, die im Prinzip den Chips entsprechen. Der unterschied liegt darin, dass Mikroarrays dem Bedarf entsprechend hergestellt werden können. Systeme dafür sind im Handel.

Dieses Prinzip erlaubt es neben den kommerziell erhältlichen Microarrays, die ein fixes Sortiment an Genen anbieten, auch individuelle Arrays zusammenzustellen. Dadurch kann die Expression genau definierter Gene in Geweben erfasst werden. Die Bedeutung dieses Fortschritts liegt darin, dass es möglich ist exakt definierte Genexpressionsprofilen von Geweben zu erstellen, was beispielsweise zu einer präzisen biologisch - funktionellen Charakterisierung eines malignen Tumors führt. Diese Informationen könne dann therapeutisch nutzbar gemacht werden, indem gezielt die "Schwachstellen" eines individuellen Tumors angegriffen werden können.

MINIATURISIERUNG UND AUTOMATISIERUNG

Mit dem Einsatz der PCR-Technik haben sich für die Diagnostik der modernen klinischen Pathologie neue Möglichkeiten sowohl in der Erregerdiagnsotik als auch in der Erfassung von Genveränderungen und Genexpressionen eröffnet.

Der kombinierte Einsatz von Mikrodissektion und Mikrochiptechnik ermöglicht eine exakte Untersuchung einzelner Zellen und/ Zellgruppen. Auf diese Weise wird es möglich sein aus kleinsten, bioptisch gewonnenen Tumorgewebestücke ein Maximum an therapeutisch relevanten Information zu erhalten. Die Erfahrung aus dieser Entwicklung der Miniaturisierung wird es ebenfalls erlauben aus durch Feinnadelpunktion gewonnenem Zellmaterial komplette biologische Tumorpofile zu erstellen. Die Tumordiagnose wird durch schonende, minimal invasive Methoden möglich. Der Einsatz hochtechnologischer Verarbeitungssysteme ermöglicht die automatisierte Bewältigung dieser komplexen Arbeitsabläufe in kurzer Zeit, und auf ökonomische Art und Weise.

Die grosse Bedeutung genanalytischer Methoden für das diagnostische Repertoir der klinischen Pathologie liegt somit in der Erstellung biologischer Tumor- und Gewebeprofile, die das Verständnis um die Funktionen komplexer Zellsysteme wesentlich erweitern werden, und die die Grundlage für "massgeschneiderte" Therapien bilden werden.

(Schluss)

*** OTS-ORIGINALTEXT UNTER AUSSCHLIESSLICHER INHALTLICHER

VERANTWORTUNG DES AUSSENDERS ***

Rückfragen & Kontakt:

PR Susanne Havel
Tel.: ++43/1/710 55 01
Fax: ++43/1/710 55 01-20
e-mail: havel@netway.at

OTS-ORIGINALTEXT PRESSEAUSSENDUNG UNTER AUSSCHLIESSLICHER INHALTLICHER VERANTWORTUNG DES AUSSENDERS | NEF/MIKROSKOPISCH-FE