Atemtests zur Krebserkennung haben „großes Potenzial“: Das ist der Stand der Forschung

Moyo Grebbin

Interessenkonflikte

1. November 2018

Flüchtige organische Verbindungen im ausgeatmeten Gas können verraten, ob eine Krebserkrankung vorliegt oder nicht. Obwohl sich solche Atemgas-Tests noch in der experimentellen Entwicklung befinden, zeigen sie schon jetzt eine hohe Sensitivität und Spezifität, wie eine Metaanalyse bisheriger Studien zeigt. Unter der Leitung von Prof. Dr. George Hanna, Chirurg am Imperial College London, hat sein Team die bisher veröffentlichten Daten zu Atemgas-Analysen zur Krebsdiagnose zusammengefasst [1].

Bei den Tests werden zum Beispiel mittels Gaschromatographie oder Massenspektrometrie flüchtige organische Verbindungen im Ausatem-Gas („Volatile Organic Compounds“, VOCs) der Probanden nachgewiesen. In anderen Bereichen sind Messungen der Ausatemgase längst etabliert: etwa bei Alkohol-Tests, C13-Harnstoff-Tests zum Nachweis von Helicobacter pylori oder Stickoxid-Messungen bei Asthma-Patienten. In der Onkologie ist die Atemanalyse noch Neuland. „Bisher werden noch keine Atemtests in der Krebsdiagnostik angewandt“, sagt Hanna gegenüber Medscape.

 
Dies ist eine wichtige Publikation, die aufzeigt, welch großes Potential die Atemgas-Analyse in der Krebserkennung haben kann. Dr. Agne Krilaviciute
 

Bessere Vorhersagen als durch existierende Screeningverfahren?

In seiner in JAMA Oncology veröffentlichten Metaanalyse widmeten sich die Forscher um Hanna der Genauigkeit diagnostischer VOC-basierter Atemtests bei der Krebserkennung sowie möglicher Quellen methodischer Variabilität.

Die Literaturrecherche ergab 63 relevante Publikationen, allesamt Phase-1-Biomarker-Studien, die insgesamt 3.554 Patienten umfassten. Die gepoolte Analyse über verschiedene Krebsentitäten und VOCs ergab eine Sensitivität von 79% (95% Konfidenzintervall (KI), 77-81%), und eine Spezifität von 89% (95% KI, 88-90%).

Damit liefern die Atemtests laut Hanna zum Teil schon jetzt genauere Vorhersagen als einige existierende Screening-Verfahren wie beispielsweise der Pap-Test (Gebärmutterhalskrebs; Sensitivität 73%, Spezifität 90%), der Prostata-Antigen-Test (Prostatakrebs; Sensitivität 21%, Spezifität 91%) oder die Mammographie (Brustkrebs; Sensitivität 68%, Spezifität 75%).

 
Wenn sorgfältig ausgewählte Krebsfälle, oft späte Stadien, mit gesunden Personen verglichen werden, ist das nicht mit einem Screening-Setting vergleichbar. Dr. Agne Krilaviciute
 

Abgesehen von einem Einsatz in Screenings sehen die Autoren mögliche Anwendungsgebiete der Atemgas-Tests bei Verdacht auf Krebs, für das Monitoring der Therapieantwort und um Rezidive möglichst früh zu erkennen. Die Varianz werde vor allem durch die Art der Probenentnahme, den sonstigen körperlichen Zustand der Probanden, die Testumgebung sowie die Analysemethode beeinflusst, so Hanna und Kollegen.

Auch in Deutschland ist das Interesse groß, Atemtests zur Krebsdiagnose weiterzuentwickeln. Gemeinsam mit Prof. Dr. Hermann Brenner forscht Dr. Agne Krilaviciute, Informatikerin und klinische Epidemiologin am Nationalen Centrum für Tumorerkrankungen (NCT) und dem Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) in Heidelberg an diesem Thema.

Dr. Agne Krilaviciute

„Dies ist eine wichtige Publikation, die aufzeigt, welch großes Potential die Atemgas-Analyse in der Krebserkennung haben kann“, sagt Krilaviciute zur Metaanalyse von Hanna und Kollegen. „Die Autoren zeigen nicht nur die hohe Sensitivität und Spezifität der Tests auf. Konsistent mit praktisch allen Wissenschaftlern in diesem Feld regen sie auch dazu an, ihre Ergebnisse zu validieren und widmen sich auch der Verbesserung und Standardisierung der Methoden. Dies ist noch ein wichtiger Schritt bevor man versuchen, kann die Atemtests in der Praxis zu implementieren.“

Bei aller Freude über die guten Ergebnisse gibt die Forscherin zu bedenken: „Bei der Interpretation der Zahlen aus Fall-Kontroll-Studien, zu denen im Prinzip alle von Hanna einbezogenen Studien zählen, ist immer Vorsicht geboten. Wenn sorgfältig ausgewählte Krebsfälle, oft späte Stadien, mit gesunden Personen verglichen werden, ist das nicht unbedingt eine vergleichbare Situation zu einem tatsächlichen Screening-Setting. In einem Screening ist der Anteil an Krebsfällen sehr gering, und es kommt insbesondere auf die zuverlässige Entdeckung von frühen Stadien an.“

Gepoolte Analyse verschiedener Krebsentitäten wird kontrovers betrachtet

Die Vorgehensweise, unterschiedlichste Krebsarten in einer gepoolten Metaanalyse gemeinsam zu betrachten, wird von manchem Kollegen als bedenklich angesehen. So äußert sich Dr. Victor van Berkel, Chirurg an der Universität Louisville in Kentucky, gegenüber Medscape kritisch zu diesem Ansatz. Hier seien verschiedene Testmethoden, die unterschiedliche VOC’s für verschiedene Krebsarten identifiziert hatten, in einen Topf geworfen worden, um daraus Werte gepoolter Sensitivität und Spezifität zu ermitteln. „Ich bin mir nicht sicher, was man aus diesen Ergebnissen für Schlüsse ziehen kann“, warnt er.

 
Ich bin mir nicht sicher, was man aus diesen Ergebnissen für Schlüsse ziehen kann. Dr. Victor van Berkel
 

Auch Krilaviciute findet dieses Vorgehen ungewöhnlich. Als sie selbst 2015 an einem ähnlichen Review arbeitete, der in Oncotarget erschienen ist, entschied sie sich gemeinsam mit ihren Kollegen bewusst gegen eine solche Metaanalyse. „Wir bezogen Studien unabhängig von der Analysemethode ein und fassten sowohl Studien zusammen, die VOCs zur Krebsdetektion heranzogen, als auch Studien, die völlig andere Methoden verwendeten, wie zum Beispiel ‚electronic nose‘-Detektoren. Letztendlich erschienen uns die Unterschiede einfach zu groß, um eine Metaanalyse zu machen“, erklärt sie.

Auf die Frage, wie sinnvoll das Poolen von Daten zu verschiedenen Krebsentitäten ist, erklärt Krilaviciute, die Frage sei, auf welchen Annahmen die Studie basiere. Die Entstehung der krebsspezifischen VOCs sei bisher nicht vollständig verstanden. Krebserkrankungen gingen grundsätzlich mit Entzündungsprozessen im Körper einher, die bei vielen Krebserkrankungen ähnlich seien. Auch die Tumorzellen und die Tumormikroumgebung selbst produzierten gewisse Metabolite, die über das Blut und die Lungen letztlich als flüchtige Stoffe im Atem landen.

Als Krilaviciute in ihrem eigenen systematischen Review die typischen VOCs der verschiedenen Krebslokalisationen auflistete und verglich, stellte sie fest, dass die meisten von ihnen bei verschiedenen Krebsarten zu finden waren.

„Wenn man die Entdeckung von Krebs jeglicher Art oder Lokalisation im Blick hat, dann macht die gepoolte Metaanalyse der englischen Gruppe Sinn. Dies ist zwar untypisch und wird nicht oft gemacht, aber die Autoren haben es getan und schöne Ergebnisse erhalten. Die Autoren haben ihre genauen Überlegungen zur Metaanalyse jedoch leider nicht dargelegt“, meint Krilaviciute.

Magenkrebs-Screening: Atemtest vor Gastroskopien?

Stattdessen fokussierte sich die Forscherin eher auf die Unterschiede zwischen den Methoden sowie den Tumorentitäten, die sich zum Beispiel auch durch die Produktion verschiedener VOCs unterscheiden. In einer weiteren aktuellen Veröffentlichung aus dem Mai dieses Jahres widmete sie sich in einer kleineren, definierten Metaanalyse speziell der Sensitivität und Spezifität von Atemgas-Analysen bei Magenkrebs.

 
Wenn man die Entdeckung von Krebs jeglicher Art oder Lokalisation im Blick hat, dann macht die gepoolte Metaanalyse der englischen Gruppe Sinn. Dr. Agne Krilaviciute
 

„Magenkrebs ist die zweithäufigste Krebstodesursache weltweit“, erklärt sie ihre Wahl. Nur in Japan und Korea, den Ländern mit der höchsten Magenkrebs-Prävalenz, gibt es derzeit Screening-Programme, allerdings mittels aufwendiger Gastroskopien.

„Auch wenn die Atemtests nicht als alleinige Screening-Methode ausreichen, ließen sie sich gut mit spezifischeren, invasiven Methoden kombinieren. Unsere Analyse ergab, dass durch eine Vorselektion mit Hilfe der nichtinvasiven Atemtests etwa 90% der Patienten eine Gastroskopie erspart werden könnte, was ein Screening mit invasiveren Methoden sehr viel effizienter machen würde.“

Vor einer Implementierung in der Praxis muss allerdings noch die Probenentnahme und -lagerung standardisiert werden. Da sind sich alle Experten einig. Die verschiedenen Analyse-Methoden hätten jedoch alle ihre Vor- und Nachteile, erklärt Krilaviciute. Welches Verfahren sich letztendlich auch durchsetzen wird, die Atemtests scheinen auf einem guten Weg zu sein, in die onkologische Diagnose einzuziehen.

 

Kommentar

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