Die Flüssigbiopsie wird zunehmend als vielversprechendes Instrument zur Krebserkennung und Therapiekontrolle anerkannt, ihre Wirksamkeit ist jedoch oft durch die extrem niedrigen Konzentrationen von tumorabgeleiteter DNA im Blut begrenzt.
Um dieser Herausforderung zu begegnen, haben Forscher unter der Leitung von Professor Junseok W. Hur vom Korea University College of Medicine in Zusammenarbeit mit mehreren Partnern MUTE-Seq entwickelt, eine hochempfindliche CRISPR-basierte Methode zur Erkennung von Krebsmutationen mit extrem niedriger Häufigkeit. Gleichzeitig werden Sequenzierungskosten und Hintergrundrauschen reduziert. Die Studie wurde erstmals am 21. August 2025 online veröffentlicht und später in Band 37, Ausgabe 47 der Fachzeitschrift „ Advanced Materials“ am 27. November 2025 publiziert. Aufgrund ihrer herausragenden Qualität wurde sie als Titelbild der Zeitschrift ausgewählt.
Kernstück dieses Ansatzes ist FnCas9-AF2, ein gentechnisch verändertes, hochpräzises CRISPR-Enzym, das selbst Einzelbasenfehlpaarungen mit außergewöhnlicher Genauigkeit erkennt und unterscheidet. Die Variante zeigt nahezu keine Off-Target-Aktivität und spaltet selektiv perfekt passende Wildtyp-DNA, wodurch der relative Anteil zirkulierender Tumor-DNA vor der Sequenzierung erhöht wird. Diese Anreicherung ermöglicht es seltenen Varianten, sich vom intrinsischen Rauschen abzuheben, das die Next-Generation-Sequenzierung üblicherweise begrenzt. Wie Prof. Hur erklärt: „ Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die MUTE-Seq-Methode erhebliches Potenzial für die Entwicklung von Diagnosepanels zur Erkennung mehrerer niedrigfrequenter ctDNA für das MCED-, CDx- oder MRD-Monitoring besitzt . “
In Leistungsbewertungen mittels Sanger-Sequenzierung und Next-Generation-Sequenzierung erhöhte MUTE-Seq die Allelfrequenzen von Varianten um bis zu ein Vielfaches und ermöglichte so den Nachweis von Mutationen mit einer Häufigkeit von ca. 0,005 %, die üblicherweise durch die Fehlerrate herkömmlicher Sequenzierungsverfahren verdeckt werden. Bei Patienten mit akuter myeloischer Leukämie identifizierte die Methode die minimale Resterkrankung eindeutig durch die Verstärkung schwacher, normalerweise nicht nachweisbarer NRAS-Mutationssignale. Im Multiplex-Modus angewendet, um mehrere klinisch relevante Krebs-Hotspots wie EGFR und KRAS zu analysieren, verbesserte MUTE-Seq die Übereinstimmung zwischen Plasma und Tumorgewebe bei Patienten mit nicht-kleinzelligem Lungenkrebs und Pankreaskrebs, einschließlich Fällen im Frühstadium mit extrem niedrigen ctDNA-Werten.
Zusätzliche Validierungen mit zellfreien DNA-Referenzmaterialien zeigten eine deutliche Steigerung der Sensitivität – um das Zwanzig- bis Sechzigfache – bei gleichzeitig hoher Spezifität. Die Probit-Analyse ergab eine Nachweisgrenze von 0,034 % Variantenallelfrequenz bei Verwendung von 50 ng Ausgangs-DNA, was den theoretischen Erwartungen basierend auf Poisson-Verteilungsmodellen sehr nahe kommt. „ Die Ergebnisse legen nahe, dass selbst kleinste Mutationen mit MUTE-Seq nachgewiesen werden können, sofern sie in Blutproben vorhanden sind“, schlussfolgerte Prof. Hur.
Diese Ergebnisse unterstreichen das breite Potenzial von MUTE-Seq zur Verbesserung der Genauigkeit von Flüssigbiopsien. Die Fähigkeit der Methode, Wildtyp-DNA vor der Sequenzierung zu entfernen, dient effektiv als Rauschunterdrückungsschritt und lässt sich mit oder ohne eindeutige molekulare Identifikatoren in Standard-Laborabläufe integrieren. Durch die Hervorhebung echter Mutationssignale über das Hintergrundrauschen bietet MUTE-Seq einen zuverlässigeren Weg zur Früherkennung mehrerer Krebserkrankungen (MCED), zur Überwachung minimaler Resterkrankungen (MRD) und zur Verfolgung von therapiebedingten Resistenzmutationen. Zusammengenommen positionieren diese Vorteile MUTE-Seq als skalierbares und klinisch anpassbares Werkzeug mit großem Potenzial zur Verbesserung der Präzisionsonkologie.
