Die Art und der Grad des Krebses sind normalerweise klar, wenn die Zellen nach routinemäßiger Verarbeitung und Färbung unter dem Mikroskop betrachtet werden. Dies ist jedoch nicht immer der Fall. Manchmal muss der Pathologe andere Verfahren anwenden, um eine Diagnose zu stellen.

Histochemische Färbungen

Bei diesen Tests werden verschiedene chemische Farbstoffe eingesetzt, die auf bestimmte in Krebszellen vorkommende Chemikalien wirken. Der Mucicarmin-Färbung beispielsweise wird von Schleim angezogen. Unter dem Mikroskop erscheinen Schleimtröpfchen in einer Zelle, die diesem Farbstoff ausgesetzt ist, rosarot. Wenn ein Pathologe in einer Lungenprobe ein Adenokarzinom (eine Drüsenkrebsart) vermutet, kann diese Färbung hilfreich sein. Da Adenokarzinome Schleim bilden können, bedeutet der Nachweis rosaroter Flecken in Lungenkrebszellen für den Pathologen, dass es sich bei der Diagnose um ein Adenokarzinom handelt.

Andere Arten spezifischer Färbungen werden im Labor eingesetzt, um Mikroorganismen (Keime) wie Bakterien und Pilze in Geweben zu identifizieren und verschiedene Arten von Tumoren auszusortieren. Dies ist von entscheidender Bedeutung, da Krebspatienten aufgrund ihrer Behandlung oder aufgrund der Krankheit selbst Infektionen bekommen können. Dies ist auch für die Krebsdiagnose von entscheidender Bedeutung, da bei einigen Infektionskrankheiten Knoten entstehen, die mit Krebs verwechselt werden können, bis histochemische Untersuchungen zeigen, dass der Patient an einer Infektion und nicht an Krebs leidet.

Immunhistochemische Färbungen

Immunhistochemisch (IHC) oder Immunperoxidase-Färbungen sind eine weitere Klasse spezifischer Tests, die sehr wertvoll sein können. Die Grundidee dieser Strategie besteht darin, dass sich ein Immunprotein, ein sogenannter Antikörper, an bestimmte Moleküle auf oder in der Zelle, sogenannte Antigene, bindet. Antikörper identifizieren und heften sich an für sie spezifische Antigene. Normale und bösartige Zellen haben jeweils ihre eigenen Antigene. Wenn eine Zelle ein bestimmtes Antigen aufweist, wird der zum Antigen passende Antikörper von ihr angezogen. Um festzustellen, ob Antikörper von den Zellen angezogen wurden, werden Chemikalien verabreicht, die die Zellen nur dann verfärben, wenn ein bestimmter Antikörper (und damit das Antigen) vorhanden ist.

Normalerweise produziert unser Körper Antikörper, die Antigene auf Keimen erkennen und uns vor Infektionen schützen. Die bei IHC-Färbungen verwendeten Antikörper sind unterschiedlich. Sie werden im Labor hergestellt, um Antigene zu erkennen, die mit Krebs und anderen Krankheiten in Zusammenhang stehen.

IHC-Färbungen sind bei der Diagnose spezifischer bösartiger Erkrankungen sehr hilfreich. Eine routinemäßig durchgeführte Biopsie eines Lymphknotens kann beispielsweise Zellen enthalten, die eindeutig wie Krebs aussehen, aber der Pathologe kann möglicherweise nicht sagen, ob der Krebs im Lymphknoten begann oder sich von einer anderen Stelle im Körper auf die Lymphknoten ausbreitete. Lymphom wäre die Diagnose, wenn Krebs in einem Lymphknoten beginnen würde. Es könnte sich um metastasierten Krebs handeln, wenn der Krebs an einer anderen Stelle des Körpers entsteht und sich auf den Lymphknoten ausbreitet. Dieser Unterschied ist von entscheidender Bedeutung, da die Behandlungsmöglichkeiten je nach Krebsart (und auch einigen anderen Faktoren) variieren.

Für IHC-Tests werden Hunderte von Antikörpern verwendet. Einige sind recht spezifisch, das heißt, sie reagieren nur auf eine Krebsart. Andere reagieren möglicherweise mit einigen Krebsarten, daher können mehrere Antikörper getestet werden, um zu entscheiden, um welche Krebsart es sich handelt. Durch die Betrachtung dieser Ergebnisse zusammen mit dem Erscheinungsbild des Krebses nach der Verarbeitung der Biopsieprobe, seinem Standort und anderen Informationen über den Patienten (Alter, Geschlecht usw.) ist es oft möglich, Krebs so zu klassifizieren, dass dies bei der Auswahl der besten Behandlung hilfreich sein kann .

IHC-Färbungen werden am häufigsten zur Klassifizierung von Zellen verwendet, sie können jedoch auch zum Nachweis oder zur Identifizierung von Krebszellen verwendet werden. Während sich eine beträchtliche Anzahl von Krebszellen in einen nahegelegenen Lymphknoten verlagert hat, kann der Pathologe diese Zellen mithilfe herkömmlicher Färbungen leicht identifizieren, wenn er das Lymphgewebe unter dem Mikroskop betrachtet. Wenn der Knoten jedoch nur wenige Krebszellen enthält, kann es schwierig sein, die Zellen mit einfachen normalen Färbungen zu unterscheiden. IHC-Färbungen können in dieser Situation Abhilfe schaffen. Sobald der Pathologe die Art der zu untersuchenden bösartigen Erkrankung bestimmt hat, wählt er oder sie möglicherweise einen oder mehrere Antikörper aus, die nachweislich mit diesen Zellen reagieren. Es werden weitere Chemikalien hinzugefügt, sodass die Krebszellen ihre Farbe ändern und sich deutlich von den normalen Zellen um sie herum abheben. IHC-Färbungen werden im Allgemeinen nicht zur Untersuchung von Gewebe aus Lymphknotendissektionen (bei denen eine große Anzahl von Knoten entfernt wird) verwendet, sie werden jedoch manchmal bei Sentinel-Lymphknotenbiopsien verwendet.

Eine weitere spezielle Verwendung dieser Färbungen besteht darin, Lymphknoten, die Lymphome enthalten, von solchen zu unterscheiden, die durch eine erhöhte Anzahl normaler weißer Blutkörperchen geschwollen sind (normalerweise als Reaktion auf eine Infektion). Auf der Oberfläche der sogenannten weißen Blutkörperchen befinden sich bestimmte Antigene Lymphozyten. Gutartiges (nicht krebsartiges) Lymphknotengewebe enthält viele verschiedene Arten von Lymphozyten mit einer Vielzahl von Antigenen auf ihrer Oberfläche. Im Gegensatz dazu beginnen Krebsarten wie das Lymphom mit einer einzelnen abnormalen Zelle, sodass die aus dieser Zelle wachsenden Krebszellen typischerweise die chemischen Merkmale der ersten abnormalen Zelle aufweisen. Dies ist besonders nützlich bei der Diagnose von Lymphomen. Wenn die meisten Zellen in einer Lymphknotenbiopsie die gleichen Antigene auf ihrer Oberfläche aufweisen, stützt dieses Ergebnis die Diagnose Lymphom.

Einige IHC-Färbungen können dabei helfen, bestimmte Substanzen in Krebszellen zu erkennen, die die Prognose eines Patienten beeinflussen und/oder ob er wahrscheinlich von bestimmten Medikamenten profitieren wird. IHC wird beispielsweise routinemäßig zur Überprüfung auf Östrogenrezeptoren auf Brustkrebszellen eingesetzt. Patienten, deren Zellen über diese Rezeptoren verfügen, profitieren wahrscheinlich von Hormontherapeutika, die die Produktion oder Wirkung von Östrogenen blockieren. IHC kann auch dabei helfen, festzustellen, welche Frauen mit Brustkrebs wahrscheinlich von Medikamenten profitieren, die die wachstumsfördernden Wirkungen ungewöhnlich hoher HER2-Proteinwerte blockieren.

Elektronenmikroskopie

Das typische medizinische Labormikroskop verwendet einen gewöhnlichen Lichtstrahl, um Proben zu betrachten. Ein größeres, viel komplexeres Instrument namens an Elektronenmikroskop nutzt Elektronenstrahlen. Die Vergrößerungsleistung des Elektronenmikroskops ist etwa 1,000-mal größer als die eines gewöhnlichen Lichtmikroskops. Dieser Vergrößerungsgrad wird selten benötigt, um zu entscheiden, ob es sich bei einer Zelle um Krebs handelt. Aber manchmal hilft es dabei, sehr kleine Details der Struktur einer Krebszelle zu finden, die Hinweise auf die genaue Krebsart geben.

Unter einem normalen Lichtmikroskop können bestimmte Fälle von Melanomen, einem äußerst tödlichen Hautkrebs, als andere Krebsarten erscheinen. In den meisten Fällen können IHC-Färbungen diese Melanome identifizieren. Wenn solche Tests nichts ergeben, kann mit einem Elektronenmikroskop nach mikroskopischen Strukturen, sogenannten Melanosomen, im Inneren von Melanomzellen gesucht werden. Dies hilft bei der Bestimmung der Krebsart und der Bestimmung der besten Behandlungsoption.

Durchflusszytometrie

Die Durchflusszytometrie wird häufig verwendet, um Zellen aus Knochenmark, Lymphknoten und Blutproben zu testen. Es ist sehr genau, wenn es darum geht, die genaue Art der Leukämie oder des Lymphoms einer Person herauszufinden. Es hilft auch, Lymphome von nicht krebsbedingten Erkrankungen in den Lymphknoten zu unterscheiden.

Eine Zellprobe aus einer Biopsie, einer zytologischen Probe oder einer Blutprobe wird mit speziellen Antikörpern behandelt. Jeder Antikörper haftet nur an bestimmten Zelltypen, die über die passenden Antigene verfügen. Anschließend werden die Zellen vor einem Laserstrahl vorbeigeführt. Wenn die Zellen nun über diese Antikörper verfügen, werden sie durch den Laser Licht abgeben, das dann von einem Computer gemessen und analysiert wird.

Die Analyse von Fällen mit Verdacht auf Leukämie oder Lymphom mithilfe der Durchflusszytometrie erfolgt nach denselben Prinzipien, die im Abschnitt zur Immunhistochemie erläutert wurden:

• Das Finden der Dieselben Substanzen befinden sich auf der Oberfläche der meisten Zellen in der Probe deutet darauf hin, dass sie aus einer einzelnen abnormalen Zelle stammten und es sich wahrscheinlich um Krebs handelte.
• Mehrere finden verschiedene Zelltypen mit einer Vielzahl von Antigenen bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit, dass die Probe Leukämie oder Lymphome enthält, geringer ist.

Mithilfe der Durchflusszytometrie lässt sich auch die DNA-Menge in Krebszellen messen (genannt: Ploidie). Anstatt Antikörper zum Nachweis von Proteinantigenen zu verwenden, können Zellen mit speziellen Farbstoffen behandelt werden, die mit DNA reagieren.

• Wenn eine normale Menge an DNA vorhanden ist, spricht man von Zellen diploide.
• Wenn die Menge abnormal ist, werden die Zellen als beschrieben aneuploide. Aneuploide Krebserkrankungen der meisten (aber nicht aller) Organe neigen dazu, schneller zu wachsen und sich auszubreiten als diploide.

Eine weitere Anwendung der Durchflusszytometrie besteht in der Messung des S-Phasen-Anteils, d Synthese or S-Phase. Je mehr Zellen sich in der S-Phase befinden, desto schneller wächst das Gewebe und desto aggressiver ist der Krebs.

Bildzytometrie

Wie bei der Durchflusszytometrie verwendet dieser Test Farbstoffe, die mit DNA reagieren. Doch statt die Zellen in einem Flüssigkeitsstrom zu suspendieren und mit einem Laser zu analysieren, verwendet die Bildzytometrie eine Digitalkamera und einen Computer, um die DNA-Menge in den Zellen auf einem Objektträger zu messen. Wie die Durchflusszytometrie kann auch die Bildzytometrie die Ploidie von Krebszellen bestimmen.

Gentests

Zytogenetik

Normale menschliche Zellen haben 46 Chromosomen (DNA- und Proteinstücke, die das Zellwachstum und die Zellfunktion steuern). Einige Krebsarten weisen ein oder mehrere abnormale Chromosomen auf. Das Erkennen abnormaler Chromosomen hilft bei der Identifizierung dieser Krebsarten. Dies ist besonders nützlich bei der Diagnose einiger Lymphome, Leukämien und Sarkome. Selbst wenn die Art des Krebses bekannt ist, können zytogenetische Tests dabei helfen, die Aussichten des Patienten vorherzusagen. Manchmal können die Tests sogar dabei helfen, vorherzusagen, auf welche Chemotherapeutika der Krebs wahrscheinlich anspricht.

In Krebszellen können verschiedene Arten von Chromosomenveränderungen gefunden werden:

• A Translokation bedeutet, dass ein Teil eines Chromosoms abgebrochen ist und sich nun auf einem anderen Chromosom befindet.
• An Inversion bedeutet, dass ein Teil eines Chromosoms auf dem Kopf steht (jetzt in umgekehrter Reihenfolge), aber immer noch am rechten Chromosom befestigt ist.
• A Löschung zeigt an, dass ein Teil eines Chromosoms verloren gegangen ist.
• A Vervielfältigung Dies geschieht, wenn ein Teil eines Chromosoms kopiert wurde und zu viele Kopien davon in der Zelle gefunden werden.

Manchmal kann in den Krebszellen ein ganzes Chromosom gewonnen oder verloren werden.

Für zytogenetische Tests werden Krebszellen etwa zwei Wochen lang in Laborschalen gezüchtet, bevor ihre Chromosomen unter dem Mikroskop betrachtet werden können. Aus diesem Grund dauert es in der Regel etwa drei Wochen, bis Ergebnisse vorliegen.

Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung

FISH oder fluoreszierende In-situ-Hybridisierung ähnelt dem zytogenetischen Test. Es kann die meisten chromosomalen Veränderungen erkennen, die in routinemäßigen zytogenetischen Tests unter dem Mikroskop sichtbar sind. Es kann auch Veränderungen erkennen, die zu klein sind, um mit herkömmlichen zytogenetischen Tests erkannt zu werden.

FISH nutzt fluoreszierende Farbstoffe, die an DNA-Fragmente gebunden sind, die sich nur an bestimmte Abschnitte der Chromosomen binden. FISH kann Chromosomenveränderungen wie Translokationen erkennen, die bei der Klassifizierung bestimmter Arten von Leukämie nützlich sind.

Das Auffinden bestimmter Chromosomenveränderungen ist auch wichtig, um festzustellen, ob bestimmte zielgerichtete Medikamente Patienten mit bestimmten Krebsarten helfen könnten. Beispielsweise kann FISH anzeigen, wenn zu viele Kopien vorhanden sind (genannt Verstärkung) des HER2-Gens, das Ärzten bei der Auswahl der besten Behandlung für einige Frauen mit Brustkrebs helfen kann.

Im Gegensatz zu herkömmlichen zytogenetischen Tests ist es für FISH nicht erforderlich, Zellen in Laborschalen zu züchten. Dies bedeutet, dass FISH-Ergebnisse viel früher verfügbar sind, normalerweise innerhalb weniger Tage.

Molekulargenetische Tests

Andere DNA- und RNA-Tests können verwendet werden, um die meisten Translokationen zu finden, die durch zytogenetische Tests gefunden werden. Sie können auch einige Translokationen finden, die Teile von Chromosomen betreffen, die zu klein sind, um mit üblichen zytogenetischen Tests unter dem Mikroskop gesehen zu werden. Diese Art von fortgeschrittenem Test kann dabei helfen, einige Leukämien und seltener auch einige Sarkome und Karzinome zu klassifizieren. Diese Tests sind auch nach der Behandlung nützlich, um kleine Mengen verbleibender Leukämie-Krebszellen zu finden, die unter dem Mikroskop möglicherweise übersehen werden.

Molekulargenetische Tests können auch Mutationen (abnormale Veränderungen) in bestimmten Bereichen der DNA identifizieren, die das Zellwachstum steuern. Einige dieser Mutationen können dazu führen, dass Krebserkrankungen besonders wahrscheinlich wachsen und sich ausbreiten. In manchen Fällen kann die Identifizierung bestimmter Mutationen Ärzten dabei helfen, Behandlungen auszuwählen, die mit größerer Wahrscheinlichkeit wirken.

Bestimmte Stoffe genannt Antigenrezeptoren befinden sich auf der Oberfläche von Zellen des Immunsystems, den sogenannten Lymphozyten. Normales Lymphknotengewebe enthält Lymphozyten mit vielen verschiedenen Antigenrezeptoren, die dem Körper helfen, auf Infektionen zu reagieren. Einige Arten von Lymphomen und Leukämien gehen jedoch von einem einzelnen abnormalen Lymphozyten aus. Das bedeutet, dass alle diese Krebszellen denselben Antigenrezeptor haben. Labortests der DNA der Antigenrezeptorgene jeder Zelle sind eine sehr empfindliche Methode zur Diagnose und Klassifizierung dieser Krebsarten.

Polymerase-Kettenreaktion (PCR): Hierbei handelt es sich um einen sehr empfindlichen molekulargenetischen Test zum Auffinden spezifischer DNA-Sequenzen, wie sie beispielsweise bei manchen Krebsarten vorkommen. Reverse Transkriptase-PCR (oder RT-PCR) ist eine Methode zum Nachweis sehr kleiner RNA-Mengen. RNA ist eine mit der DNA verwandte Substanz, die Zellen zur Herstellung von Proteinen benötigen. Für jedes Protein in unserem Körper gibt es spezifische RNAs. Mithilfe der RT-PCR können Krebszellen gefunden und klassifiziert werden.

Ein Vorteil der RT-PCR besteht darin, dass sie sehr kleine Mengen an Krebszellen in Blut- oder Gewebeproben nachweisen kann, die bei anderen Tests übersehen würden. RT-PCR wird routinemäßig zum Nachweis bestimmter Arten von Leukämiezellen eingesetzt, die nach der Behandlung verbleiben, ihr Wert für häufigere Krebsarten ist jedoch weniger sicher. Der Nachteil besteht darin, dass Ärzte nicht immer sicher sind, ob einige wenige Krebszellen im Blutkreislauf oder in einem Lymphknoten bedeuten, dass ein Patient tatsächlich Fernmetastasen entwickelt, die so stark wachsen, dass sie Symptome verursachen oder das Überleben beeinträchtigen. Bei der Behandlung von Patienten mit den häufigsten Krebsarten ist immer noch nicht klar, ob das Auffinden einiger weniger Krebszellen mit diesem Test ein Faktor bei der Auswahl der Behandlungsoptionen sein sollte.

RT-PCR kann auch zur Unterklassifizierung von Krebszellen verwendet werden. Einige RT-PCR-Tests messen den Spiegel einer oder sogar mehrerer RNAs gleichzeitig. Durch den Vergleich der Konzentrationen wichtiger RNAs können Ärzte manchmal vorhersagen, ob ein Krebs wahrscheinlich aggressiver oder weniger aggressiv ist (wahrscheinlich wächst und sich ausbreitet), als es aufgrund seines Aussehens unter dem Mikroskop zu erwarten wäre. Manchmal können diese Tests dabei helfen, vorherzusagen, ob Krebs auf bestimmte Behandlungen anspricht.

Genexpressions-Microarrays: Diese winzigen Geräte ähneln in gewisser Weise Computerchips. Der Vorteil dieser Technologie besteht darin, dass die relativen Konzentrationen von Hunderten oder sogar Tausenden verschiedener RNAs aus einer Probe gleichzeitig verglichen werden können. Die Ergebnisse geben Aufschluss darüber, welche Gene in einem Tumor aktiv sind. Diese Informationen können manchmal dabei helfen, die Prognose (Aussicht) oder das Ansprechen eines Patienten auf bestimmte Behandlungen vorherzusagen.

Dieser Test wird manchmal verwendet, wenn sich der Krebs auf mehrere Körperteile ausgebreitet hat, die Ärzte jedoch nicht sicher sind, wo er begonnen hat. (Man nennt diese Krebsarten unbekannten Ursprungs.) Das RNA-Muster dieser Krebsarten kann mit den Mustern bekannter Krebsarten verglichen werden, um festzustellen, ob sie übereinstimmen. Bei der Wahl der Behandlung ist es hilfreich zu wissen, wo der Krebs seinen Ursprung hat. Diese Tests können helfen, die Krebsart einzugrenzen, sie sind jedoch nicht immer in der Lage, die genaue Art des Krebses mit Sicherheit zu bestimmen.

DNA-Sequenzierung: In den letzten Jahrzehnten wurde die DNA-Sequenzierung eingesetzt, um Menschen zu identifizieren, die genetische Mutationen geerbt haben, die ihr Risiko, an bestimmten Krebsarten zu erkranken, erheblich erhöhen. In diesem Fall verwendet der Test im Allgemeinen DNA aus Blutzellen entweder von Patienten, die bereits an bestimmten Krebsarten leiden (z. B. Brustkrebs oder Dickdarmkrebs), oder aus dem Blut ihrer Verwandten, bei denen keine Krebserkrankung bekannt ist, bei denen jedoch möglicherweise ein erhöhtes Risiko besteht.

Ärzte haben damit begonnen, die DNA-Sequenzierung einiger Krebsarten zu nutzen, um vorherzusagen, welche zielgerichteten Medikamente bei einzelnen Patienten am wahrscheinlichsten wirken. Diese Praxis wird manchmal als personalisierte Onkologie oder Präzisionsonkologie bezeichnet. Zunächst wurde die DNA-Sequenzierung nur für ein Gen oder für einige wenige Gene durchgeführt, von denen bekannt war, dass sie bei bestimmten Krebsarten am häufigsten betroffen sind. Dank der jüngsten Fortschritte ist es möglich, viel mehr Gene oder sogar alle Krebsgene zu sequenzieren (obwohl dies immer noch nicht routinemäßig durchgeführt wird). Diese Sequenzinformationen zeigen manchmal unerwartete Mutationen in Genen, die seltener betroffen sind, und können dem Arzt dabei helfen, ein Medikament auszuwählen, das sonst nicht in Betracht gezogen worden wäre, und andere Medikamente zu vermeiden, die wahrscheinlich nicht hilfreich sind.