Minimal Residual Disease Untersuchungen bei der akuten lymphatischen Leukämie im Kindesalter im Rahmen der COALL-Studie: Ergebnisse einer Induktionstherapie ohne Asparaginase

 

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Zusammenfassung.

Hintergrund: Der Nachweis minimaler Restzellmengen (minimal residual disease, MRD) stellt einen wichtigen prognostischen Faktor in der Behandlung der akuten lymphatischen Leukämie im Kindesalter dar. Verschiedene Gruppen konnten den prediktiven Wert von MRD nach 5 Wochen Chemotherapie (am Ende der Induktionstherapie) zeigen. Demnach haben zu diesem Zeitpunkt Patienten mit mehr als einer Leukämiezelle auf 100 normalen Zellen (≥ 10 ^{- 2}) eine erhöhte Wahrscheinlichkeit, ein Rezidiv zu erleiden. Die MRD-Untersuchungen sind sowohl in der BFM-Studie (ALL BFM 90) als auch in der EORTC-Studie ein unabhängiger prognostischer Faktor. Ziel unserer Untersuchungen war es, MRD am Ende der von obigen Studien unterschiedlichen COALL-Induktionstherapie zu untersuchen. In den COALL-Studien beginnt die Therapie mit einer 1-wöchigen Vorphase Daunorubicin (24 Stunden Infusion am Tag 1) und i.th. MTX. Die Induktionstherapie besteht aus 3 Medikamenten über einen Zeitraum von 4 Wochen (Predisolon, Vincristin und Daunorubicin), Asparaginase wird dort erst während der Konsolidierungsphase gegeben. Am Ende der Induktion (Tag 36) wurden Knochenmarkpunktionen zur zytomorphologischen und molekular-biologischen Analyse durchgeführt. Patienten und Methoden: Bislang wurden Knochenmarkproben von 76 Patienten untersucht. Alle Patienten waren am Ende der Induktionstherapie in morphologischer Remission. Für die MRD-Analysen wurde aus dem initialen Knochenmark DNA isoliert. Mittels PCR wurden klonale T-Zellrezeptor(TZR)- oder Immunglobulinumlagerungen identifiziert. Monoklonale Produkte wurden direkt sequenziert (TZR) oder nach dem Ausschneiden aus hochauflösenden Agarosegelen. Anschließend wurden patientenspezifische Oligonukleotide für eine allelspezifische PCR synthetisiert. MRD-Untersuchungen wurden mit jeweils 1 μg DNA pro Reaktion mittels einer semiquantitativen PCR durchgeführt. Mit dieser Methode wurden Sensitivitäten bis 10 ^{- 5} erreicht. Ergebnisse: Insgesamt waren 85 % der untersuchten Proben am Ende der Induktionstherapie MRD-positiv. 20 von 76 Patientenproben (26 %) waren sehr hoch positiv (≥ 10 ^{- 2}), 28 Patienten hatten MRD-Werte um 10 ^{- 3} (37 %), 16 hatten Werte um 10 ^{- 4} (21 %) und 12 Patienten hatten keine nachweisbaren Leukämiezellen (16 %). Alle 15 untersuchten T-ALL-Patienten hatten zu diesem Zeitpunkt noch nachweisbare Leukämiezellen. Bislang rezidivierten 5 von 20 Patienten mit einem sehr hohen MRD-Wert am Ende der Induktionstherapie. Diskussion: Patienten mit sehr hohen MRD-Werten am Ende der Induktionstherapie zeigen in der COALL-Studie eine erhöhte Anzahl an Rezidiven, jedoch ist der prediktive Wert wesentlich schlechter als z. B. in der BFM-90-MRD-Studie. Wir führen die hohen MRD-Werte zu diesem Zeitpunkt auf eine von der BFM-90-Studie abweichende Induktionstherapie zurück (Asparaginase wird erst nach Beendigung der Induktionstherapie verabreicht, um thromboembolische Komplikationen zu vermeiden). Wir gehen davon aus, dass dieser Unterschied im weiteren Verlauf der Therapie kompensiert wird, da das Event free survival (EFS) beider Studien vergleichbar ist. Eine optimale Information der MRD-Werte ist daher nur im direkten Vergleich zur gegebenen Therapie zu erreichen. Aus diesem Grund haben wir uns in der COALL-Studie dazu entschlossen, einen weiteren Punktionstermin nach Gabe des nächsten Therapieblocks einzuführen.

Summary: The detection of minimal residual disease (MRD) is a major prognostic factor for treatment in acute lymphoblastic leukemia (ALL) of childhood. Several groups showed the predictive value of MRD after 5 weeks of chemotherapy (at the end of induction therapy). Patients with more than 1 leukemic cells in 100 cells (≥ 10 ^{- 2}) at this timepoint have a significantly higher relapse rate. The MRD measurement has been shown to be an independent prognostic factor at several time points in the BFM study (ALL-BFM 90) as well as in the EORTC study. The aim of our investigations was the detection of MRD at the end of induction therapy within the COALL studies which is different from the above studies. In the COALL studies, therapy starts with a 1 week DNR prephase (24 h infusion on day one) and i.th. MTX. Induction therapy consisted of 3 drugs over a period of 4 weeks (Prednisolone, Vincristine and Daunorubicin), asparaginase is given later in consolidation. At the end of induction therapy, bone marrow was obtained for cytomorphologic and molecular analysis. Patients and Methods: We investigated bone marrow samples from 76 patients. All patients were in morphologic remission at the end of induction therapy. For MRD analysis, DNA was isolated from bone marrow mononuclear cells. Clonal T-cell-receptor (TCR) or immunoglobulin gene (IgH) rearrangements were identified by PCR. Monoclonal products were either sequenced directly (TCR) or after excision from high resolution agarose gels. Subsequently patient-specific oligonucleotides for allele-specific PCR were generated. PCR analysis was performed with 1 μg DNA for each reaction within a semiquantitative matter. This method reached sensitivities down to 10 ^{- 5}. Results: Eighty-four percent of the analysed samples were MRD positive at the end of induction therapy. 20 out of 76 patient samples (26 %) were highly positive (≥ 10 ^{- 2}), 28 patients had levels of about 10 ^{- 3} (37 %), 16 had levels around 10 ^{- 4} (21 %) and 12 patients had no detectable residual cells (16 %). All analysed 15 T-ALL patients had detectable residual disease at this timepoint. Until now, 5/20 patients with very high MRD level at the end of induction therapy suffered a relapse. Discussion: Patients with very high MRD level at the end of induction therapy showed an elevated risk of relapse, but the predictive value is much poorer than for example in the BFM 90 MRD-study. We suggest, that a high MRD level at this timepoint results from a different induction therapy compared to the BFM 90 study. In the COALL studies asparaginase is given only after induction therapy to decrease the risk of thrombosis. We would like to conclude that this differences were compensated later during therapy as the event free survival of both studies is similar. In conclusion, an optimal information from MRD studies is strongly associated with the given therapy. Therefore we initiated an additional MRD time-point after the first chemotherapy block in consolidation.

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