Detectie van minimale of meetbare residuele ziekte (MRD) is een belangrijke voorspellende biomarker voor risico-evaluatie te verfijnen en het voorspellen van herval in acute myeloïde leukemie (AML). Deze uitgebreide richtlijnen en aanbevelingen met de best practices voor consistente en accurate identificatie en opsporing van MRD, kan steun bij het maken van effectieve AML behandelingsbeslissingen.
Antwoord criteria in acute myeloïde leukemie (AML) is onlangs hersteld, met de morfologische onderzoek gebruikt om te bepalen of de patiënten volledige verlossing (CR) hebben bereikt. Ongeveer zal de helft van de volwassen patiënten die meededen aan CR terugvallen binnen 12 maanden als gevolg van de uitgroei van residuele AML cellen in het beenmerg. De kwantificatie van deze resterende leukemie cellen, bekend als minimal of meetbare residuele ziekte (MRD), kunnen een robuuste biomarker voor de voorspelling van deze hervallen. Retrospectieve analyse van verschillende studies heeft bovendien aangetoond dat de aanwezigheid van MRD in het beenmerg van AML patiënten met slechte overleven correleert. Niet alleen is de totale leukemische bevolking, weerspiegeld door cellen herbergen een leukemie associated immuun-fenotype (LAIP), gekoppeld aan klinische resultaten, maar zo is de subpopulatie onvolwassen lage frequentie van leukemie stamcellen (LSC), die beide kunnen worden gecontroleerd door stroom cytometry MRD of MRD-achtige benaderingen. De beschikbaarheid van gevoelige tests waarmee detectie van residuele leukemie (stam) cellen op basis van specifieke ziekten of ziekte-geassocieerde functies (abnormale moleculaire merkers of afwijkende immunophenotypes) hebben drastisch verbeterde MRD beoordeling in AML. Echter, gezien de inherente heterogeniteit en de complexiteit van AML als een ziekte, methoden voor bemonstering van beenmerg en het uitvoeren van MRD en LSC analyse geharmoniseerd dienen te worden indien mogelijk. In dit manuscript beschrijven we een gedetailleerde methodologie voor voldoende beenmergaspiraat bemonstering, transport, verwerking voor optimale Multi-Color stroom cytometry beoordeling, en strategieën om te beoordelen MRD en LSC om hulp bij het therapeutische besluitvorming gating proeven voor AML patiënten.
Acute myeloïde leukemie (AML) is dat een maligniteit van het beenmerg gekenmerkt door gebreken in het programma van de rijping, met abnormale verspreiding en accumulatie van myeloïde voorlopercellen, remming van de normale Haematopoiese, en uiteindelijk het beenmerg falen . De ziekte is zeer heterogene met betrekking tot de morfologie, immunophenotype, cytogenetica, moleculaire aberraties en gen expressie handtekeningen, alsmede behandeling reactie en behandeling resultaat1,2. Huidige management omvat inductie chemotherapie met het streven naar volledige verlossing (CR), gevolgd door na verlossing behandeling, die wordt grotendeels gestuurd door de resultaten van moleculaire cytogenetische en immunophenotypic bestudeert en bestaat uit een verschillende cursussen van aanvullende chemotherapie of (autologe of allogene) stamcel transplantatie3. Ondanks de hoge kwijtschelding tarieven na intensieve chemotherapie van maximaal 90%, 5-jaars overleving bij volwassenen slechts ongeveer 30% – 40%, voornamelijk als gevolg van de ontwikkeling van is relapses die zijn meestal resistent tegen chemotherapie en daardoor zeer moeilijk te behandelen. Resultaten bij kinderen is beter, hoewel ongeveer eenderde ook terugvallen. Daarom, vroegtijdige opsporing van dreigende instorting vult een onvervulde medische noodzaak en kan begeleiden na verlossing therapie4.
Residuele ziekte na therapie de som van alle diagnose en na diagnose resistentie mechanismen/factoren weerspiegelen kan; Vandaar de meting mogelijk prognostische en instrumentale voor de begeleiding van de behandeling. De mogelijkheid van defining resterende ziekte (voorheen minimale residuele ziekte en nu bedoeld als meetbare residuele ziekte of MRD) ver beneden de morfologische criterium van 5% blast cellen verandert het landschap van risico-classification. Op dit moment zijn de twee methoden die veelal gebruikt voor het opsporen van MRD stroom cytometry- en moleculaire gebaseerde, de laatste wordt beoordeeld door reverse-transcriptase (RT-qPCR) PCR5 of, hoewel in een vroeg stadium, door de volgende generatie sequencing (NGS). Veel studies bij volwassenen ook zoals in kinderen reeds aangetoond dat verschillende MRD benaderingen in AML zowel na inductie en consolidatie therapie6,7, en een nieuwe definitie van de ziekte last (sterke prognostische informatie verstrekken superieur aan morfologische CR) ontstaat nu8. Dit suggereert dat MRD beoordeeld door stroom en/of moleculaire technieken moeten worden, en in feite al steeds, standaard in elke klinische proef in AML.
Dit manuscript bespreekt de gedetailleerde stroom cytometry procedure voor het verkrijgen van een nauwkeurig en reproduceerbaar immunophenotypic karakterisering van MRD in beenmerg monsters, met inbegrip van de bemonstering voor het beenmerg en procedures voorafgaand aan stroom cytometry verwerking. De beschikbaarheid van goede kwaliteit beenmerg monsters op de diagnose en opvolging is cruciaal voor het succes van deze meting over klinische sites en klinische proeven. In feite, zijn deze vooraf analytische overwegingen ook van vitaal belang voor moleculaire (PCR en NGS) MRD benaderingen. Voor immunophenotypic-karakterisatie van MRD, worden aberrantly uitgedrukt markeringen gecombineerd met normale myeloïde en voorlopercellen markers, identificeren een leukemie-geassocieerde immunophenotype (LAIP)9. MRD meet de resultante van vele factoren die beïnvloeden van respons op therapie, zoals leukemie intrinsieke of verworven resistentie, farmacodynamica en kinetiek van therapie, immuun toezicht en compliance. MRD is daarom een zeer sterke na diagnose prognostische parameter klinische resultaten wanneer dichotomized op een niveau van de licht-donkerscheiding bepaald door analyse van de karakteristiek van de ontvanger-operationele (ROC) zijn gekoppeld. Voor onze volwassen AML cohort van de HOVON 42a studie, de licht-donkerscheiding niveau is ingesteld op 0,1% van LAIP positieve cellen/total witte bloedcellen. Met behulp van dit criterium voor het bepalen van de status van positieve versus negatieve MRD, kan een groep van patiënten worden geïdentificeerd die een beduidend slechter herval incidentie, en de algehele instorting-vrije overleving6 hebben. Daarnaast beschrijven we de meting van onrijpe, resistente leukemie cellen met functies van de cel van de stam-achtige (de cellen van de stam van de CD34 + CD38-leukemie, of LSC), die een sterke voorspeller van patiënten uitkomst10biedt. Samen LAIP en LSC benadert vorm de stroom cytometrische MRD aanpak. De LAIP benadering is geschikt voor ongeveer 90% van de patiënten, terwijl de LSC aanpak kan worden toegepast in ongeveer 80% van de patiënten. Samen meer dan 95% van de patiënten kan worden geëvalueerd voor één parameter of beide.
Tot slot, deze publicatie geeft een gedetailleerde operationele beschrijving om te beoordelen MRD door stroom cytometry. Dit omvat: 1) harmonisatie en/of standaardisatie van beenmerg bemonsteringsprocedures, 2) monster transport begeleiding 3) gedetailleerde beschrijving van de detectie leukemische cellen met FACS met behulp van verschillende antilichaam panelen met inbegrip van eencellige buis benaderingen te karakteriseren de LSC, 4) opzet van de FACS machines voor gestandaardiseerde metingen, 5) analytische programma’s voor MRD metingen en 6) analytische programma’s voor het Certificatieschema opsporen.
Wij streven ernaar om te laten zien van alle facetten van de procedure met inbegrip van de bereiding van de monsters, aangezien die zelden wordt besproken, hoewel het een belangrijke kwestie voor de kwaliteit van het uiteindelijke resultaat. Het beenmerg aspiratie en biopsie zijn klinische procedures gebruikt om te evalueren van de hematopoietische cellen in het beenmerg. Deze worden uitgevoerd samen met een complete blood count (CBC) en bloed-uitstrijkje. De optimale methode voor het beenmerg aspiratie is cruciaal voor de accurate diagnose en opvolging voor MRD meting. Daarnaast moet een succesvolle beenmergaspiraat genoeg cellen voor het uitvoeren van de LAIP en LSC flow analyse (ten minste 10 miljoen levensvatbare cellen) bevatten. Hier beschrijven we de methode voor het uitvoeren van een beenmerg aspiratie en voorzien in richtsnoeren, die in adequate cel bemonstering (en beperken de mogelijkheden voor hemodilution uitmonden moeten) die nodig zijn voor een nauwkeurige diagnose en aanvullend onderzoek. Deze vooraf analytische overwegingen zijn eveneens van vitaal belang voor moleculaire (PCR en NGS) MRD benaderingen. Alle exemplaren voor immunophenotyping moeten bij voorkeur binnen de 24 uur van collectie worden verwerkt. Hoewel niet aan te bevelen, kunnen beenmerg en perifeer bloedmonsters nog steeds worden verwerkt en geanalyseerd wanneer maximaal 72 uur bij kamertemperatuur bewaard. Bovendien moeten alle handelingen met het materiaal worden uitgevoerd onder steriele condities, zodat cryopreservatie van steriele cellen voor later onderzoek/kwaliteitsbeoordeling enz.
Voldoende gegevens zijn beschikbaar die bewijzen voor MRD positiviteit wordt geassocieerd met slechte overleven, en daarom MRD beoordeling geduldige resultaten kan verbeteren door extra prognostische informatie waarop klinische beslissingen kunnen worden genomen. Een consistente en geharmoniseerde methode voor immuno-fenotypische beoordelingvan MRD is dus essentieel om uiteindelijk patiënt therapie. Dit is ook belangrijk bij het vergelijken van klinische studies in verschillende klinische sites, en kan uiteindelijk helpen in de klinische beslissing maken en serveren als een surrogaat klinisch eindpunt voor algehele overleving. De notie dat solide richtsnoeren voor nauwkeurige en consistente MRD metingen zijn gerechtvaardigd heeft geleid tot een gezamenlijke actie van het Europese netwerk voor leukemie (ELN) aan de richtlijnen van de stand van de techniek van het ontwerp. Dit uitgebreide document gepubliceerd eind-2017 zal worden, en zullen instrumentale voor vele studiegroepen en laboratoria vooruit.
Kritische stappen binnen het protocol
Een belangrijke en vaak onderbelicht aspect van MRD analyse is de impact van monster kwaliteit op de nauwkeurige bepaling van MRD. Dit is duidelijker wanneer materiaal worden vervoerd naar andere instituten in wereldwijde klinische tests moet, de extra operationele overwegingen die moeten worden genomen in deze instelling rekening gegeven. Om het risico van het vermengen van patiënt is informatie en tijdige levering van de monsters voldoende administratie cruciaal. Nogmaals, in dit stadium van het vervoer de juiste vormen en/of invoer in elektronische ziekenhuissystemen met duidelijke opdrachten van de gevraagde analyse is vereist. Overwegende het stadium therapie MRD bemonstering is ook cruciaal omdat het relevant kan zijn voor klinische besluitvorming (bijvoorbeeld na de tweede loop van de therapie) en moet daarom duidelijk worden omschreven. Het gebruik van mock gegevens (zoals bijvoorbeeld 1 januari per geboortejaar) verhoogt het risico van het vermengen van patiënten of analyses. Indien vereist door de wet, moet een alternatieve geanonimiseerde manier van identificatie worden gebruikt.
Alle exemplaren voor immunophenotyping moeten bij voorkeur binnen de 24 uur van collectie worden verwerkt. Hoewel niet aan te bevelen, kunnen beenmerg en perifeer bloedmonsters nog steeds worden verwerkt en geanalyseerd wanneer maximaal 72 uur bij kamertemperatuur bewaard. Daarnaast alle handlings met het materiaal kunnen best worden uitgevoerd onder steriele condities, zodat verdere cryopreservatie van cellen in de (lokale) biobanken relevant blijft: veel klinische studies hebben aanvullende analyses ter verdere onderzoeken leukemie cellen met betrekking tot moleculaire, immuno-fenotypische en functionele functies op een later tijdstip moet worden uitgevoerd. Details van biobanking zijn echter niet binnen de werkingssfeer van dit manuscript.
Met behulp van MRD als een diagnostisch hulpprogramma impliceert dat het een erkend laboratorium, niet alleen voor stroom cytometry, maar ook met betrekking tot de kwaliteitscontrole van MRD beoordeling moet. Hiervoor kunnen distribueren monsters aan specifieke referentielaboratoria of (her) analyseren van stroom bestanden met de MRD metingen door verwijzing teams.
Dit artikel beschrijft de belangrijkste acties uit het beenmerg aspirate collectie voor bepaling van MRD in klinische monsters – een volledig team van deskundigen met specifieke taken, verantwoordelijkheden, en met frequente mededeling vereisen voor effectief karakterisering en analyse. Aangezien elke taak cruciaal voor de procedure is, is het aanbevolen om het hebben van geluid logistiek met inbegrip van de protocollen bij elke laboratorium en voldoende personeel van de back-up die speciaal zijn opgeleid voor de taak. Bovendien, aangezien er zijn enkele relatief subjectieve stappen in een deel van de procedures (met name LAIP en LSC aberrant marker identificatie), is het essentieel hebben de discussies over het eindresultaat door het team, en het definitieve verslag gemachtigd door een team van toezichthouders. Huidige inspanningen zijn het nastreven van ontwikkeling van software die u zullen helpen de (LAIP en LSC) MRD analyse te standaardiseren.
Wijziging en probleemoplossing
Elk lab kan een eigen set van antilichamen die kan worden gebruikt voor het definiëren van de verschillende subpopulaties, hoewel met een gestandaardiseerde ruggengraat van markeringen essentieel voor vergelijkbare resultaten, is zoals uiteengezet in de richtsnoeren van de stand van de techniek ELN voor MRD metingen document hebben genoemde. Ongeacht de gekozen markers, er zijn enkele problemen die kunnen bemoeilijken de analyse van de resultaten en moeten in aanmerking worden genomen.
Beperkingen van de techniek
De identificatie van LAIP en LSC aberrant marker-expressie is eerst beoordeeld op de diagnose en trendmatige (tijdens en na de therapie) voor nauwkeurige karakterisering van het fenotype MRD. Terwijl meer dan 95% van de patiënten kan worden geëvalueerd via LAIP of LSC (of beide), nog sommige patiënten hebben geen gedefinieerde LAIPs of geen CD34 + CD38-LSCs presenteren met CD34 negatieve ontploffingen, of hebben een ontbrekende diagnose monster. In deze gevallen is het nog de moeite waard om te proberen en MRD meten met een panel van antilichamen zo breed als het aantal beschikbare cellen mogelijk maakt en selecteer vervolgens het meest betrouwbare (geven de sterkste onderscheid van leukemische cellen) LAIP. Gezien het feit dat een deel van de patiënten die uiteindelijk terugvallen niet volledig lijken op de diagnose immunophenotype, als gevolg van de heterogeniteit van AML ziekte, hoe dan ook een brede panel van antilichamen bij MRD meten wordt aanbevolen. De verschuivingen van deze immunophenotypic omvatten blast cellen en LSCs en is aangetoond dat het optreden tijdens therapie16 en de measureable ziekte kan worden gebaseerd op deze zogenaamde komende bevolking. Op dit moment echter, is niet vastgesteld of alle immunophenotypic subpopulatie tot ziekte herval leiden zal, en is daarom niet gebruikelijk om te rapporteren MRD op maat-therapie op basis van deze cellen in klinische proeven. Het is belangrijk op te merken dat het risico van ontbrekende LSC als gevolg van verschuivingen van de bevolking wordt verminderd door de aanpak van de ene buis waarin de belangrijkste bepalende aberrancy-markers in een stroom cytometry (PE) kanaal14 zijn.
Betekenis ten opzichte van bestaande methoden
De in dit protocol beschreven methode is afhankelijk van de definitie van een of meer LAIPs, welke cellen worden gevolgd tijdens therapie. Een nadeel van deze methode is dat het heeft onlangs aangetoond dat LAIP tijdens de therapie veranderen kunnen. Op deze manier die sommige aanstaande populaties met verschillende afwijkende markers kunnen worden gemist. Om te omzeilen dit, zou het beste zijn voor het meten van alle afwijkende markeerders in plaats van alleen die gevonden op diagnose. Dit zou vervolgens zijn vergelijkbaar met de “verschillend van normale” aanpak die wordt gebruikt door verschillende laboratoria17.
Toekomstige toepassingen
MRD heeft onlangs, extra aandacht voor nieuwe klinische proefopzet gekregen. In het tijdperk van gespecialiseerde behandelingsopties en gerichte medicamenteuze therapie, het gebruik van MRD als resultaat maatregel zal verminderen de tijd die nodig is om de klinische werkzaamheid van nieuwe behandelingen, uiteindelijk zodat snellere invoering van dringend therapeutische opties in de kliniek. Het belang van passende logistieke en praktische uitvoering van een geharmoniseerde MRD beoordeling zijn cruciaal voor toekomstige AML behandeling succes zoals de FDA onderzoekt momenteel de haalbaarheid van het gebruik van MRD als het eindpunt van een surrogaat in plaats van de totale overleving meet18.
The authors have nothing to disclose.
Dit onderzoek heeft al ondersteund door Nederlandse Cancer Society (ALPE 2013-6371) en Egbers foundation voor VONK. We danken de Nederlandse AML-MRD-werkgroep voor de samenwerking en vruchtbare discussies voor continue verbetering en standaardisatie van AML-MRD.
BD Biosciences | 120995496,060996589 and 013729 | FACS Canto II | |
BD Biosciences | 555360 | CD7 FITC | |
DAKO | F076701 | CD2 FITC | |
Sanquin | M1613 | CD36 FITC | |
BD Biosciences | 332778 | CD15 FITC | |
BD Biosciences | 335039 | CD45RA FITC | |
BD Biosciences | 345810 | CD56 PE | |
BD Biosciences | 337899 | CD22 PE | |
BD Biosciences | 345785 | CD14 PE | |
Miltenyi Biotec | 130-080-801 | CD133 PE | |
BD Biosciences | 562566 | Clec12a PE | |
BD Biosciences | 565568 | Tim-3 PE | |
BD Biosciences | 332774 | CD7 PE | |
BD Biosciences | 333142 | CD11b PE | |
BD Biosciences | 337899 | CD22 PE | |
BD Biosciences | 345810 | CD56 PE | |
BD Biosciences | 347222 | CD34 PERCP-CY5.5 | |
BD Biosciences | 558714 | CD123 PERCP-CY5.5 | |
Beckman Coulter | B49221 | CD117 PE-CY7 | |
BD Biosciences | 562854 | CD33 BV421 | |
BD Biosciences | 345791 | CD19 APC | |
BD Biosciences | 333143 | CD11b APC | |
BD Biosciences | 345800 | CD33 APC | |
BD Biosciences | 345807 | CD38 APC | |
BD Biosciences | 641411 | HLA-DR APC-H7 | |
BD Biosciences | 560532 | CD44 APC-H7 | |
BD Biosciences | 562596 | CD13 BV421 | |
BD Biosciences | 348811 | CD34 PE-CY7 | |
Beckman Coulter | A96416 | CD45 Krome Orange | |
BD Biosciences | 655873 | CD45 HV500c | |
BD Biosciences | 655051 | CST beads | |
BD Biosciences | 555899 | Pharm lysing solution | |
BD Biosciences | 644204 | Multicolor CompBeads | |
BD Biosciences | 655051 | CST beads | |
BD Biosciences | FACSDiva software | ||
Cytognos | Infinicyt | ||
Spherotech | Euroflow RCP-30-5a | ||
Sigma-Aldrich | Tuerk solution | ||
Spherotech | BCP-100-5 | Blank Calibration Particles Beads | |
HSA | |||
Azide | |||
ddH2O |