Heidelberg – Fortschritt bei hochsensibler Methode für die maßgeschneiderte Leukämiebehandlung

Heidelberg / Metropolregion Rhein-Neckar

Die messbare Resterkrankung (MRD) ist eine wichtige Größe, um den Therapieerfolg bei einer Akuten myeloischen Leukämie (AML) bewerten und die weitere Behandlung patientenindividuell anpassen zu können. Eine entsprechende Diagnostik ist derzeit noch nicht flächendeckend verfügbar. Ein internationales Forscherteam unter Leitung von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Universitätsklinikums Carl Gustav Carus Dresden und am Nationalen Centrum für Tumorerkrankungen Dresden (NCT/UCC) hat nun ein schnelles, einfach umzusetzendes Verfahren für die MRD-Messung mittels Durchflusszytometrie entwickelt und an Proben von 246 AML-Erkrankten überprüft. Das Verfahren könnte die MRD-Diagnostik künftig für deutlich mehr Patientinnen und Patienten verfügbar machen und die standortübergreifende Vergleichbarkeit der Messergebnisse verbessern.

Analyse einer Knochenmarkprobe am Durchflusszytometer. © Uniklinikum Dresden/Marc Eisele

Die Akute myeloische Leukämie (AML) ist mit jährlich rund 4.100 Neuerkrankungen in Deutschland eine seltene Erkrankung, aber die häufigste Form akuter Leukämien im Erwachsenenalter. Nach einer initialen intensiven Chemotherapie sind bei rund 70 Prozent der Betroffenen zunächst keine Leukämiezellen mehr unter dem Mikroskop erkennbar. Ohne weitere Behandlung erleiden allerdings 50 Prozent dieser Patientinnen und Patienten einen Rückfall innerhalb der nächsten sechs Monate. Eine wichtige Größe, um das individuelle Rückfallrisiko abschätzen und die weitere Therapie entsprechend anpassen zu können, ist die so genannte messbare Resterkrankung (Measurable residual disease, MRD). Sie liegt vor, wenn sehr empfindliche Messverfahren wie die Durchflusszytometrie im Körper noch Leukämiezellen nachweisen können, obwohl die Therapie gut angeschlagen hat und mit lichtmikroskopischen Verfahren keine Leukämiezellen mehr nachgewiesen werden können.

Mittels Durchflusszytometrie können im Hochdurchsatzverfahren mehrere 100.000 Zellen innerhalb kurzer Zeit gleichzeitig auf mehrere Zelloberflächenmerkmale untersucht werden. Diese Methode ist im Gegensatz zu anderen Messverfahren bei nahezu allen AML-Erkrankten zur MRD-Messung anwendbar. Bislang fehlte jedoch ein schnelles, standardisiertes Verfahren, das die Diagnostik für die breite klinische Anwendung praktikabel und Messergebnisse zwischen verschiedenen Standorten vergleichbar macht. Ein Forscherteam unter Dresdner Leitung hat nun eine Methode entwickelt, mit der sich 32 krankheitsrelevante Antigenkombinationen auf Zellen in Knochenmarkproben in weniger als fünf Minuten analysieren und dokumentieren lassen.

PD Dr. Malte von Bonin, Co-Studienleiter von der Medizinischen Klinik I (MK I) des Dresdner Uniklinikums, betont: „Die schnelle Methode macht die MRD-Messung mittels Durchflusszytometrie im Vergleich zu bisherigen Ansätzen effizienter und erhöht Laborkapazitäten. So könnte die Diagnostik, die bislang deutschlandweit nur an wenigen großen Zentren erfolgt, an weiteren Häusern etabliert werden. Zugleich könnten Betroffene im Therapieverlauf engmaschiger mittels MRD-Diagnostik überwacht werden.“

Dr. Uta Oelschlägel, Co-Studienleiterin von der MKI des Dresdner Uniklinikums, erklärt: „Da bislang ein standardisiertes Verfahren für die durchflusszytometrische Messung der MRD fehlt, sind damit verbundene Studienergebnisse nur schwer auf andere Standorte übertragbar. Dies könnte sich mit der von uns entwickelten Methode künftig ändern, die nach einem klar definierten Regelwerk erfolgt und auch an anderen Häusern implementiert werden kann.“

Bei der Durchflusszytometrie wird Laserlicht zur Untersuchung von Zellen (z.B. aus Blut oder Knochenmark) eingesetzt, die sich in einem Flüssigkeitsstrom durch das Gerät bewegen. Bestimmte Zell-Merkmale können durch Fluoreszenzmarkierung sichtbar gemacht werden. Die in Dresden entwickelte Methode arbeitet mit der Färbung von acht Zelloberflächenmerkmalen, die das European LeukemiaNet (ELN) als wichtige MRD-Marker empfiehlt (CD34, CD13, CD7, CD33, CD56, CD117, HLA DR, CD45). Eine eigens programmierte Datenbank und Auswertepipeline ermöglicht die schnelle Analyse und Visualisierung der 32 relevanten Antigenmuster. Die Auswertung erfolgt in klar definierten und standardisierten Analyseschritten. Durchflusszytometer, die mit Fluoreszenzfarbstoffen arbeiten, sind an Universitätskliniken und in großen Diagnostiklaboren verfügbar. Für den Einsatz im Rahmen der Diagnostik der Akuten myeloischen und lymphatischen Leukämien bedarf es besonderer Expertise.

Die Aussagekraft der in Dresden entwickelten Methode überprüften die Forschenden an Proben von 246 AML-Patientinnen und -Patienten, die nach der initialen Chemotherapie und vor weiteren Therapieschritten im Behandlungsverlauf entnommen wurden. Als Referenz dienten 90 Proben von gesundem und leukämiefreiem Knochenmark. Die Betroffenen, bei denen eine messbare Resterkrankung nachgewiesen wurde, wiesen ein deutlich kürzeres Gesamtüberleben und ein höheres Rückfallrisiko auf (2-Jahres-Überlebenrate bei MRD-Negativität: 92 Prozent, bei MRD-Positivität: 63 Prozent). „Die prognostische Aussagekraft unserer MRD-Diagnostik für den weiteren Behandlungsverlauf war auch dann signifikant, wenn weitere wichtige Größen wie das Alter oder das genetische Risikoprofil der Leukämie in die Vorhersage-Modelle einbezogen wurden“, sagt Dr. Maximilian Röhnert, Erstautor der Studie von der MK I.

Prof. Martin Bornhäuser, Mitglied im Geschäftsführenden Direktorium des NCT/UCC, erläutert: „Wenn bei einem Patienten nach den ersten ein bis zwei Chemotherapiezyklen eine messbare Resterkrankung nachweisbar ist bzw. im Verlauf nicht verschwindet, kann das ein Faktor sein, bei dem man zu einer Stammzelltransplantation raten würde. Auch im weiteren Behandlungsverlauf und nach Abschluss der Therapie kann eine MRD-Diagnostik wichtige Anhaltspunkte dafür liefern, ob die Behandlung modifiziert werden sollte. Ideal wäre es, wenn eine MRD-Messung nach jedem größeren Behandlungsabschnitt und in der Nachsorge in regelmäßigen Abständen erfolgen könnte.“ Prof. Michael Albrecht, Medizinischer Vorstand des Universitätsklinikums Dresden, ergänzt: „Krebs ist eine sehr individuelle Erkrankung. Die personalisierte Onkologie zielt darauf ab, die Behandlung möglichst passgenau auf die jeweiligen biologischen Eigenschaften der Erkrankung zuzuschneiden. Die Fortschritte in der AML-Diagnostik sind ein wichtiger Schritt auf diesem Weg.“

Die neu entwickelte Methode ist bereits im Labor der Studienallianz Leukämie am Universitätsklinikum Dresden im Einsatz, wo jährlich rund 2.000 Proben aus zahlreichen deutschen Kliniken analysiert werden. Künftig könnte sie auch an weiteren Zentren mit entsprechenden Speziallaboren zum Einsatz kommen.

Veröffentlichung:

Röhnert, M.A., Kramer, M., Schadt, J. et al. Reproducible measurable residual disease detection by multiparametric flow cytometry in acute myeloid leukemia. Leukemia 36, 2208–2217 (2022). https://doi.org/10.1038/s41375-022-01647-5

Quelle: Nationale Centrum für Tumorerkrankungen Dresden (NCT/UCC)

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