AML: Biomarkers and Molecular Markers in Diagnosis and Prognosis: Multi-omic Applications for Disease Evolution and Response to Therapy
Die bearbeiteten Zusammenfassungen von Oncoletter basieren auf den Angaben in den Abstracts
- 61 Single-Cell Multiomics Unveils Venetoclax-Resistant Monocytic Differentiation and Immune Evasion in TP53 Mutant AML Clones
- 62 Influence of AML Differentiation State in Risk Stratification of Frontline Therapy with Hypomethylating Agents + Venetoclax in AML
- 63 Abundance of Relapse-Predictive Cells Can be Estimated at Diagnosis and Is Strongly Associated with Outcome in Pediatric AML
- 64 Deciphering the AML Niche: RNA Sequencing and Spatial Transcriptomics Reveal Diverse Transcriptomic Landscapes in Responders Vs. Non-Responders
- 65 Identification of Genomic Structural Variants (SVs) with Adverse Prognostic Significance in Normal-Karyotype (nk) Acute Myeloid Leukemia (AML) Patients
- 66 Single-Cell Multi-Omic Analysis of KMT2A-Rearranged Pediatric Acute Leukemia Clonal Evolution
Edward Ayoub, David Lehotzky, Li Li, et al.
61 Einzelzell-Multiomik deckt Venetoclax-resistente monozytäre Differenzierung und Immunevasion in TP53-mutierten AML-Klonen auf
Monozytäre Differenzierung und T-Zell-Erschöpfung mögliche als Resistenzmechanismen
Die akute myeloische Leukämie (AML) wird durch abnorme hämatopoetische Stamm- und Vorläuferzellen charakterisiert. TP53-Mutationen treten in 8-30 % der AML-Fälle auf und sind mit hohem Rückfallrisiko und schlechter Prognose verbunden. Die Autoren analysierten 52 Einzelzell-RNA-Sequenzierungsproben von 26 Patienten mit TP53-Mutationen und nutzten Einzelzell-DNA+Protein-Analyse sowie CyTOF bei 10 Proben von 5 Patienten. Dieser Ansatz ermöglichte uns, genomische, transkriptomische und proteomische Daten zu verbinden, um Resistenzmechanismen zu identifizieren.
Studienergebnisse
Die Analysen zeigten, dass TP53-mutierte Klone nach der Behandlung eine monozytäre Differenzierung als Fluchtmechanismus durchlaufen. Die Pseudotime-Analyse bestätigte diesen Mechanismus. Proteinprofile resistenter Zellen wiesen auf eine Hochregulierung anti-apoptotischer Mechanismen und Immunflucht hin. Unerwarteterweise fanden die Autoren TP53-Mutationen in Lymphozyten-Subpopulationen, was bisher nicht dokumentiert war. Diese Mutationen führten zur Erschöpfung der T-Zellen. Zudem wurden MYC und PLK4 als potenzielle Zielmoleküle identifiziert.
Fazit
Die Studie stellt eine Verbindung zwischen Genotyp und Phänotyp durch multizelluläres Profiling von TP53-mutierter AML her und zeigt laut den Studienautoren , dass monozytäre Differenzierung und T-Zell-Erschöpfung mögliche Resistenzmechanismen sind.
Curtis A. Lachowiez, Joshua F. Zeidner, Ashley M. Eckel, et al.
62 Einfluss des AML-Differenzierungsstatus auf die Risikostratifizierung der Frontline-Therapie mit hypomethylierenden Wirkstoffen + Venetoclax bei AML
Prognosemodelle, die sowohl die Genetik als auch den Differenzierungsstatus berücksichtigen, könnten präzisere Risikoabschätzungen und Behandlungsstrategien ermöglichen
Akute myeloische Leukämie (AML) mit monozytärer Differenzierung kann resistent gegen hypomethylierende Wirkstoffe plus Venetoclax (HMA+VEN) sein. Eine Studie untersuchte dies anhand von genetischen Mutationen und dem Differenzierungsstatus der AML bei Patienten. Die Beat-AML-Kohorte (N=228) zeigte, dass IDH1- und IDH2-mutierte Proben empfindlicher auf VEN reagierten, während monozytäre Genexpression mit einer verringerten Sensitivität verbunden war. Klinische Daten aus einer kohortierten Studie (N=144) bestätigten, dass monozytäre AML häufiger refraktär und mit einer höheren 30-Tage-Mortalität verbunden ist. Prognosemodelle, die sowohl die Genetik als auch den Differenzierungsstatus berücksichtigen, könnten präzisere Risikoabschätzungen und Behandlungsstrategien ermöglichen.
Mohammad Javad Najaf Panah, Alexandra McLean Stevens, Michael Krueger, et al.
63 Die Abundanz von rezidivprognostischen Zellen kann bei der Diagnose geschätzt werden und ist stark mit dem Ergebnis bei pädiatrischer AML assoziiert
Fünf Zelltypen identifiziert, deren Häufigkeit das EFS und OS bei pAML-Patienten vorhersagt und ihre Chemoresistenz in PDX-Modellen bestätigt
Die Risikobewertung für pädiatrische AML (pAML) entscheidet, ob Patienten nur Chemotherapie oder auch eine Stammzelltransplantation benötigen. Aktuelle Risikoalgorithmen nutzen zytomolekulare Merkmale (Zyto) und messbare Restkrankheit am Ende der Induktion 1 (EOI1 MRD). Dennoch haben 30 % der niedrig-Risiko-Patienten Rückfälle. Die Autoren haben Einzelzell-RNA-Sequenzierung (scRNA-seq) bei 13 pAML-Diagnose-Rezidiv-Paaren angewendet, um chemoresistente Zellen zu identifizieren.
Methoden
- Diagnose-Rezidiv-Paare wurden aus 6 lokalen Fällen und 7 Fällen der Children's Oncology Group (COG) gewonnen. 10K-15K Zellen wurden mit der Chromium-Plattform von 10X Genomics für scRNA-seq vorbereitet. Patientenderivierte Xenograft-Modelle (PDX) wurden mit Cytarabin oder Kochsalzlösung behandelt. Die Reste der menschlichen AML (hAML) wurden an Tag 8 quantifiziert.
Ergebnisse
- Die scRNA-seq-Daten wurden integriert und geclustert, wobei 90 Subklone identifiziert wurden. Fünf rezidivprognostische Subklone (R1-R5) wurden gefunden, deren Häufigkeit signifikant mit dem ereignisfreien Überleben (EFS) und Gesamtüberleben (OS) korreliert.
- Eine hohe T-Häufigkeit (über 7 %) war mit einem schlechteren 3-Jahres-OS verbunden. Die Kombination von T-Häufigkeit mit Zyto- und MRD-Risiko verbesserte die Ergebnisvorhersage erheblich.
- Um den Zusammenhang zwischen R-Subklonen und Chemoresistenz weiter zu untersuchen, behandelten die Autoren 8 PDX-Modelle mit Cytarabin.
- Die Modelle mit niedriger T-Häufigkeit (<3 %) reagierten signifikant besser auf die Behandlung.
- Zelltypen R2, R3 und R4 wurden in den Clustern der chemoresistenten Zellen identifiziert.
- Diese Zelltypen waren angereichert mit Genen wie OxPhos und MYC-Zielen. Retinoic X Receptor Alpha (RXRA) Targets waren im R5-Subklon herunterreguliert.
- Der Agonist Tamibarotin (Tami) reduzierte die Lebensfähigkeit von Zellen in vitro und verlängerte das Überleben von PDX.
Fazit
Die Autoren identifizierten fünf Zelltypen, deren Häufigkeit das EFS und OS bei pAML-Patienten vorhersagt und bestätigten ihre Chemoresistenz in PDX-Modellen. RXRA-Agonismus könnte eine Strategie sein, diese Zelltypen zu bekämpfen.
Makayla R Pardo, Dennis M Bonal, Seo-Ho Lee, et al.
64 Die Entschlüsselung der AML-Nische: RNA-Sequenzierung und räumliche Transkriptomik offenbaren unterschiedliche transkriptomische Landschaften bei Respondern und Non-Respondern
Neue RNA-seq- und ST-Tools bieten Möglichkeiten, molekulare Treiber der Chemoresistenz zu verstehen
Leukämische Stammzellen (LSC) verursachen laut den Studienautoren Rückfälle bei akuter myeloischer Leukämie (AML), da sie chemoresistent sind. Sie überleben in einer spezialisierten Knochenmark-Nische, deren Mechanismen unklar sind. Bisherige Studien wurden durch die RNA-Gewinnung aus entkalkten Knochenmarkbiopsien (cBMB) eingeschränkt.
Um dies genauer zu untersuchen, führten die Autoren RNA-Sequenzierung und räumliche Transkriptomik an cBMB und Knochenmarkaspiraten (BMA) vor und nach der 7+3 Induktionschemotherapie durch. Ihre Analysen zeigten verschiedene stromale Zellpopulationen, die mit dem Ansprechen auf die Behandlung korrelieren. Insbesondere wurde eine Hochregulierung osteo-mesenchymaler Gene bei Non-Respondern (NR) festgestellt.
Die Verwendung von RNA-seq-Daten ermöglichte die Identifizierung signifikanter genregulierter Unterschiede zwischen Respondern (R) und NR. Darüber hinaus zeigte die räumliche Transkriptomik unterschiedliche Stromalinien in R und NR nach der Behandlung. Ein robustes Stroma in R unterstützte eine Vielfalt hämatopoetischer Vorläuferzellen, während NR eine eingeschränkte Hämatopoese aufwiesen.
Fazit
Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass ein vielfältigeres Stroma in R zur Behandlungsresistenz beitragen könnte. Neue RNA-seq- und ST-Tools bieten laut den Studienautoren Möglichkeiten, molekulare Treiber der Chemoresistenz zu verstehen und zukünftige AML-Behandlungen zu verbessern.
Niccolò Bartalucci, Francesco Mannelli, Danilo Tarantino, et al.
65 Identifizierung von genomischen Strukturvarianten (SVs) mit negativer prognostischer Bedeutung bei Patienten mit normalem Karyotyp (nk) und akuter myeloischer Leukämie (AML)
HRSVs+ behalten ihre prognostische Bedeutung über verschiedene genomisch definierte AML-Kategorien hinweg
nkAML macht laut den Studienautoren 40 % aller AML aus. Obwohl nkAML-Patienten in günstige und mittlere Risikokategorien eingeteilt werden, sind die Ergebnisse sehr unterschiedlich und stellen eine Herausforderung dar, insbesondere hinsichtlich der Stammzelltransplantation (SCT).
Ziel: Verbesserung der ELN-basierten Prognose durch Charakterisierung genomischer SVs bei nkAML-Patienten mittels Long-Read Whole Genome Sequencing (WG-LRS).
Studiendesign
- 311 intensiv behandelte nkAML-Patienten wurden untersucht; 162 in einer Entdeckungskohorte (DC) und 149 in einer Validierungskohorte (VC). WG-LRS wurde mit einer GridION-Plattform durchgeführt.
Ergebnisse
- In der DC wurden 120 SVs identifiziert, von denen 38 negativ mit dem Gesamtüberleben (OS) assoziiert waren.
- Ein multivariables Modell isolierte 5 signifikante SVs für das OS. HRSV+ Patienten hatten kürzere Überlebenszeiten und höhere Rückfallraten, was durch die VC bestätigt wurde.
- Das erweiterte ELN-Modell mit HRSV+-Variable zeigte eine verbesserte Vorhersagekraft.
Fazit
Identifikation von 5 SVs, die zur Verfeinerung der ELN-Risikostratifizierung beitragen, inklusive NPM1+-Patienten. HRSVs+ behalten laut den Studienautoren ihre prognostische Bedeutung über verschiedene genomisch definierte AML-Kategorien hinweg.
Morgan Drucker, Dalia Dhingra, Mark Wunderlich, et al.
66 Einzelzell-Multi-Omic-Analyse der klonalen Entwicklung der KMT2A-veränderten pädiatrischen akuten Leukämie
Beziehungen zwischen genetischen Veränderungen und Transkriptionsregulation bei KMT2A-rearrangierten pädiatrischen Leukämien offenbart
Fortschritte im genetischen Verständnis pädiatrischer Leukämien haben laut den Studienautoren die Risikostratifizierung und Behandlung verbessert. Bei Kindern sind onkogene Fusionen oft die wichtigsten molekularen Faktoren. Insbesondere KMT2A-Rearrangements sind bei ALL und AML mit schlechten Prognosen verbunden. KMT2A-Fusionen werden häufig durch zytogenetische Analysen und RT-PCR nachgewiesen. Diese Methoden sind jedoch nicht in Massensequenzierungsplattformen integriert, was das Verständnis der klonalen Architektur einschränkt.
Groß angelegte DNA-Sequenzierungsstudien zeigen Unterschiede in der Mutationslandschaft zwischen pädiatrischer und erwachsener AML auf, was unterschiedliche klonale Evolutionen widerspiegelt. Einzelzellanalysen haben wichtige Transkriptionsveränderungen bei pädiatrischer Leukämie aufgezeigt, verbinden aber selten molekulare Profile und Genexpression auf Einzelzellebene.
Studiendesign
- Um dies zu untersuchen, entwickelten die Autoren ein Multi-omisches Amplikon-Panel, das KMT2A-Fusionsprodukte, somatische Ko-Mutationen und gezielte Genexpression nachweist. Dieses Panel deckt 197 Amplikone ab und kombiniert DNA- und RNA-Analysen.
Ergebnisse
- Die Tests an Zelllinien zeigten eine erfolgreiche Abgrenzung und deckten heterogene Expressionsniveaus innerhalb derselben Zelllinie auf.
- Die Einzelzell-DNA- und RNA-Sequenzierung an Patientenproben zeigte fusions- und genotypspezifische Veränderungen in der klonalen Architektur.
Fazit
Die Studie offenbart laut den Studienautoren die Beziehungen zwischen genetischen Veränderungen und Transkriptionsregulation bei KMT2A-rearrangierten pädiatrischen Leukämien.