Prognostiske faktorer ved molekylært målrettet kreftbehandling

Molekylært målrettet kreftbehandling benyttes i økende grad  og denne praksisen kan nødvendiggjøre fornyet gjennomgang av prognostiske faktorer. Denne artikkelen omtaler noen erfaringer ved akutt myelogen leukemi

Øystein Bruserud, MD PhD, professor emeritus, Institutt for Klinisk Medisin 2, Universitetet i Bergen 

Introduksjon

Målet for cytostatikabehandling av kreftsykdommer kan være sykdomsstabilisering eller helbredelse, og man vil ofte vektlegge prognostiske faktorer i forkant av behandlingsstart for å kunne ha en begrunnet mening om mulighetene for å lykkes med behandlingen. Slike faktorer kan også benyttes for å avgjøre hvor intensiv behandling man vil tilrå, for eksempel om man tilrår allogen stamcelletransplantasjon ved akutt myelogen leukemi (AML). Ofte kan de biologiske prognosefaktorer være ulike typer genetiske avvik i kreftcellene (1,2), i noen tilfeller vil man også vektlegge kliniske markører som for eksempel forutgående predisponerende sykdommer (2).

Molekylært målrettet behandling blir nå i økende grad brukt ved ulike kreftformer, og en rekke slike medikamenter er registret i Norge og dermed blitt tilgjengelige for klinisk bruk (3). Man har ved mange kreftformer kartlagt prognostiske parametere som gjerne er assosiert med aggressiviteten i sykdommen eller knyttet til resistensmekanismer mot medikamentell behandling. Disse tradisjonelle og mer generelle resi­stensmekanismene er i vesentlig grad kartlagt med utgangspunkt i den tradisjonelle cytostatikabehandlingen (4). Det vil ikke være uventet om man ved bruk av spesifikk molekylært målrettet behandling i tillegg vil ha mer spesifikke resistensmekanismer/prognosemarkører som er knyttet til regulering og funksjon av det spesifikke målproteinet. I denne artikkelen vil vi bruke sykdommen AML som et eksempel på at dette er tilfelle. 

Prognostiske faktorer ved cellegiftbehandlet akutt myelogen leukemi

AML er en aggressiv sykdom som kjennetegnes ved infiltrasjon av maligne celler i beinmargen (1). Sykdommen forekommer i alle aldre men spesielt etter 50 års alder. Leukemicellene er kjennetegnet ved økt overlevelse, rask og ukontrollert proliferasjon og en hemmet celle­differensiering sammenlignet med normale celler. Selv om differensieringen er hemmet kan AML-cellene likevel vise begrensede tegn til modning for eksempel i form av morfologiske trekk eller uttrykk av enkelte molekylære markører forbundet med differensiering i retning granulocytter, monocytter eller erytrocytter. Akutt promyelocytt-leukemi (APL) er en ­variant av AML som krever helt spesiell håndtering; i denne artikkelen blir kun omtalt de andre ikke-APL variantene av AML og man bruker begrepet AML som en betegnelse for disse ikke-APL formene av sykdommen. 

AML kan helbredes med intensiv cytostatikabehandling eventuelt kombinert med allogen stamcelle­transplantasjon. Mulighetene for helbredelse varierer og kan vurderes på grunnlag av definerte prognostiske faktorer. Disse faktorene synes å ha en generell betydning i forhold til cytostatika-følsomhet og kan benyttes selv om pasientene blir behandlet med ulike cytostatikaregimer (2). Blant de best etablerte prognostiske faktorene er grunnleggende bio­logiske egenskaper ved kreftcellene, først og fremst definerte kromosom­avvik og molekylære ­genetiske avvik. For eksempel er NPM1 mutasjoner ­assosiert med relativt gode mulig­heter for helbredelse ved AML, mens kromosomavvik som rammer kromosom 5, komplekse kromosomavvik og mutasjoner i TP53 genet er assosiert med behandlingsresistens og reduserte muligheter for helbredelse. Det morfologiske bildet med eventuelle tegn til begynnende differensiering av AML cellene har imidlertid vist seg uten vesentlig prognostisk betydning ved konvensjonell cytostatikabehandling (1,2). 

Klassifisering av ulike prognostiske faktorer ved venetoklaks-behandling spesifikt blokkerer det antiapoptotiske målmolekylet Bcl-2

I en nylig undersøkelse av prognostiske markører ved AML basert på genekspresjonsprofiler beskrev man to typer prognostiske markører (5). Den første typen var assosiert med sensitivitet for en rekke antileukemiske medikamenter, og disse markørene dannet dermed en profil som var felles for ulike terapier. Den andre typen syntes mer spesifikke, og for Bcl-2 hemmeren venetoklaks fant man derfor en markørprofil som var ulikt andre behandlinger og inkluderte uttrykk av monocyttmarkører som tegn på resistens mot Bcl-2 inhibering. 

Mange ulike resistensmekanismer mot cytotksisk behandling har blitt beskrevet ved ulike kreftsykdommer, også AML (Figur 1). Markører for behandlingsresistens har også blitt undersøkt i kliniske studier av eldre AML pasienter som får stabiliserende kombinasjonsbehandling med ­venetoklaks og metylerings­hemmeren azacitidin (6-17):

• Også ved denne kombinasjonsbehandlingen var mutasjoner i NPM1 genet assosiert med kjemosensitivitet, mens ­behandlingsresistens var ­assosiert med at pasientene hadde TP53 mutasjon, Flt3 ­mutasjon eller komplekse kromosomavvik i leukemicellene (6-9). Dette er genetiske avvik som er velkjente ved AML, og deres prognostiske kraft ved kombinasjonsbehandling med venetoklaks pluss azacitidin tilsvarer slik man ser ved konvensjonell intensiv cytostatikaterapi for AML (2). Disse faktorene synes altså mer generelle.
• Imidlertid fant man også at tegn til monocytt-differensiering av AML cellene var assosiert med behandlingsresistens (10,11); dette er i motsetning til tidligere studier med konvensjonell cytostatikaterapi der tegn til differensiering i beste fall må sies å ha en svært begrenset eller tilnærmet ingen prognostisk kraft (12,13). Seinere studier antyder at erytroid og megakaryocyttisk differensiering også er assosiert med resistens mot venetoklaks-basert AML ­terapi. Årsaken til kjemo­resistensen er at i disse differensierte cellene har Bcl-2 en redusert betydning som antiapoptotisk signal mens andre medlemmer av Bcl-2 familien er langt viktigere både i mono­cyttære (Mcl-1 er viktigst) (10,14,15) og erytroide/megakaryocyttære celler (Bcl-XL er viktigst) (16). Når man da bruker en spesifikk Bcl-2 hemmer i behandlingen ser man derfor en klinisk resistens mot medikamentet i mer differensierte celler ettersom målmolekylet Bcl-2 da har en mindre framtredende biologisk funksjon.
• Resistens ved monocyttær differensiering synes også å forekomme ved hemming av CDK2/4/6 (17); hemming av transkripsjonsfaktoren BET4 er derimot mest effektivt ved monocyttær differensiering mens man har redusert effekt i umodne/udifferensierte AML celler (17). 

Molekylært målrettet behandling vil trolig i tillegg til de konvensjonelle generelle markørene ha medikament-spesifikke prognostiske markører

De fleste av dagens prognostiske markører ved AML er basert på genetiske markører i form av kromosomavvik (manglende eller for mange kromosomer, delesjoner, multiple kromosomavvik) eller mutasjoner som påvises ved molekylær-genetiske metoder (Figur 2) (1,2). Erfaringene med Bcl-2 hemmeren venetoklaks viser at ved molekylært målrettet behandling, i dette tilfellet mot det antiapoptotiske og metabolisme-regulerende molekylet Bcl-2, vil proteinanalyser kunne identifisere viktige tillegsmarkører (Figur 2) (16,17). Dette er egentlig ikke uventet; når man har en behandling målrettet mot et spesifikt protein er det rimelig at effekten av slik mål­rettet behandling i tillegg til generelle resistensmekanismene vil bli påvirket av målproteinets mengde og/eller den molekylære cellebiologiske sammen­hengen proteinet fungerer i hos den enkelte pasient.

Man kan i dag kartlegge kreft­cellenes proteinprofiler ved å måle tusenvis av cellens proteiner med proteomikk-teknikker, og man kan i tillegg til kvantitering kartlegge i hvor stor grad proteiners funksjoner er regulert gjennom modifisering med såkalt posttranskripsjonell binding av ulike tilleggsmolekyler etter at proteinkjeden er syntetisert (18-21). Dette skjer ved at proteinkjeden påkobles ulike tilleggskomponenter som for eksempel fosfat, metyl eller acetylgrupper som blir viktige for å regulere proteinenes funksjon. Slike proteomiske teknikker kan derfor benyttes for å identifisere nye biomarkører og dermed kartlegge det molekylære nettverket som regulerer og påvirker målmolekylets funksjoner hos den enkelte pasients kreftceller. Det er ikke urimelig at slike spesifikke protein-markører vil bli et viktig tillegg til de generelle resistensmarkørene når man i økende grad nå benytter molekylært målrettet kreftbehandling. 

Konklusjon 

Molekylært målrettet terapi blir nå benyttet i økende grad i den medisinske kreftbehandlingen. De ­tradisjonelle resistensmekanismene og prognostiske faktorene er i hovedsak kartlagt med utgangspunkt i ­tradisjonell cellegiftbehandling (Figur 2). Mange av disse etablerte faktorene kan fortsatt være gyldige også ved molekylært målrettet ­behandling. Det vil likevel trolig være nødvendig med en fornyet og utvidet gjennomgang av de prognostiske parameterne ved bruk av målrettet behandling. For den målrettede behandlingen kan man da identifisere nye prognostiske eller prediktive faktorer på grunnlag av forskjeller mellom pasienter for eksempel i nivået/modifisering av målproteinet eller ulikheter i den cellebiologiske sammenhengen som målproteinet fungerer i. Bruken av Bcl-2 hemmeren venetoklaks ved AML er et eksempel på dette. 

---

Referanser

1. Arber DA, Orazi A, Hasserjian RP et al. Blood. 2022;140(11):1200-28. 
2. Döhner H, Wei AH, Appelbaum FR et al. Diagnosis and management of AML in adults: 2022 recommendations from an international expert panel on behalf of the ELN. Blood. 2022;140(12):1345-77. 
3. Dahl O, Bruserud Ø. Signalhemmere. Side 299-413 i Medikamenter mot kreft Cytostatikaboken, 9. utgave. Onkologisk avdeling, Haukeland Universitetssykehus, 2023.
4. Bruserud Ø, Dahl O. Kreftcellebiologi: Mekanismer for resistent sykdom. Side 44-52 i Medikamenter mot kreft Cytostatikaboken, 9. utgave. Onkologisk avdeling, Haukeland Universitetssykehus, 2023.
5. White BS, Khan SA, Mason MJ et al. Bayesian multi-source regression and monocyte-associated gene expression predict BCL-2 inhibitor resistance in acute myeloid leukemia. NPJ Precis Oncol. 2021;5(1):71. 
6. Gangat N, Johnson I, McCullough K et al. Molecular predictors of response to venetoklaks plus hypomethylating agent in treatment-naïve acute myeloid leukemia. Haematologica. 2022;107(10):2501-5. 
7. DiNardo CD, Tiong IS, Quaglieri A et al. Molecular patterns of response and treatment failure after frontline venetoclax combinations in older patients with AML. Blood. 2020;135(11):791-803. 
8. Aldoss I, Yang D, Pillai R et al. Association of leukemia genetics with response to venetoclax and hypomethylating agents in relapsed/refractory acute myeloid leukemia. Am J Hematol. 2019;94(10):E253-5. 
9. Tiong IS, Dillon R, Ivey A et al. Venetoclax induces rapid elimination of NPM1 mutant measurable residual disease in combination with low-intensity chemotherapy in acute myeloid leukaemia. Br J Haematol. 2021;192(6):1026-30. 
10. Pei S, Pollyea DA, Gustafson A et al. Monocytic Subclones Confer Resistance to Venetoclax-Based Therapy in Patients with Acute Myeloid Leukemia. Cancer Discov. 2020;10(4):536-51. 
11. Cherry EM, Abbott D, Amaya M et al. Venetoclax and azacitidine compared with induction chemotherapy for newly diagnosed patients with acute myeloid leukemia. Blood Adv. 2021;5(24):5565-73. 
12. Canaani J, Beohou E, Labopin M et al. Impact of FAB classification on predicting outcome in acute myeloid leukemia, not otherwise specified, patients undergoing allogeneic stem cell transplantation in CR1: An analysis of 1690 patients from the acute leukemia working party of EBMT. Am J Hematol. 2017;92(4):344-50. 
13. Walter RB, Othus M, Burnett AK et al. Significance of FAB subclassification of “acute myeloid leukemia, NOS” in the 2008 WHO classification: analysis of 5848 newly diagnosed patients. Blood. 2013;121(13):2424-31.
14. Kuusanmäki H, Leppä AM, Pölönen P et al. Phenotype-based drug screening reveals association between venetoclax response and differentiation stage in acute myeloid leukemia. Haematologica. 2020;105(3):708-20. 
15. Pollyea DA, Stevens BM, Jones CL et al. Venetoclax with azacitidine disrupts energy metabolism and targets leukemia stem cells in patients with acute myeloid leukemia. Nat Med. 2018;24(12):1859-66. 
16. Kuusanmäki H, Dufva O, Vähä-Koskela M et al. Erythroid/megakaryocytic differentiation confers BCL-XL dependency and venetoclax resistance in acute myeloid leukemia. Blood. 2023;141(13):1610-25. 
17. Romine KA, Nechiporuk T, Bottomly D et al. Monocytic differentiation and AHR signaling as Primary Nodes of BET Inhibitor Response in Acute Myeloid Leukemia. Blood Cancer Discov. 2021;2(5):518-31.
18. Hernandez-Valladares M, Bruserud Ø, Selheim F. The Implementation of Mass Spectrometry-Based Proteomics Workflows in Clinical Routines of Acute Myeloid Leukemia: Applicability and Perspectives. Int J Mol Sci. 2020;21(18):6830. 
19. Hernandez-Valladares M, Vaudel M, Selheim F et al. Proteogenomics approaches for studying cancer biology and their potential in the identification of acute myeloid leukemia biomarkers. Expert Rev Proteomics. 2017;14(8):649-63. 
20. Selheim F, Aasebø E, Bruserud Ø et al. High Mitochondrial Protein Expression as a Potential Predictor of Relapse Risk in Acute Myeloid Leukemia Patients with the Monocytic FAB Subtypes M4 and M5. Cancers (Basel). 2023;16(1):8. 
21. Aasebø E, Berven FS, Bartaula-Brevik S et al. Proteome and Phosphoproteome Changes Associated with Prognosis in Acute Myeloid Leukemia. Cancers (Basel). 2020;12(3):709.