Individualizing therapy for acute leukemia

Show full item record

Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-3580-3
Title: Individualizing therapy for acute leukemia
Author: Kontro, Mika
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Medicine, Clinicum, Hematology Research Unit Helsinki
Helsinki University Hospital Cancer Center, Department of Hematology
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: Direct translation of cancer-specific genomic information into effective personalized therapies for acute leukemias has proven to be difficult. The aim of this study was to utilize novel tools for detailed characterization of genomic, transcriptomic, and functional aberrations in acute leukemia to gain understanding of disease pathology and guide individualized therapies. The main methods used were ex vivo drug sensitivity and resistance testing (DSRT), exome and transcriptome (RNA) sequencing, all of which were facilitated by extensive biobanking. In study I, we developed DSRT platform performed on primary leukemic cells ex vivo for identification of effective patient-specific drugs. Exome and RNA sequencing of serial samples were used for molecular characterization and to understand mechanisms of acquired resistance. Although AML samples exhibited unique DSRT profiles, responses could be clustered in five distinctive groups. Individualized treatment of refractory patients with DSRT-guided therapy resulted in meaningful clinical responses in 3/7 patients. In study II, we studied molecular drivers for relapsed T-cell acute lymphoblastic leukemia (T-ALL) and found novel STAT5B mutations. Functional studies demonstrated these mutations to enhance the transcriptional activity and to induce constitutive phosphorylation of STAT5B. The mutated blasts showed elevated BCL-XL expression and sensitivity to the pan-BCL-2 inhibitor navitoclax. Targeted sequencing revealed activating STAT5B mutations in 6/68 patients. In study III, we first evaluated ex vivo BCL-2 inhibitor sensitivity of AML cells, then we systematically assessed whether these responses correlated to specific mutations or gene expression signatures. BCL-2 inhibitor sensitivity associated with mutations in IDH1/IDH2 and WT1, as well as with aberrations in chromatin modifiers. Importantly, overexpression of a specific set of HOX genes predicted highly selective responses to BCL-2 inhibition. In study IV, we developed a national hematological biobank to allow researchers to access high-quality samples with accompanying clinical data. The samples from three collection time-points—diagnosis, potential remission, and relapse—are available. For this study, we evaluated the quality of stored samples and demonstrated that extracted DNA and RNA remain usable for demanding down-stream experiments.Uudet tutkimusmenetelmät ovat syventäneet ymmärrystä syövän syntymekanismeista, mutta valtaosaan löydetyistä mutaatiosta ei tunneta vielä kohdennettuja hoitoja. Esimerkiksi aikuisten yleisimmän leukemian, akuutin myelooisen leukemian (AML), hoito on perustunut samoihin lääkeainesiin 1970-luvulta lähtien. Väitöskirjatutkimuksen tavoitteena oli löytää yksilöllistettyjä hoitomuotoja sekä lääkevastetta ennakoivia tekijöitä akuuttiin leukemiaan sairastuneille potilaille. Menetelminä käytettiin hyväksi uuden sukupolven sekvensointimenetelmiä (eksomi- ja RNA-sekvensointi) sekä kehittämäämme suurikapasiteettista lääkeseulamenetelmää. Ensimmäisessä osatyössä osoitimme, että solusalpaajahoidolle vastaamatonta AML:aa sairastaville potilaille voidaan löytää tehoavia kohdennettuja edellä mainituin menetelmin. Lisäksi havaitsimme AML-potilaiden lääkevasteiden jakautuvan viiteen eri ryhmään. Tutkimustuloksia käytettiin seitsemän potilaan hoidossa, joista kolmella todettiin vastetta käytetylle hoidolle. Toisessa osatyössä selvitimme aiemmin kuvaamattoman STAT5B-mutaation merkitystä T-soluisessa akuutissa lymfaattisessa leukemiassa (T-ALL). Tulokset osoittivat näiden mutaatioiden johtavan STAT5B-proteiinin aktivoitumiseen ja lisäävän sen kohdegeenien kopioitumista. Etenkin ohjelmoitua solukuolemaa estävän BCL-XL:n ilmentyminen lisääntyi. Osoitimme todetun mutaation johtavan tautisolujen herkkyyteen laajakirjoiselle BCL2-estäjälle, navitoklaksille. STAT5B-mutaatioita löysimme yli kahdeksalta prosentilta T-ALL potilaista. Kolmannessa osatyössä selvitimme BCL2-estäjien vastetta ennakoivia tekijöitä AML-potilailla. Tutkimuksessa tunnistettiin useita uusia venetoklaksin herkkyyttä ennustavia tekijöitä AML:ssa. Keskeisenä löydöksenä havaittiin, että HOXA- ja HOXB-geenien ilmentyminen ennusti hoitovastetta, kun taas vähäinen HOX-ilmentyminen ennakoi resistenssiä. Lisäksi mutaatiot kromatiinia muuntelevissa geeneissä WT1, IDH1 ja IDH2 ennustivat herkkyyttä BCL2-estäjille. Viimeisessä osatyössä kuvaamme kehittämämme hematologisen biopankin, johon kerätään korkealaatuisa potilasnäytteitä ja kliinisiä tietoja hematologisen tutkimuksen edistämiseksi. Tässä väitöskirjatyössä osoitimme erilaisten uusien tutkimusmenetelmien yhdistämisen soveltuvan yksilöllisen hoidon suunnitteluun, uusien tautialaryhmien tunnistamiseen sekä hoitovastetta ennakoivien tekijöiden löytämiseen.
URI: URN:ISBN:978-951-51-3580-3
http://hdl.handle.net/10138/203375
Date: 2017-09-08
Subject:
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Files Size Format View

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record