Expression of CD10 on minimal residual cells in children with B-cell precursor acute leukemia

(1)

Praca oryginalna/Original research article

Ekspresja CD10 na minimalnych komórkach resztkowych u dzieci z ostr ą bia łaczką

limfoblastyczn ą B-komórkow ą

Expression of CD10 on minimal residual cells in children with B-cell precursor acute leukemia

Joanna Włodek *, Karolina Bukowska-Strakova, Anna Pituch-Noworolska, Walentyna Balwierz, Marta Surman

KatedraImmunologiiKlinicznejiTransplantologiiUJCMKlinikaOnkologiiiHematologiiDzięcięcej,Kraków,Polska

informacje o artykule

Historiaartykułu:

Otrzymano:10.10.2016 Zaakceptowano:14.04.2017 Dostępneonline:27.05.2017

Słowakluczowe:

minimalnachorobaresztkowa

ostrabiałaczkalimfoblastyczna

cytometriiprzepływowa

terapiaprednizonem

ekspresjaCD10

Keywords:

Minimalresidualdisease

Acutelymphoblasticleukemia

Flowcytometry

Prednisonetherapy

CD10expression

abstract

Background:The mostcommon childhoodmalignancy is B-cell precursoracute leukemia(BCP-ALL).Leukemiccellsremaininginthepatient'sbonemarrowduringtreatment are the major cause ofrelapse; therefore, minimal residual disease monitoring(MRD) duringtheinductiontherapyispredictingfactoroftreatmentoutcome.Multicolorﬂow cytometry(MFC)isthecommonlyusedtechniqueduringfollow-upofleukemiainbone marrow.Materialsandmethods:MRDwasassessedbyMFCin44patientswithBCP-ALL fromtheOncologyandHematologyDepartment,Children'sUniversityHospitalinKrakow diagnosedbetween2011and2013.Thelevelofresidualleukemiccellsandthequalityof antigen expressionwas assessed on leukemic cell on diagnosis day and 15th day of inductionchemotherapy.Six-colorpanelofmonoclonalantibodieswasused.Toachieve expectedsensitivityofthemethod(10-4),atleast300.000nucleatedcellswerecollected.

Results: CD10expressionwaschangedinresidualleukemiccellsofmostpatientsonday 15oftreatment,incomparisontoday0.ThemostsignificantdecreaseofCD10expres- sionoccursinstandardriskgroup.CD10leveliscorrelatedwiththelevelofblastsinday 15,whichisthemostsignificantinhigh-risk group.Thepatients,inwhomthelevelof CD10 expression increases during treatment, were statistically significantly associated withworseresponse totherapy.Conclusions: The immunophenotypicshiftsat day15 wereobserved inmost patients.Not onlyare the quantitativeMRD resultsimportant, butalsoqualitativechangesofimmunophenotypeofresidualleukemiccellsmightbring additionalclinicalinformation.

*Adresdokorespondencji:InstytutpediatriiKatedraImmunologiiKlinicznejiTransplantologiiUJCMKlinikaOnkologiiiHematologii Dzięcięcej,ul.Wielicka265,30-663Kraków,Polska.Tel.:+4812658-20-11.

Adresemail:joanna.wlodek@doctoral.uj.edu.pl(J.Włodek).

ContentslistsavailableatScienceDirect

Acta Haematologica Polonica

journal homepage:www.elsevier.com/locate/achaem

http://dx.doi.org/10.1016/j.achaem.2017.04.002

zo.o.Allrightsreserved.

(2)

Wprowadzenie

Ostra białaczka limfoblastyczna (ALL; acute lymphoblastic leukemia) jestnajczęstszym nowotworemwieku dziecięcego (ok. 85% wszystkich nowotworów u dzieci). Najwyższą zachorowalność na ALL obserwuje się w przedziale wieko- wymod 2do5lat. Wprzebiegu tejchoroby obserwujesię zaburzoną proliferacjęoraz akumulacjęlimfoblastów, które lokalizują się w szpiku kostnym, krwi obwodowej oraz węzłach chłonnych. Najczęstszy podtyp ostrej białaczki limfoblastycznejstanowibiałaczkazprekursorowychkomó- rekB (BCP-ALL;B-cellprekursoracuteleukemia),któracharak- teryzuje się proliferacją limfoblastów zatrzymanych na wczesnymetapiedojrzewania.Najpowszechniejsząprzyczy- ną niepowodzenia terapii przeciwnowotworowej u pacjen- tówpediatrycznychzALLjestwystąpieniewznowy.Pojawia sięonau około15–20%pacjentów, cowynosi około 0,7 na 100000dzieciw Europie.Przyużyciukombinacjiintensyw- nej chemioterapii, radioterapii czy allogenicznego prze- szczepu szpiku kostnego możliwe jest wyleczenie ponad 80% pacjentów, jednakże w niektórych przypadkach komórki białaczkowe pozostają w szpiku kostnym pacjen- tówpomimo zastosowanegoleczenia,powodującwystąpie- nie wznowy. Z tego powodu bardzo istotną rolę odgrywa prawidłowai rzetelna diagnostykana początkowym etapie leczenia,atakżemonitorowanieminimalnejchorobyreszt- kowej[1–6].

Minimalna choroba resztkowa (MRD; minimal residua disease) określa ilość komórek białaczkowych, które prze- trwałyprocesleczeniachemioterapeutycznego upacjentów w fazie remisji, a ich wykrycie możliwe jest jedynie przy użyciuzaawansowanychtechniklaboratoryjnych,takichjak cytometria przepływowa czy reakcja łańcuchowa polime- razy. MRD jest główną przyczyną występowania wznowy, aryzykojejwystąpieniajestszacowanewłaśnienapodsta- wie poziomu minimalnej choroby resztkowej. Ocena MRD stanowi także jeden z czynników, na podstawie których dokonujesięklasyﬁkacjipacjentówdoposzczególnychgrup ryzyka: standardowego, pośredniego lub wysokiego. Grupa ryzykajestklinicznąocenązawansowaniachoroby[7–10].

Współczesnemetodydiagnostykilaboratoryjnejwzakre- sie ostrych białaczek dotyczą ocenycytologicznej komórek krwiobwodowejiszpikukostnego,zaburzeńgenetycznych, enzymówi związków chemicznych w komórkachblastycz- nych,atakżeokreśleniaimmunofenotypukomórekbiałacz- kowych z wykorzystaniem cytometrii przepływowej. Obec- niecytometriaprzepływowajestrutynowowykorzystywana w diagnostyce chorób hematologicznych. Służy między innymi do różnicowania stadiów dojrzewania komórek, monitorowaniapostępówleczeniaorazstwierdzeniaremisji choroby, a także oceny i kontroli minimalnej choroby resztkowej. Klasyﬁkacja immunologiczna ostrych białaczek napodstawieimmunofenotypujestmożliwadziękiokreślo- nym determinantom antygenowym, które są charaktery- styczne dla poszczególnych etapów dojrzewania komórek danej linii. Analiza immunofenotypu komórek prawidłowo różnicujących sięoraz komórek białaczkowych pozwala na określenie na jakim etapie różnicowania i dojrzewania zatrzymały się niekontrolowanie proliferujące komórki.

Ekspresja poszczególnych antygenów powierzchniowych icytoplazmatycznych możesięzmieniaćwtrakcieleczenia [11–14].

Glikokortykosteroidystosowanesąjakojednezpierwszy leków w czasie terapii u pacjentów z ostrą białaczką limfoblastyczną,stanowiącjejistotnyelement.Wykorzysty- wane jest ich działanie limfocytolityczne oraz hamowanie procesów podziałowych w limfocytach. Zostało udowod- nione,żezmianapoziomuekspresjiposzczególnychantyge- nówmożewystępowaćnawetwpoczątkowymetapielecze- nia u pacjentów z ostrą białaczką limfoblastyczną wywo- dzącą się z komórek B. Zmiany w immunofenotypie komórek w trakcie chemioterapii u pacjentów z białaczką B- komórkowąmogąrównież odzwierciedlaćwrażliwośćna zastosowaneleczenie[15–18].

CD10 jestantygenemcharakterystycznym dla niedojrza- łych limfocytów B, równocześnie stanowiąc marker ostrej białaczki limfoblastycznej typu „common” [19]. Badania prowadzone wostatnich latach[18]wykazaływpływlecze- niaprednizonemnamodulacjęekspresjiCD10.Co ciekawe, stopień modulacji immunofenotypu in vitro koreluje z klinicznąodpowiedziąnaprednizon(ocenionąnapodsta- wiebadaniamorfologicznegokrwiiobwodowejwdniu8che- mioterapii). Wykazano, że modulacja CD10, a dokładnie spadek poziomu ekspresji tego antygenu, jest znacząco niższyw grupie pacjentówze złą odpowiedzią naleczenie prednizonem (PPR; prednisone poor response, >1000komórek białaczkowych we krwi obwodowej po 8 dniach leczenia) w porównaniu z grupą pacjentów prezentujących dobrą odpowiedz na leczenie prednizonem (PGR; prednisone good response,<1000komórekbiałaczkowychwekrwiobwodowej po8dniachleczenia).

Materiały i metody

Grupę badaną stanowiło 44 pacjentów oddziału Onkologii iHematologiiUniwersyteckiego SzpitalaDziecięcegowKra- kowie, u których w latach 2011–2013 zdiagnozowano ostrą białaczkę limfoblastyczną pochodzącą z komórek B i w czasie leczenia stosowany był prednizon przez okres 8 dni. U pacjentów monitorowano minimalną chorobę resztkową (MRD> 0,01% w dniu15 leczenia)z wykorzystaniem cytometru przepływowego. Poziom resztkowych ko- mórek białaczkowych, a także ekspresja antygenów, wyra- żona jako średnia intensywność ﬂuorescencji (MFI; mean ﬂuorescenceintensity)byłaoceniananakomórkachbiałaczko- wych w dniu diagnozy oraz w dniu 15. zastosowanego leczenia chemioterapeutycznego. W trakcie analizy wyko- rzystywanybyłsześciokolorowypanelprzeciwciałmonoklo- nalnych.Abyuzyskaćoczekiwanąwrażliwośćmetody(10-4), analizowanozbiórskładającysięz300000komórekjądrza- stych.

Wyniki

Szpik kostny pobierany był odpacjentóww dniudiagnozy (dzień 0) oraz w 15. dniu leczenia. Nie zaobserwowano różnić w poziomie ekspresji CD10 (wyrażonym jako MFI)

(3)

pomiędzy grupą standardowego, pośredniego i wysokiego ryzykaw dniuzerowym (początek leczenia)(Ryc. 1). Zaob- serwowano różnicę w poziomie ekspresji CD10 w dniu 15 w zależności od grupy ryzyka (Ryc. 2). Zmiana poziomu ekspresji CD10 w dniu zerowym w stosunku do dnia piętnastego była najbardziej znacząca w grupie standardo- wegoryzyka(Ryc.3).

Aby ocenić stopień zmiany poziomu ekspresji CD10 po zastosowaniu prednizonu (podanie przez 8 dni), pacjenci zostali podzieleni na dwie grupy, pod względem stosunku poziomuekspresji CD10wyrażonegojakoMFIw dniuzerowym i dniu piętnastym. W grupie pacjentów, u których stosunek ten wynosił mniej niż 1, nie zaobserwowano znaczącychróżnicw odpowiedzinaprednizon.Wprzypad- ku pacjentów, u których stosunek wynosił więcej niż 1, zaobserwowano znacząco lepszą odpowiedź na prednizon (Ryc.4).

W trakcie leczenia najczęściej obserwuje się spadek poziomu ekspresji CD10 (Ryc. 5.1). W niektórych przypadkach poziomekspresji pozostaje niezmienny(Ryc. 5.2) lub wzrastawstosunkudodniazerowego(Ryc.5.3).Występuje istotnastatystyczniekorelacja(Ryc.6)pomiędzypoziomem MRDw dniu15oraz poziomemekspresji CD10wyrażonym jako MFI. Dalsza analiza wskazuje jednak, iż zależność ta zachodziwnajwiększymstopniuwgrupiewysokiegoryzyka (Ryc.7).

Omówienie

Analiza przedstawionych wyników wskazała, że w dniu diagnozy nie występowały istotne różnice w poziomie Ryc.1–PoziomekspresjiCD10wdniuzerowym

wzależnościodgrupyryzyka:standardowego(SR), pośredniego(IR)iwysokiego(HR)

Fig.1–ThelevelofCD10expressionatday0instandardrisk (SR),intermediate(IR)risk,andhigh-risk(HR)groups

Ryc.2–PoziomekspresjiCD10wdniupiętnastym wzależnościodgrupyryzyka:standardowego(SR), pośredniego(IR)iwysokiego(HR)

Fig.2–ThelevelofCD10expressionatday15instandardrisk (SR),intermediate(IR)risk,andhigh-risk(HR)groups

Ryc.3–StosunekekspresjiCD10wdniuzerowymidniu piętnastymwzależnościodgrupyryzyka:standardowego (SR),pośredniego(IR)iwysokiego(HR)

Fig.3–RatioofCD10expressionatday0and15instandard risk(SR),intermediate(IR)risk,andhigh-risk(HR)groups

Ryc.4–Rozróżnieniepacjentównadwiegrupy:dobrze(GR;

goodresponse)iźle(BR;badresponse)odpowiadającychna zastosowaneleczenieprednizonemzuwzględnieniem stosunkuekspresjiCD10wdniu0i15

Fig.4–Twogroups:GR–goodresponsetoprednisoneandBR– badresponsetoprednisone(withratioofCD10expression betweenday0and15)

(4)

ekspresji CD10, wyrażonej jako MFI pomiędzy grupami ryzyka: niskiego, pośredniego i wysokiego. W dniu 15.

leczenia w grupie standardowego i pośredniego ryzyka obserwowano spadek poziomu ekspresji, co jest związane zodpowiedziąnazastosowaneleczenie,natomiastwgrupie wysokiegoryzykanieobserwowanozmianwpoziomieeks- presji CD10,awniektórychprzypadkach,wręczprzeciwnie, obserwowano wzrost ekspresji. Poziom CD10 korelował zpoziomemblastówwszpikukostnymwdniu15.leczenia.

Zależność tabyłanajbardziejznaczącaupacjentównależą- cych do grupy wysokiego ryzyka. U pacjentów, u których poziom ekspresji CD10 wzrósł w czasie terapii (stosunek CD10 wyrażonego jakoMFI pomiędzy dniem 0a 15 niższy od1),byłznaczącostatystyczniepowiązanyzezłąodpowie- dziąnazastosowaneleczeniezużyciemprednizonu.

Wnioski

W trakcie leczenia u większości pacjentów obserwuje się zmiany w immunofenotypie komórek białaczkowych. Te modyﬁkacjeczęstowidocznesąjużwczasiebadańkontrol- nych w dniu 15. leczenia. Modulacje w ekspresji CD10 znaczącokorelowałyzpoziomemMRDwdniu15.Szczegól- nie było to zauważalne w grupie wysokiego ryzyka. Brak zmian w poziomie ekspresji CD10 był związany z gorszą odpowiedzią na leczenie z zastosowaniem prednizonu (w dniu8.).Podsumowując,nie tylkoilościowywynikMRD, ale także jakościowe zmianyw immunofenotypiekomórek białaczkowychmogąprzynosićdodatkoweklinicznieistotne informacje.

Wkład autorów/Authors’ contributions

Wedługkolejności.

Ryc.5–Przykładowyschematprzesunięćwpoziomie ekspresjiCD10wczasieleczenia

Fig.5–ExemplaryschemeofexpressionshiftsofCD10during treatment

Ryc.6–KorelacjapoziomuMRD(minimalresidualdisease) wdniu15.orazpoziomuekspresjiCD10

Fig.6–CorrelationofMRD(minimalresidualdisease)levelat day15andCD10expressionlevel

Ryc.7–KorelacjapoziomuMRD(minimalresidualdisease) wdniu15.orazpoziomuekspresjiCD10wzależnościod grupyryzyka

Fig.7–CorrelationofMRD(minimalresidualdisease)levelat day15andCD10expressionleveldependsonriskgroup

(5)

Konﬂikt interesu/Conﬂict of interest

Niewystępuje.

Finansowanie/Financial support

Niewystępuje.

Etyka/Ethics

Treści przedstawione w artykule są zgodne z zasadami DeklaracjiHelsińskiej,dyrektywamiEUorazujednoliconymi wymaganiamidlaczasopismbiomedycznych.

pi smiennictwo/references

[1] PuiC,RobisonLL,LookAT.Acutelymphoblasticleukaemia.

Lancet2008;371:1030–1043.

[2] RanaZA,RabbaniMW,SheikhMA.Outcomeofchildhood acutelymphoblasticleukaemiaafterinductiontherapy–3 yearsexperienceatasinglepaediatriconcologycentre.J AyubMedCollAbbottabad2009;21(4):150–153.

[3] FaderS,KantarjianHM,TalpazM.ClinicalSigniﬁcanceof CytogeneticAbnormalitiesinAdultAcuteLymphoblastic Leukemia.Blood1998;91(11):3995–4019.

[4] RandolphTR.Advancesinacutelymphoblasticleukemia.

ClinLabSci2004;17(4):235–245.

[5]WłodekJ,NajderK,Bukowska-StrakovaK.Rola

oksygenazyhemowej1wodpowiedzinaG-CSF,podawany udziecizostrąbiałaczkąlimfoblastyczną,zpowodu neutropeniiindukowanejchemioterapią.ActaMygenica 2015;8:74–83.

[6] LocatelliF,SchrappeM.HowItreatrelapsedchildhood acutelymphoblasticleukemia.Blood2012;120:2807–2816.

[7] PaiettaE.Assessingminimalresidualdisease(MRD)in leukemia:achangingdeﬁnitionandconcept?BoneMarrow Transplantation2002;29:459–465.

[8] CampanaD.MinimalResidualDiseaseinAcute

LymphoblasticLeukemia.ASHEducationBookDecember4, 2010;1:7–12.

[9] AntoniDyduch(red.):Pediatria.T.2.Katowice:ŚUM,2009,s.

79-80.

[10]BorowitzMJ,WoodBL.Prognosticsigniﬁcanceofminimal residualdiseaseinhighriskB-ALL:areportfrom Children'sOncologyGroupstudyAALL0232.Blood 2015;126:964–971.

[11] RowanRM,BainBJ.Immunophenotypinginthediagnosis ofacuteleukaemias.GeneralHaematologyTaskForceof BCSH.JClinPathol1994;47(9):777–781.

[12] Balan-NowakA,ZdziłkowskaE.Cytometriaprzepływowaw diagnostyceimmunofenotypowejostrychbiałaczek.

Postępybiologiikomórki2008;35(24):65–102.

[13] ChiarettiS,ZiniG.DiagnosisandSubclassiﬁcationofAcute LymphoblasticLeukemia.MediterraneanJournalOf HematologyAndInfectiousDiseases2014;6(1):1–14.

[14] JagodaK,Stella-HołowieckaB.Badaniechorobyresztkowej (MRD)metodącytometriiprzepływowejwostrejbiałaczce limfoblastycznejzliniiT(T-OBL)udorosłych.Acta HaematologicaPolonica2004;4:457–467.

[15] InabaH.Glucocorticoiduseinacutelymphoblastic leukemia:comparisonofprednisoneanddexamethasone.

LancetOncol2010;11(11):1096–1106.

[16] GaipaG,BassoG.Prednisoneinducesimmunophenotypic modulationofCD10andCD34innonapoptoticB-cell precursoracutelymphoblasticleukemiacells2008;74 (3):150–155.

[17] HirotoInaba,Ching-HonPui.Glucocorticoiduseinacute lymphoblasticleukemia:comparisonofprednisoneand dexamethasone.LancetOncol2010November;11(11):1096–

1106.

[18]GaipaG,BassoG,AliprandiS,DworzakM.PrednisoneInduces ImmunophenotypicModulationofCD10andCD34in NonapoptoticB-CellPrecursorAcuteLymphoblasticLeukemia Cells.CytometryPartB(ClinicalCytometry)2008;74B:150–155.

[19] GołąbJ.Immunologia.Warszawa:WydawnictwoNaukowe PWN;2009:88.