Monitorování průběhu terapie tyrozinkinázovými inhibitory u pacientů s chronickou myeloidní leukémií se zaměřením na molekulární podstatu vzniku primární a sekundární rezistence

Mgr. Tomáš Jurček, Ph.D.

Doctoral thesis

Monitoring of tyrosine kinase inhibitors therapy in patients with chronic myeloid leukemia with focus on molecular mechanisms of primary and secondary resistance

Abstract:

Tyrozinkinázové inhibitory (TKI) s výraznou účinností proti onkoproteinu Bcr-Abl1 umožnily značný posun v úspěšnosti léčby pacientů s chronickou myeloidní leukémií (CML) a významně zlepšily jejich prognózu. Monitorování průběhu terapie TKI je důležitou součástí léčebné strategie CML. Aplikace TKI v klinické praxi s sebou přinesla řadu nesporných výhod, ale i přes vysokou efektivitu léčby dochází u některých pacientů k selhání terapie díky vzniku rezistence. Mechanismy vedoucí k rezistenci nejsou však zcela objasněné, a proto je jejich studium významným bodem ve výzkumu CML. Cílem disertační práce bylo zhodnotit použití molekulárně-genetických metod pro monitorování průběhu terapie TKI u pacientů s CML se zaměřením na molekulární podstatu primární a zvláště sekundární rezistence, která zahrnuje zejména analýzy mutací v BCR-ABL1 kinázové doméně (KD). Výsledky práce ukázaly nezastupitelnou úlohu použití molekulárně-genetických metod v rutinní praxi zahrnující zejména nutnost správného provedení diagnostického stanovení fúzního genu BCR-ABL1. Hodnocení léčebné odpovědi pomocí sledování hladiny transkriptu BCR-ABL1 by mělo být prováděno standardizovanými metodami, které jsou validovány použitím certifikovaného referenčního materiálu. Široké spektrum molekulárně-genetických metod bylo uplatněno při řešení dalších výzkumných cílů, které by mohly lépe objasnit mechanismy rezistence CML. Příkladem je zavedení metody pro potvrzení přítomnosti fúzního genu BCR-ABL1 v limitním množství leukemických buněk a také alelicky-specifické ligační PCR pro detekci klíčové mutace T315I. Při studiu role transportéru hOCT-1 v rezistenci na TKI jsme poukázali na problém interpretace výsledků, který znemožňuje jeho použití jako markeru léčebné odpovědi. Dále jsme odhalili významný vliv selekčního tlaku vyvolaného samotnou léčbou TKI a perzistující konstantní hladiny fúzního genu BCR-ABL1 na přítomnost BCR-ABL1 KD mutací. Zavedení senzitivní detekce těchto mutací v době stanovení diagnózy nepřináší v rámci včasné terapeutické intervence žádný klinický benefit pro pacienty s CML. Disertační práce je zpracována jako komentovaný soubor publikací doktoranda. Získané výsledky přispěly k ucelenému pohledu na strategii léčby pacientů s CML na Interní hematologické a onkologické klinice, Fakultní nemocnice Brno.

Abstract:

Tyrosine kinase inhibitors (TKI) targeting oncoprotein Bcr-Abl1 have allowed a significant progress in treatment efficacy in patients with chronic myeloid leukemia (CML) and improved their prognosis. Monitoring of TKI therapy is an important part of CML treatment strategy. Despite the obvious efficacy of the therapy in clinical practice, some patients undergo a treatment failure due to TKI resistance. Mechanisms associated with the resistance are not completely understood and it is therefore crucial to explore them in CML research. The main aim of doctoral thesis was evaluation of molecular genetic methods usage in monitoring of TKI therapy response in CML patients with focus on molecular mechanisms of primary and secondary resistance. This especially included detection of mutations in BCR-ABL1 kinase domain (KD). Our results showed indisputable role of molecular genetic methods in routine practice including particularly correct diagnostic detection of fusion gene BCR-ABL1. Therapy response evaluation by monitoring of BCR-ABL1 transcript level should be done by standardized methods that use certified reference material for validation. A broad spectrum of molecular genetic methods was applied in other research aims resolving mechanisms of CML resistance. Established methods included detection of fusion gene BCR-ABL1 from limited amount of leukemic cells and also allele-specific ligation PCR for T315I mutation detection. We demonstrated a difficult interpretation of data concerning hOCT-1 role in TKI resistance that prevents its usage as a marker of therapy response. Moreover, we revealed a significant impact of selection pressure of TKI treatment and persistent level of fusion gene BCR-ABL1 on occurrence of BCR-ABL1 KD mutations. We further showed that implementation of sensitive BCR-ABL1 mutation detection at CML diagnosis does not introduce any clinical benefit for patients in the meaning of early therapeutic intervention. The doctoral thesis is composed as a compilation of author´s publications with relevant comments. Our obtained results have contributed to an overall view on CML patients’ therapy at the Department of internal medicine: hematology and oncology, Faculty hospital Brno.

Keywords

CML, monitorování léčby, molekulárně-genetické metody, TKI rezistence, mutace v BCR-ABL1 KD

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 4. 10. 2016

Thesis defence

• Date of defence: 31. 3. 2017
• Supervisor: Ing. Dana Dvořáková, CSc.

Masaryk University

Faculty of Medicine

Doctoral programme / field:
Oncology (4-years) / Oncology