Genauere Diagnose und gezieltere Behandlung der Akuten lymphatischen B-Zell-Leukämie bei Kindern durch RNA-Seq

Eine neue Studie bestätigt, dass die Implementierung eines RNA-Sequenzierungsanalyse-Workflows (RNA-Seq) für die klinische Diagnose molekularer Subtypen bei pädiatrischer Akuter lymphoblastischer B-Zell-Leukämie (B-ALL) machbar ist.

Der vielversprechende und kosteneffiziente globale Genomtest für B-ALL könnte zu einer genaueren Diagnose sowie gezielteren Behandlungsoptionen führen.

Die Akute lymphatische Leukämie (ALL) ist die häufigste Krebserkrankung im Kindesalter und macht mehr als 30 Prozent aller pädiatrischen Fälle aus. Die ALL umfasst eine Konstellation verschiedener molekularer Subtypen, von denen jeder sein eigenes individuelles Arzneimittelsensitivitätsmuster, sein eigenes Ansprechen auf die Behandlung und sogar seine eigene Prognose aufweist. Insbesondere im aktuellen Zeitalter der personalisierten Medizin ist es wichtig, spezifische Subtypen zu identifizieren. Allerdings erfordert die Identifizierung eine Reihe von Tools zur Profilerstellung, was den Prozess mühsam und teuer macht.

Die stellvertretende Studienleiterin Dr. Gordana Raca, Abteilung für Pathologie und Labormedizin am Children’s Hospital Los Angeles, USA, erklärt: „Ziel der Studie war es, die Einschränkungen aktueller Standard-of-Care-Tests (SOC), die mehrere kürzlich entdeckte Subtypen der Krankheit nicht identifizieren können, zu adressieren. Wir wollten auch die Expressionsdaten nutzen, die durch den in unserem Labor klinisch validierten anreicherungsbasierten RNA-Seq-Assay zum Nachweis onkogener Fusionen bei Krebs generiert wurden, und bewerten, ob zusätzliche Datenanalysen zusätzlich zu den Fusionsinformationen bei der Bestimmung der B-ALL-Subtypklassifizierung helfen könnten.”

Die Forscher überprüften archivierte klinische, morphologische, immunphänotypische und molekulare Daten sowie residuelle DNA, RNA und gefrorenes Knochenmarkaspirat und/oder Proben peripheren Blutes von 76 pädiatrischen B-ALL-Patienten aus früheren klinischen Studien. Des Weiteren analysierte das Team Proben von 61 neu diagnostizierten Patienten und 25 Patienten mit rezidivierter/refraktärer B-ALL, die sich zwischen März 2016 und September 2020 im Rahmen ihrer klinischen Standardversorgung am Center for Personalized Medicine des Children’s Hospital Los Angeles einer zytogenetischen und molekularen Charakterisierung unterzogen. Die Wissenschaftler stellten die Hypothese auf, dass die RNA-Seq, die bei der Entdeckung neuer molekularer Subtypen von B-ALL verwendet wurde, auch ein klinisch nützliches Instrument zur diagnostischen Klassifizierung von B-ALL-Fällen sein könnte.

Um diese Hypothese zu testen, analysierten die Forscher RNA-Seq-Daten in 28 Fällen von B-ALL mit bekanntem Subtyp und 48 Fällen mit unbestimmtem Subtyp nach klinischer Karyotypanalyse, Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung, chromosomalem Microarray und Next-Generation-Sequencing-DNA- und RNA-Fusion-Panel-Tests (OncoKids®). Die RNA-Seq-Analyse identifizierte die Subtypen in allen 28 bekannten Fällen genau und bestimmte den genetischen Subtyp in 38 der 48 bisher unbekannten Fälle (79%). Die RNA-Seq-Analyse konnte auch onkogene Fusionen, Anomalien bei großer Kopienzahl, onkogene Hot-Spot-Sequenzvarianten und intragene IKZF1-Deletionen erkennen.

Co-Leiter der Studie Dr. Zhaohui Gu, Abteilung für Computational and Quantitative Medicine & Systems Biology, Beckman Research Institute of City of Hope, Duarte, sagt: „Die Studie zeigte, dass B-ALL-Fälle mit bekannten durch SOC-Tests definierten Subtypen vollständig mit den Ergebnissen der RNA-Seq–basierten Klassifizierung übereinstimmten. Darüber hinaus ermöglichte uns die RNA-Seq-Analyse die erfolgreiche Klassifizierung eines großen Teils der Fälle, die bei umfassenden SOC-Tests unbekannt blieben. Die RNA-Seq-basierte Klassifizierung war in einem mittelgroßen akademischen Labor unter Verwendung von Daten aus einem klinisch validierten Fusionsassay relativ einfach umzusetzen.“

Raca fügte hinzu: „Die RNA-Seq-Analyse ermöglicht die genaue Bestimmung des genetischen Subtyps für einen erhöhten Anteil pädiatrischer B-ALL-Fälle, was eine genauere Risikostratifizierung und Optimierung des Patientenmanagements ermöglicht. Eine genaue Bestimmung des Subtyps bei der Diagnose wird auch unser Wissen über morphologische, immunphänotypische und klinische Merkmale neuer B-ALL-Subtypen erweitern. Wir waren von der relativ hohen Häufigkeit einiger neuartiger B-ALL-Subtypen (wie PAX5Alt und DUX4) in unserer Patientenkohorte überrascht, die durch SOC-Tests nicht diagnostiziert wurden. Die Studie führte auch zur Entdeckung mehrerer bisher nicht gefundener Fusionen.“

„Die Studie hat gezeigt, dass die auf Expressionsprofilen basierende Klassifizierung, die bisher hauptsächlich in der Forschung verwendet wurde, auch ein sehr aussagekräftiger klinischer Test für pädiatrische B-ALL sein kann“, ergänzte Raca. Als einzelner Test ermöglicht die RNA-Seq die Bestimmung des Subtyps in einem höheren Anteil der Fälle als umfassende multimodale SOC-Tests, die an unserer Einrichtung durchgeführt werden. Daher hat sie das Potenzial, sowohl die diagnostische Ausbeute als auch die Effizienz von B-ALL-Tests zu steigern.“

In einem begleitenden Leitartikel stimmt Dr. Shawn H.R. Lee, Khoo Teck Puat – National University Children’s Medical Institute, National University Health System, Singapur,  zu, dass die RNA-Seq wohl eines der leistungsstärksten oder sogar das leistungsstärkste Einzeltools für die somatische Profilerstellung bei pädiatrischer B-ALL ist. Allerdings weist er auch darauf hin, dass immer noch umstritten ist, ob RNA-Seq als einziges Klassifizierungsmittel für alle Fälle empfohlen werden sollte, da einige inhärente Einschränkungen bestehen, insbesondere an Standorten, an denen analytische Pipelines möglicherweise nicht so robust sind.

Lee kommentiert: „Insgesamt ist die RNA-Seq als einzige somatische genomische ALL-Diagnoseplattform äußerst vielversprechend, auch wenn es immer noch Lücken gibt. In manchen Fällen kann die Validierung positiver Fälle durch eine alternative Methode (z. B. Onkogen-Fusionstest und DNA-Sequenzierung) immer noch ein sinnvollerer Ansatz sein. Der Test muss weiter verfeinert werden, um umfassende Mutationsinformationen zu erhalten, die über die molekulare Subtypisierung hinausgehen, und ihn weltweit zugänglich zu machen. Da wir immer weiter in die Ära der Präzisionsmedizin vordringen, sind die durch diesen Test bereitgestellten Informationen vielversprechend, um eine relevante und risikostratifizierte Behandlung dieser Krebserkrankung im Kindesalter anzuleiten.“