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Title
In-vitro-Testung von Chemotherapieansprechen bei AML / eingereicht von Hye-Soo Choi
Additional Titles
In vitro drug testing for prediction of chemotherapy response in acute myeloid leukemia
AuthorChoi, Hye-Soo
Thesis advisorStaber, Philipp
Published2018
Description63 Seiten : Illustrationen
Institutional NoteMedizinische Universität Wien, Diplomarb., 2018
Annotation
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
Date of SubmissionNovember 2018
LanguageGerman
Document typeThesis (Diplom)
Keywords (DE)Akute myeloische Leukämie / Pharmacoscopy / Personalisierte Medizin
Keywords (EN)acute myeloid leukemia / Pharmacoscopy / precision medicine
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Abstract (German)

Hintergrund

Die akute myeloische Leukämie (AML) ist eine neoplastische Erkrankung der hämatopoetischen Vorläuferzellen. Von den jüngeren Patienten erreichen 80% eine komplette Remission auf die initiale Induktionstherapie, aber nur etwa 40% werden geheilt. Diese Erkrankung präsentiert sich mit Symptomen, die sich auf die Beeinträchtigung des Knochenmarks zurückführen lassen. Die Diagnose der AML erfolgt aus klinischem Bild, Blutbild und Knochenmarksbefund. Die Standardchemotherapie für diese Erkrankung ist die Kombination aus Daunorubicin und Cytarabin. Um das Therapieansprechen der Patienten vorherzusagen, werden In-Vitro-Testungen durchgeführt. In dieser Arbeit wird ein neues Verfahren namensPharmacoscopy vorgestellt und untersucht.

Zielsetzung

Das Hauptziel dieser Studie war es, das Pharmacoscopy-Verfahren prä-klinisch zu validieren, damit es in der Klinik untersucht werden kann. Die Zytostatika an prätherapeuthischen Proben zu testen und daran jene Patienten zu erkennen, die dann in der Klinik auf die Therapie keine Remission zeigten, war die Herausforderung, die dem Pharmacoscopy-Verfahren gestellt wurde, um diese Methode, vor allem deren Genauigkeit und klinische Einsatzfähigkeit, zu überprüfen.Darüber hinaus sollte die Substanzkombination ermittelt werden, die die höchste Wirkung auf die Leukämiezellen der Patienten ausübt.

Materialien und Methoden

Als Material wurden Zellen aus dem Knochenmark von 20 AML-Patienten, wobei zehn davon nach der Induktionstherapie eine komplette Remission erreichten und zehn Nicht-Ansprecher waren. Die Zytostatika Cytarabin, Daunorubicin und Etoposid wurden in eine Mikrotiterplatte mit 384 Wellspipettiert, indem man für alle Einzelsubstanzen eine 5-stufige Verdünnungsreihe herstellte. Die Substanzen wurden mit 5l mononukleärem Zellmedium (MCM) aufgelöst. Danach wurden jeweils 20l der Zellsuspension in jedes Wellübertragen und inkubiert. Nach 18 Stunden wurde die Viabilität der Zellen unter Verwendung von Pharmacoscopy beobachtet. Die Spezifität der Subpopulationen wurde mittels der positiv markierten Zellen für CD34 oder c-KIT (CD117) eruiert.

Resultate

Die Immunhistochemie der Knochenmarksmaterialien von der klinischen Diagnostik bestätigte die Präsenz von CD34 und CD117 auf den Blasten aller 20 Patienten. Der Korrelationskoeffizient (r), der nach der Betrachtung der Anzahl der nicht fragmentierten Zellkerne in jedem Bild nach der Zytostatikagabe erhoben wurde, betrug 0.99. Das Pharmacoscopy-Verfahren konnte das Ansprechverhalten von 20 Patienten auf die Induktionstherapie mit einer Genauigkeit von 88.1% voraussagen.

Diskussion

Durch die Feststellung, dass Pharmacoscopy das klinische Ansprechen auf die Chemotherapie voraussagen kann, istvon großer Bedeutung, da dadurcheinerseits dieses Verfahren prospektiv bei echten Patienten mit hämatologischen Erkrankungen eingesetzt werden konnte, um eine gezielte Therapie vorzuschlagen und andererseits bereits am Zeitpunkt der Diagnose eine genaue Indikation über die Induktionstherapie gestellt bzw. bei erwartetem Nicht-Ansprechen gleich eine andere Therapie vorgeschlagen werden kann. Trotz der positiven Ergebnisse werden in der Zukunft wiederholte Studien mit größeren Kohorten und Integration von systematischen molekularen Daten notwendig sein.

Abstract (English)

Background

Acute myeloid leukemia (AML) is a neoplastic disease of hematopoietic progenitor cells. 80% of the younger patients achieve a complete remission to initial induction therapy, but only about 40% are cured. This disease presents with symptoms that can be attributed to the impairment of the bone marrow. The AML can be diagnosed by clinical manifestations, blood count and bone marrow findings. The standard chemotherapy for this disease is the combination of daunorubicin and cytarabine. In order to predict patients response to therapy, in vitro tests are performed. Concerning this matter, a new method called Pharmacoscopy was investigated in this study.

Materials and Methods

Bone marrow cells from 20 patients with AML were used as material, ten of which achieved complete remission after induction therapy and ten were non-responders. The substancescytarabine, daunorubicin and etoposide were pipetted into a 384-well microtiter plate by making a 5-step dilution series for all individual substances. The substances were dissolved with 5 l of mononuclear cell medium (MCM). Thereafter, 20 l each of the cell suspension was transferred to each well and incubated. After 18 hours, cell viability was observed using pharmacoscopy. The specificity of the subpopulations was determined by means of the positively labeled cells for CD34 or c-KIT (CD117).

Results

The immunohistochemistry of bone marrow materials from clinical diagnostics confirmed the presence of CD34 and CD117 on the blasts of all 20 patients. The correlation coefficient (r) obtained after considering the number of unfragmented nuclei in each image after treatment with cytostatic drugs was 0.99. The pharmacoscopyplatform was able to predict the response of 20 patients to induction therapy with an accuracy of 88.1%.

Discussion

The finding that pharmacoscopy can predict the clinical response to chemotherapy is of great importance because it has enabled this platform to be used prospectively in patients with hematologic disease to suggest targeted therapy and to provide an accurate indicationon the induction therapy at the time of diagnosis or, in case of expected non-response,to suggest another therapy. Despite the positive results, repeated studies with larger cohorts and integration of systematic molecular data will be needed in the future.

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