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Patients with acute myeloid leukemia (AML) are often exposed to broad-spectrum antibiotics and thus at high risk of Clostridioides difficile infections (CDI). As bacterial infections are a common cause for treatment-related mortality in these patients, we conducted a retrospective study to analyze the incidence of CDI and to evaluate risk factors for CDI in a large uniformly treated AML cohort. A total of 415 AML patients undergoing intensive induction chemotherapy between 2007 and 2019 were included in this retrospective analysis. Patients presenting with diarrhea and positive stool testing for toxin-producing Clostridioides difficile were defined to have CDI. CDI was diagnosed in 37 (8.9%) of 415 AML patients with decreasing CDI rates between 2013 and 2019 versus 2007 to 2012. Days with fever, exposition to carbapenems, and glycopeptides were significantly associated with CDI in AML patients. Clinical endpoints such as length of hospital stay, admission to ICU, response rates, and survival were not adversely affected. We identified febrile episodes and exposition to carbapenems and glycopeptides as risk factors for CDI in AML patients undergoing induction chemotherapy, thereby highlighting the importance of interdisciplinary antibiotic stewardship programs guiding treatment strategies in AML patients with infectious complications to carefully balance risks and benefits of anti-infective agents.
Aktivierende Mutationen der Fms-like tyrosine kinase (FLT3) treten bei 25 % der Patienten mit akuter myeloischer Leukämie (AML) auf und begünstigen die unkontrollierte Proliferation maligner Blasten. Autophagie ist ein intrazellulärer Prozess, durch den zytoplasmatische Bestandteile lysosomal abgebaut werden und fungiert als intrazellulärer Homöostase-Mechanismus unter Stress-Bedingungen.
Ziel dieser Arbeit war es, herauszufinden, ob FLT3-ITD+-AML-Zellen vulnerabel gegenüber Autophagie-Hemmung sind.
Hierzu wurde zunächst untersucht, wie sich FLT3-ITD-Signaling und Autophagie unter basalen Wachstumsbedingungen gegenseitig beeinflussen. In einem genetischen Modell zeigte sich, dass FLT3-ITD-transformierte wachstumsfaktorunabhängige Zellen während ihrer fortgesetzten Proliferation vermehrt Autophagie betreiben. Lysosomale Autophagie-Inhibitoren zeigten jedoch unter diesen Bedingungen keine erhöhte Wirksamkeit gegenüber FLT3-ITD-positiven Zellen. Humane FLT3-ITD-positive AML-Zellen zeigten nach genetischer Deletion von ULK1 ebenfalls nur transiente und milde Proliferationsdefizite. Unter basalen Wachstumsbedingungen zeigte sich also keine erhöhte Vulnerabilität FLT3-ITD-exprimierender Zellen gegenüber Autophagie-Inhibition.
Daraufhin wurde die Bedeutung von Autophagie während pharmakologischer Hemmung von FLT3 untersucht. FLT3-Inhibition mittels AC220, einem FLT3-spezifischer Tyrosinkinase-Inhibitor, induzierte bzw. steigerte die autophagische Aktivität ähnlich stark wie eine direkte mTOR-Inhibition. Dies ließ sich im Zellmodell therapeutisch ausnutzen: eine Kombinationsbehandlung mit AC220 und einem lysosomalen Autophagie-Inhibitor zeigte eine synergistische antiproliferative Wirkung. Dies stellt möglicherweise einen neuen rationalen Kombinationsbehandlungsansatz für die Therapie FLT3-ITD-positiver AML-Patienten dar.
Aufgrund der starken Heterogenität und Komplexität der akuten myeloischen Leukämie ist diese bis heute nicht zufriedenstellend zu behandeln. Die bestmögliche Therapie wird mittlerweile zunehmend auf die Erkrankung des Einzelnen angepasst. Vermehrt gewinnen Tyrosinkinase-Inhibitoren in der Therapie an Bedeutung. Diese Inhibitoren hemmen Proteine auf zellulärer Ebene.
Bei etwa 30% der AML-Patienten lassen sich Mutationen des FLT3-Gens nachweisen. Das Gen kodiert für die fms like tyrosine kinase 3, eine Rezeptor-Tyrosinkinase an der Zelloberfläche von unreifen Blutzellen des Knochenmarks. Durch Mutationen des FLT3 Gens erhalten diese Zellen einen Proliferationsvorteil gegenüber den physiologischen Blutzellen.
Am häufigsten kommt es zu in frame-Insertionen des FLT3-Gens, vor allem im Bereich der juxtamembranen Domäne: sogenannte interne Tandemduplikationen (ITD). Weiterhin kommen zu einem geringeren Teil Punktmutationen einzelner Codons, zum Beispiel im Bereich des activation loops oder im Bereich des gatekeepers vor. Durch das Auftreten der Punktmutationen, die entweder bereits zum Zeitpunkt der Diagnose vorliegen oder erst während einer Therapie mit einem Tyrosinkinase-Inhibitor entstehen können, verändert sich das Bindungsverhalten vieler solcher gegen FLT3 gerichteten Inhibitoren. Durch Letzteres kann ein mögliches Therapieversagen beispielsweise während der Behandlung mit AC220 (Quizartinib) erklärt werden (Smith et al.).
In der vorliegenden Dissertationsschrift sind Unterschiede der Signalwege zwischen FLT3-ITD und FLT3-ITD mit der zusätzlichen gatekeeper-Punktmutation F691L herausgearbeitet. Dafür wurden die beiden FLT3-Mutationen in den Vektor pMy-IRES-GFP eingebracht und retroviral in Ba/F3-Zellen transduziert. Nach Überprüfung der Expression von FLT3 ITD und dem Wachstumsverhalten unter Zugabe von AC220 (Quizartinib), wurden verschiedene Signalkaskaden von FLT3 mittels Western Blot untersucht. Hierbei zeigten sich sowohl Unterschiede für die Expression von phosphoryliertem ERK als auch von phosphoryliertem STAT5.
Durch verschieden starke Expressionen der FLT3130kDa- und FLT3160kDA-Varianten wurde eine unterschiedliche Lokalisation von FLT3-ITD in Zellen mit und ohne die Mutation F691L postuliert. Allerdings ließ sich diese experimentell mittels Immunfluoreszenz nicht belegen, da die Methode für die verwendeten Suspensionszellen nicht ausreichend geeignet war.
In den durchgeführten Versuchen zum Wachstumsverhalten der Zellen bei der Verwendung von Kinaseinhibitoren konnte bei der Verwendung des SYK-Inhibitors R406 eine dosisabhängige Proliferationshemmung der FLT3-ITD-mutierten Ba/F3- und 32D-Zellen beobachtet werden. Die Hemmung von FLT3 durch R406 wurde in der Literatur bereits beschrieben (Braselmann et al.).
Die abschließenden Experimente der Massenspektrometrie mit SILAC Markierung lassen mit der Detektion von mehreren hundert signifikant regulierten phosphorylierten Proteinen in den beiden FLT3-ITD-exprimierenden Populationen auf die Aktivierung unterschiedlicher Signalwege schließen. Durch das Vergleichen einzelner Teilexperimente ergaben sich Proteine, deren Phosphorylierung mehrfach in die gleiche Richtung reguliert war. Für Zellen, die zusätzlich zur ITD-Mutation die Mutation F691L besaßen, konnten insgesamt sieben hoch-regulierte, phosphorylierte Proteine ermittelt werden, bei denen ein zellulärer Effekt durch die Phosphorylierung der entsprechenden Aminosäurereste in der Literatur beschrieben ist.
Das im Western Blot nachgewiesene, in Zellen mit der Mutation F691L stärker phosphorylierte STAT5 ist aller Voraussicht nach Ursache der nachgewiesenen verstärkten Phosphorylierung von RPS6 im Experiment der globalen Phosphorylierung. Die PIM-Kinasen als Substrate einer STAT5-induzierten Transkription phosphorylieren RPS6 an Serin 235. Dies führt seinerseits zu einer verstärkten Translation von mRNA weiterer Gene. Die genauen Zusammenhänge der hier ermittelten Unterschiede müssen jedoch weiter untersucht werden.
In Zukunft könnte zudem die Untersuchung der beiden Proteine SHP 1 oder HSP90 weitere Aufschlüsse über die unterschiedlichen Signalwege geben. Für beide Proteine wurden Phosphorylierungen detektiert, die in den untersuchten Zellen mit FLT3-ITD bzw. der zusätzlichen Punktmutation F691L unterschiedlich reguliert sind.
Chromosomal rearrangements of the human MLL (mixed lineage leukemia) gene are associated with high-risk infant, pediatric, adult and therapy-induced acute leukemias. We used long-distance inverse-polymerase chain reaction to characterize the chromosomal rearrangement of individual acute leukemia patients. We present data of the molecular characterization of 1590 MLL-rearranged biopsy samples obtained from acute leukemia patients. The precise localization of genomic breakpoints within the MLL gene and the involved translocation partner genes (TPGs) were determined and novel TPGs identified. All patients were classified according to their gender (852 females and 745 males), age at diagnosis (558 infant, 416 pediatric and 616 adult leukemia patients) and other clinical criteria. Combined data of our study and recently published data revealed a total of 121 different MLL rearrangements, of which 79 TPGs are now characterized at the molecular level. However, only seven rearrangements seem to be predominantly associated with illegitimate recombinations of the MLL gene (~ 90%): AFF1/AF4, MLLT3/AF9, MLLT1/ENL, MLLT10/AF10, ELL, partial tandem duplications (MLL PTDs) and MLLT4/AF6, respectively. The MLL breakpoint distributions for all clinical relevant subtypes (gender, disease type, age at diagnosis, reciprocal, complex and therapy-induced translocations) are presented. Finally, we present the extending network of reciprocal MLL fusions deriving from complex rearrangements.
Acute myeloid leukemia (AML) is characterized by uncontrolled proliferation and accumulation of immature myeloblasts, which impair normal hematopoiesis. While this definition categorizes the disease into a distinctive group, the large number of different genetic and epigenetic alterations actually suggests that AML is not a single disease, but a plethora of malignancies. Still, most AML patients are not treated with targeted medication but rather by uniform approaches such as chemotherapy. The identification of novel treatment options likely requires the identification of cancer cell vulnerabilities that take into account the different genetic and epigenetic make-up of the individual tumors. Here we show that STK3 depletion by knock-down, knock-out or chemical inhibition results in apoptotic cells death in some but not all AML cell lines and primary cells tested. This effect is mediated by a premature activation of cyclin dependent kinase 1 (CDK1) in presence of elevated cyclin B1 levels. The anti-leukemic effects seen in both bulk and progenitor AML cells suggests that STK3 might be a promising target in a subset of AML patients.
The optimal follow-up care for relapse detection in acute myeloid leukemia (AML) patients in first remission after consolidation therapy with intensive chemotherapy is not established. In this retrospective study, we evaluate the diagnostic value of an intensive relapse surveillance strategy by regular bone marrow aspirations (BMA) in these patients. We identified 86 patients with newly diagnosed non-promyelocytic AML who had reached complete remission (CR) after intensive induction and consolidation chemotherapy between 2007 and 2019. Annual relapse rates were 40%, 17%, and 2% in years 1–3, respectively. Patients in CR were surveilled by BMA scheduled every 3 months for 2 years, followed by BMA every 6 months. This surveillance regimen detected 29 of 55 relapses (53%), 11 of which were molecular relapses (20%). The remaining 26 of 55 relapses (47%) were diagnosed by non-surveillance BMA prompted by specific suspicion of relapse. Most patients showed concurrent morphological abnormalities in peripheral blood (PB) at time of relapse. Seven percent of all morphological relapses occurred without simultaneous PB abnormalities and would have been delayed without surveillance BMA. Intensified monthly PB assessment paired with BMA every 3 months during the first 2 years may be a highly sensitive relapse surveillance strategy.
Objectives and Methods: Intracranial hemorrhage (ICH) in acute myeloid leukemia (AML) patients is a major concern due to the increased risk of mortality. Few studies have examined ICH specifically in newly diagnosed AML patients receiving intensive induction chemotherapy (IC) and prophylactic platelet transfusions during thrombocytopenia <10/nL. This retrospective cohort study included 423 newly diagnosed AML patients without acute promyelocytic leukemia who underwent IC between 2007 and 2019. We assessed risk factors, clinical features, and outcomes of ICH.
Results: 17 of 423 patients (4%) suffered ICH during hospital stay, and 4 patients (24%) died directly because of ICH despite routine prophylactic platelet transfusions. Patients with ICH had a negatively impacted overall survival (median OS, 20.1 vs. 104.8 months) and were more likely not to continue with curative treatment. Main risk factors were female gender, severe thrombocytopenia, and decreased fibrinogen. Patients with subsequent ICH also had laboratory signs of liver dysfunction.
Conclusions: Intracranial hemorrhage remains a potentially deadly complication with notable incidence despite prophylactic platelet substitution, suggesting that additional prophylactic interventions may be required to further reduce the frequency of ICH in high-risk patients. Unrecognized genetic factors may simultaneously predispose to AML and platelet dysfunction with ICH.
Therapy of acute myeloid leukemia (AML) is unsatisfactory. Histone deacetylase inhibitors (HDACi) are active against leukemic cells in vitro and in vivo. Clinical data suggest further testing of such epigenetic drugs and to identify mechanisms and markers for their efficacy. Primary and permanent AML cells were screened for viability, replication stress/DNA damage, and regrowth capacities after single exposures to the clinically used pan-HDACi panobinostat (LBH589), the class I HDACi entinostat/romidepsin (MS-275/FK228), the HDAC3 inhibitor RGFP966, the HDAC6 inhibitor marbostat-100, the non-steroidal anti-inflammatory drug (NSAID) indomethacin, and the replication stress inducer hydroxyurea (HU). Immunoblotting was used to test if HDACi modulate the leukemia-associated transcription factors β-catenin, Wilms tumor (WT1), and myelocytomatosis oncogene (MYC). RNAi was used to delineate how these factors interact. We show that LBH589, MS-275, FK228, RGFP966, and HU induce apoptosis, replication stress/DNA damage, and apoptotic fragmentation of β-catenin. Indomethacin destabilizes β-catenin and potentiates anti-proliferative effects of HDACi. HDACi attenuate WT1 and MYC caspase-dependently and -independently. Genetic experiments reveal a cross-regulation between MYC and WT1 and a regulation of β-catenin by WT1. In conclusion, reduced levels of β-catenin, MYC, and WT1 are molecular markers for the efficacy of HDACi. HDAC3 inhibition induces apoptosis and disrupts tumor-associated protein expression.