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Bei vielen malignen Erkrankungen sind deregulierte Signalübertragungswege bedeutsam für die Pathogenese. Modellcharakter hierfür haben die Philadelphia (Ph) Chromosom positiven Leukämien, zu denen 90 % der chronisch myeloischen Leukämien und etwa 15 - 30 % akuten lymphatischen Leukämien des Erwachsenen gehören. Das Philadelphia Chromosom, das durch die reziproke Translokation von Chromosom 9 und 22 entsteht, codiert für ein tumorspezifisches Fusionsprotein, die BCR-ABL Tyrosinkinase. Diese ist konstitutiv überaktiviert und führt zu autonomen Wachstum und maligner Entartung der Philadelphia positiven Zellen. Ein neuer therapeutischer Ansatz, die Hemmung des pathogenetisch bedeutsamen Signalweges, ist mit dem BCR-ABL spezifischen Tyrosinkinase Inhibitor Imatinib möglich. Der starke antileukämische Effekt von Imatinib gegenüber BCR-ABL positiven Leukämien konnte in klinischen Studien mit Ansprechraten von etwa 60 % bei der Ph+ALL gezeigt werden. Dieser Erfolg wird jedoch von der Resistenzentwicklung gegenüber Imatinib getrübt. So entwickelt die Mehrzahl der Patienten mit Ph+ALL nach einer medianen Behandlungszeit von 2 Monaten ein Rezidiv. Ein häufiger Resistenzmechanismus bei Polychemotherapien ist die erhöhte Expression der pleiotrope Zytostatikaresistenz vermittelnden Proteine P-gp und MRP-1. Diese Arbeit sollte untersuchen, ob die ABC-Transportproteine P-gp und MRP-1 bei der Imatinibresistenz beteiligt sind. MRP-1 und das durch das MDR-1 Gen codierte P-gp sind membranständige Transportproteine, die Tumorzellen durch Auswärtstransport von vielen unterschiedlichen, chemisch nicht verwandten Zytostatika, Resistenzen gegenüber diesen Substanzen verleihen. Um die Rolle von P-gp und MRP-1 bei der Entwicklung der Imatinibresistenz zu bestimmen, wurde untersucht, ob Imatinib ein Substrat von P-gp oder MRP-1 ist, und ob es während der Behandlung mit Imatinib zu einem Anstieg der funktionellen Aktivität dieser Proteine kommt. Mittels transfizierter Zelllinien ließ sich zeigen, dass die P-gp Substrate Calcein AM und Tritium-markiertes Vinblastin in Anwesenheit von Imatinib schlechter transportiert werden. Bei Annahme eines kompetetiven Mechanismus lag die Vermutung nahe, dass Imatinib nicht nur ein Inhibitor des P-gp bedingten Transports von Calcein AM und Vinblastin ist, sondern selbst ein Substrat. Durch Verwendung einer P-gp transfizierten Zelllinie in einem Transwellassay, in dem diese einen vektoriellen Substrattransport bewirkt, konnte direkt gezeigt werden, dass Imatinib durch P-gp nicht aber durch MRP-1 und MRP-2 transportiert wird. Somit ist P-gp potentiell in der Lage, Resistenzen gegen Imatinib auszulösen. Um die funktionelle Aktivität von P-gp in den mononukleären Zellen der mit Imatinib behandelten Patienten bestimmen zu können, wurde eine durchflusszytometrische Methode unter Verwendung von Calcein AM etabliert. Die untersuchten Patientenzellen zeigten jedoch bei niedrigem Ausgangsniveau keinen Anstieg der funktionellen P-gp Aktivität nach Resistenzentwicklung, so dass weder MRP1 noch P-gp Anteil an der Resistenzentwicklung bei Ph+ALL gegenüber Imatinib zu haben scheinen. Die Möglichkeit, die konstitutiv aktive Tyrosinkinase von BCR-ABL mit Imatinib zu inhibieren, ermöglicht es, pathogenetische Charakteristika der BCR-ABL positiven Leukämien zu untersuchen. Die Ph+ALL ist charakterisiert durch ihre schlechte Prognose mit einem Langzeitüberleben von weniger als 10 % bei konventionellen chemotherapeutischen Regimes. Ob die Zytostatikaresistenz vermittelnden Proteine Pgp und MRP-1 hierfür ursächlich sind, sollte in einem weiteren Teil der Arbeit untersucht werden. Durch Hemmung der BCR-ABL spezifischen Tyrosinkinase von Philadelphia Chromosom positiven Zelllinien mit Imatinib kam es bei einem Teil dieser Zelllinien zur Abnahme des MRP-1 Proteinniveaus und der MRP-1 mRNA Expression. Dies begründete die Hypotheose, dass die aktivierte BCR-ABL Tyrosinkinase zu einer Hochregulation der MRP-1 Transkription führt, und damit für die schlechte Prognose ursächlich ist, lag nahe. Weder c-kit noch die BCR-ABL nachgeschalteten Signalproteine RAS-MAP-Kinase, c-MYC und STAT 5 waren bei der Herrunterregulation von MRP-1 unter Imatinib beteiligt. Durch den Nachweis der vorwiegend zytoplasmatischen Lokalisation von MRP-1 in den untersuchten Lymphoblasten mittels konfokaler Immunfluoreszenzmikroskopie und durch den Nachweis einer sehr niedrigen funktionellen Aktivität von MRP-1 in diesen Zellen mittels Durchflusszytometrie eine Bedeutung von MRP-1 für die schlechte Prognose nicht anzunehmen.
Bei den Non-Hodgkin Lymphomen (NHL) handelt es sich um eine heterogene Gruppe von Erkrankungen, die mit Strahlen- und Chemotherapie behandelt werden können. Im Frühstadium lassen sich mit der Bestrahlung Heilung erzielen, im forgeschrittenen Stadium und bei Rückfällen sind aber, zumindest bei den niedrigmalignen Lymphomen, keine Heilung mehr durch Chemotherapie und Strahlentherapie möglich. Ein neuartiger Therapieansatz erscheint nun möglich mit der Anwendung des ersten monoklonalen Antikörpers in der Hämatologie. Rituximab ist ein chimärer monoklonaler Antkörper mit humanen konstanten IgG1- und Kappa-Regionen und variablen Regionen eines Maus-Antikörpers gegen das CD20-Antigen, das von fast allen B-Zellen und auch den meisten Lymphomzellen exprimiert wird Rituximab richtet sich daher auch gegen normale, nicht maligne B-Zellen, schädigt aber nicht die Stammzellen, die wiederum für die Neubildung von B-Zellen zuständig sind. Die Wirkung des Antikörpers beruht dabei auf verschiedenen Mechanismen der Indukation von Apoptose sowie auf einer direkten Zytotoxizität. Rituximab besitzt bereits in der Anwendung als Monotherapie eine erhebliche antitumorale Aktivität. Die bisherigen Studien belegen, daß Rituximab als Monotherapie gegen B-Zell-Lymphome wirksam ist, diese aber auch nicht dauerhaft heilen kann. Daher stellt sich die Frage nach dem kombinierten Einsatz von Rituximab mit konventionellen Chemotherapien. Die grundsätzlich verschiedenartigen Wirkungs-, Toxizitäts- und Resistenzmechanismen sprechen für eine derartige Therapiekombination. In in vitro durchgeführten Versuchsreihen konnten syneristische Effekte der Kombination aus Chemotherapie und Rituximab beobachtet werden. Insbesondere scheint Rituximab einen chemotherapie- sensiblisierenden Effekt zu haben. in einer randomisierten Studie von Hiddemann et al. konnte die Überlegenheit von einer Polychemotherapie CHOP plus Rituximab gegenüber CHOP allein demonstriert werden. Die Remissionsrate war für die Kombinationstherapie CHOP plus Rituximab signifikant höher im Vergleich für CHOP alleine. Der Vorteil für die Kombination aus CHOP plus Rituximab war bei den Mantelzell-Lymphomen noch ausgeprägter. In unserer Arbeitsgruppe untersuchten wir in einer im Jahre 2000 initiierten Phase-II-Studie die Kombination von Bendamustin plus Rituximab bei Patienten mit fortgeschrittenen progredienten rezidivierten oder refraktären niedrigmalignen oder Mantelzell-Lymphomen. Ein anderes Therapieschema, welches bei diesen Lymphomentitäten in einer Studie geprüft wurde, war die Kombination aus Cladribin und Mitoxantron plus Rituximab. Bei hochmalignen wurde die Kombination aus Rituximab plus Gemcitabin, Oxaliplatin und Bendamustin untersucht. Ziel und Gegenstand dieser retrospektiven Untersuchung war, die eigenen Ergebnisse im Kontext mit anderen Studienergebnissen zu bewerten und diskutieren. 139 Patienten mit therapierefraktärem oder rezidiviertem Non-Hodgkin-Lymphom sind im Zeitraum von 1999 bis 2003 mit einer Rituximab-haltigen Chemotherapie behandelt worden. Das ORR lag für die einzelnen Lymphomentitäten wie folgt: - Follikulärs Lymphom: 89% - Mantelzell-Lymphom: 37% - Immunozytom : 84% - Diffus-großzelliges B-NHL: 64% Im Median dauerte die Remission für die jeweilige Erkrankung: - Follikulärs-Lymphom: 12,8 Monate - Mantelzell-Lymphom: 8,5 Monate - Immunozytom: 11,6 Monate - Diffus-großzelliges B-NHL : 10,2 Monate Die Ansprechraten lagen dabei für das prognostische ungünstige Mantelzell-Lymphom bei 37%, für die indolenten Lymphomentitäten Immunozytom und follikulären Lymphom bei 84% respektive 89%. Bei den hochmalignen Diffus-großzelligem B-NH Lymphomen konnte eine Remissionsrate von 64% erzielt werden. Die kürzeste Remissionsdauer war beim Mantelzell-Lymphom, die längste war beim follikulären Lymphom. Diese Therapieergabnisse erscheinen verbessert im Vergleich zu den etablierten Chemotherapieresultaten und vergleichbar mit internationalen Literatur publizierten Daten. Bei der Durchführung der Therapien mit Rituximab plus Chemotherpie konnte keine klinische relevante erhöhte Toxizität beobachtet werden. Die Patienten haben die Behandlung mit Antikörper Rituximab gut toleriert. nur 1,4% der Patienten (2 von 141) mussten die Behandlung mit Rituximab abbrechen. Ob die Verbesserung der Ansprechraten, die wir in unserer Studie in der retrospektiven Auswertung beobachtet haben, auch zu einer Verlängerung der Überlebenswahrscheinlichkeit und zu einer Verbesserung der Prognose dieser Krankheitsentitäten führen wird, ist noch nicht abschließend geklärt und muss erst noch in größeren prospektiven Studien geklärt werden.
Bendamustin ist eine Substanz, die seit über 40 Jahren in den Indikationen Non-Hodgkin Lymphom, CLL, multiples Myelom, Morbus Hodgkin, Mammakarzinom und SCLC eingesetzt wird, die jedoch erst nach der Wiedervereinigung Deutschlands systematisch neu entwickelt wurde. Die Wirksamkeit der Substanz als Monotherapie wurde, mit Ausnahme des Morbus Hodgkin, in allen Indikationen nachgewiesen. Obwohl in der Monotherapie hier keine Ergebnisse von randomisierten Studien vorliegen, ist der Stellenwert von Bendamustin als Einzelsubstanz eindeutig belegt, denn es wird als Monotherapie meist in fortgeschrittenen Therapiestadien eingesetzt, in denen es kaum Standardtherapieempfehlungen gibt. Die Ergebnisse in diesen Therapiesituationen sind insbesondere bei NHL beeindruckend (9, 28) und mit den Ergebnissen von Polychemotherapien in früheren Stadien der Erkrankung zu vergleichen (11). Beim Mammakarzinom wird Bendamustin als Monotherapie hauptsächlich palliativ eingesetzt, (36, 38, 64). Der Vorteil gegenüber anderen vergleichbaren Substanzen liegt in der Tatsache, daß Bendamustin kaum Alopezie und Organtoxizität verursacht, so dass die Patientinnen bezüglich Lebensqualität profitieren. In allen Indikationen sind oben beschriebene verschiedenste Kombinationsschemata geprüft worden. In-vitro konnte gezeigt werden, dass Bendamustin mit dem Purinanalogon Cladribin sowie mit dem monoklonalen Antikörper Rituximab synergistisch wirkt. Die Kombination mit einem Purinanalogon erwies sich klinisch zwar als sehr effektiv, aber durch das überschneidende Toxizitätsprofil ist sie mit schweren Nebenwirkungen verbunden (49). Als besonders günstig erwies sich bei den NHL die Kombination mit dem monoklonalen Antikörper Rituximab (68, 79). Die Kombination ist mit Ansprechraten von über 90% hocheffektiv und die Nebenwirkungen waren selten und nur von geringer Ausprägung. Dieses ist die einzige Bendamustin-Kombination, die systematisch vom Labor bis zur klinischen Prüfung entwickelt wurde. Die Prüfung dieser Kombination in prospektiv randomisierten Studien ist für die Weiterentwicklung der Substanz der logische nächste Schritt. Eine Indikationserweiterung erscheint insbesondere beim multiplen Myelom und bei der CLL sinnvoll. Die Ergebnisse der vorliegenden Studien zeigen, dass Bendamustin auch bei diesen Erkrankungen der B-Zellreihe sehr effektiv ist (2, 29, 59). Beim Mammakarzinom liegt der Stellenwert der Substanz eher in der Monotherapie als palliativer Ansatz (38, 64). Die Ergebnisse der Phase-III Studie in der BMF Kombination werden mit Spannung erwartet, jedoch sind die Therapiestandards in dieser Indikation inzwischen durch neue Substanzen, wie den Taxanen, modifiziert, so dass nur eine Prüfung gegen einen modernen Therapiestandard den Stellenwert des Bendamustins realistisch bestimmen könnte. Die Prüfung des Stellenwertes bei soliden Tumoren wäre insbesondere beim SCLC interessant, sofern gezeigt werden kann, dass die Substanz äquipotent ist und eine bessere Verträglichkeit aufweist. Das Toxizitätsprofil der Substanz ist ausreichend belegt. Die Haupttoxizität ist die Hämatotoxizität im Sinne von Leukozytopenie, Granulozytopenie und Thrombozytopenie. Als nicht-hämatologische Toxizität sind Übelkeit und Erbrechen dominierend. Die Toxizitäten sind in der Regel geringer Ausprägung, gut handhabbar und kontrollierbar. Langzeiteffekte sind bisher nicht bekannt, eine kumulative Thrombozytopenie ist anzunehmen (64), jedoch nicht an großen Patientenzahlen belegt. Bisher sind keine Zweittumoren als Langzeiteffekt dokumentiert worden, dies mag an der zum Teil erst relativ kurzen Nachbeobachtungszeit der in neueren Zeiten systematisch durchgeführten Studien liegen. Als Hauptindikation stellen sich die Non-Hodgkin Lymphome dar. In dieser Indikation dominiert die Zahl der durchgeführten Studien . Die Kombination mit Rituximab könnte eine sinnvolle mögliche Vergleichstherapie zur derzeitigen Standardtherapie darstellen. Ein Stellenwert als Standardtherapie kann der Substanz derzeit allerdings noch nicht zugesprochen werden. Die Substanz scheint insbesondere in der Kombination mit Rituximab bei NHL ein ideales Profil zu erfüllen: hohe Effektivität in Einklang mit einem patientenfreundlichen Toxizitätsprofil.
Ein zentrales Ergebnis dieser Studie war, dass viele Patienten ein hohes Maß an Lebens-qualität zeigten. Verglichen mit anderen hämatologisch-onkologischen Kollektiven lag die Lebensqualität der Patienten dieser Studie deutlich näher bei den Werten der gesunden Normalbevölkerung. Als signifikant negative Einflussfaktoren auf die verschiedenen Dimensionen der Lebensqualität zeigte sich die allogene Stammzelltransplantation und ein Alter > 55 Jahren. Stammzelltransplantierte und ältere Patienten waren nicht nur häufiger durch Begleiterkrankungen belastet, sondern auch signifikant stärker in ihrer körperlichen und Rollen-Funktion eingeschränkt. In beiden Gruppen fanden sich zudem eine signifikant stärkere Fatigue-Ausprägung und größere finanzielle Schwierigkeiten. Während die globale Lebensqualität älterer Patienten signifikant schlechter war, hatte die Stammzelltransplantation interessanterweise keinen negativen Einfluss auf die Lebensqualität. Die Lebensqualität von SZT-Patienten korreliert also anscheinend nicht zwingend mit einem schlechteren Gesundheitszustand. Der individuelle Umgang mit der Erkrankung (Coping), sowie neue Sinn- und Wertevorstellungen scheinen somit unabhängig vom Gesundheitszustand eine zentrale Rolle in der Bewertung der eigenen Lebensqualität zu spielen. Dies zeigte sich auch im gesamten Kollektiv, z.B. bei in Freitextkommentaren der Patienten. Die Erfahrung der potenziell tödlichen Erkrankung schien für viele Patienten den Blick auf die Gegenwart verändert zu haben (intensiveres Leben, kleine Ziele, stärkere Wahrnehmung von Glück, Erkennen von wichtig und unwichtig). Sehr viele Patienten waren der Meinung, dass das Verhältnis zu Freunden und Familie durch die Erkrankung an Bedeutung gewonnen habe. Als negativ wurde überwiegend die verminderte körperliche und vor allem geistige Leistungsfähigkeit genannt. Einige körperliche Einschränkungen wurden mit Spätfolgen der Leukämieerkrankung bzw. –therapie in Verbindung gebracht (z. B. Gelenknekrosen, Haarausfall). Andere Erkrankungen, wie z.B. Hypertonus, Diabetes und kardiopulmonale Erkrankungen konnten dagegen nicht im Zusammenhang mit der Erkrankung gebracht werden und waren - verglichen mit der Normalbevölkerung - auch nicht häufiger. Bei rund der Hälfte aller Patienten mit Kinderwunsch konnte dieser auch erfüllt werden. Allerdings galt dies nur für Patienten nach Chemotherapie. Patienten nach allogener Stammzelltransplantation waren nahezu alle infertil. Insgesamt zeigten die meisten Patienten trotz oft Schwerbehinderung ein hohes Maß an beruflicher Reintegration. Ein dauerhaft hoher Grad an Behinderung (> 50%) ging jedoch deutlich häufiger mit Arbeitslosigkeit oder (Früh-)Berentungen einher. Ein wichtiges Ziel für die Zukunft ist die systematische, prospektive Erfassung von Lebensqualität und medizinischen Spätfolgen bei Patienten mit akuter lymphatischer Leukämie im Rahmen der GMALL-Studien. Neben der Lebensqualität soll auch ein systematisches Nachsorgeprogramm - analog den bereits existierenden Programmen für Kinder (z. B. LESS ) entwickelt werden. Dabei sollte besonders die Gruppe der älteren Patienten > 55 Jahren, und die allogen stammzelltransplantierten Patienten berücksichtigt werden. Für prospektive Untersuchungen ist zudem eine gezielte Untersuchung der Fatigue-Symptomatik geplant. Für prospektive Studien ist es essenziell, die erhobenen Daten - insbesondere während der Therapie - zeitnah auszuwerten. So kann ein Verlauf erfasst werden und es besteht die Möglichkeit, bereits während Therapie Hilfsangebote - z. B. psychosoziale Unterstützung - anzubieten. Ebenso können die Daten zur Lebensqualität genutzt werden, um in Therapieentscheidungen - z. B. vor Transplantation - miteinbezogen zu werden. Patienten kann zudem ein realistischer Ausblick auf das Leben nach der Therapie gegeben werden.
Unlimited self-renewal is an absolute prerequisite for any malignancy, and is the ultimate arbiter of the continuous growth and metastasis of tumors. It has been suggested that the self-renewal properties of a tumor are exclusively contained within a small population, i.e., the so-called cancer stem cells. Enhanced self-renewal potential plays a pivotal role in the development of leukemia. My data have shown that APL associated translocation products PML/RARalpha and PLZF/RARalpha increased the replating efficiency of mouse lin-/Sca1+ hematopoietic stem cells (HSCs). This effect is partly mediated by induction of gamma–catenin which is an important mediator of the Wnt signaling pathway and has been shown to be up regulated by the AML associated translocation products(AATPs). Suppression of gamma–catenin by siRNA can abrogate the increased replating efficiency induced by AATPs. Transduction of gamma–catenin in lin-/Sca1+ HSCs led to increased replating efficiency and the expression of stem cell markers Sca1 and c-kit. Additionally it induced accelerated cell cycle progression of mouse bone marrow HSCs. Transduction/transplantation mouse models have shown that ectopic expression of gamma–catenin in HSCs led to acute myeloid leukemia without maturation. These data suggest important roles of Wnt signaling pathway in the leukemogenesis induced by PML/RARalpha, PLZF/RARalpha and AML1/ETO. In contrast to AATPs, CML and Ph+-ALL associated translocation products p185(BCR-ABL) and p210(BCR-ABL) did not affect the self-renewal potential of hematopoietic stem/progenitor cells. However my studies indicated that their reciprocal translocation products p40(ABL/BCR) and p96(ABL/BCR) actually increased the replating efficiency of hematopoietic stem/progenitor cells. The effect is stronger when induced by p96(ABL/BCR) than by p40(ABL/BCR). It is very intriguing that p96(ABL/BCR) can activate Wnt signaling and up regulate the expression of HoxB4. Transduction/transplantation mouse model has shown that p40(ABL/BCR) and p96(ABL/BCR) both have their own leukemogenic potential. Given the fact that leukemic stem cells maintain the growth of tumor and are the origin of relapse, the cure of leukemia is dependent on the eradication of the leukemic stem cell and abrogation of aberrantly regulated self-renewal capability. Both t-RA and As2O3 have been shown to induce complete remission in APL patients with PML/RARalpha translocation product. However, t-RA as a single agent achieves completeremission (CR) but not complete molecular remissions (CMR). Therefore, virtually all patients will experience a relapse within a few months. In contrast to t-RA, As2O3 as a single agent is able to induce CR as well as CMR followed by long-term relapse-free survival in about 50% of APL patients even if relapsed after treatment with t-RA-containing chemotherapy regimens. Nothing is known about the mechanisms leading to the complete different clinical outcomes by the two compounds although both have been shown to induce differentiation of blast cells, proliferation arrest, induction of apoptosis and degradation of PML/RARalpha. We investigated the effect of t-RA and arsenic on PML/RARalpha-expressing cell population with stem cell capacity derived from the APL cell line NB4 as well as Sca1+/lin- murine bone marrow cells. We found that t-RA did not reduce the replating efficiency in PML/RARalpha- and PLZF/RARalpha-infected Sca1+/lincells whereas it selected small compact colonies representing very early progenitor cells. T-RA was unable to reduce the capacity to form colony forming units-spleen (CFU-S) of Sca1+/lin-cells expressing PML/RARalpha, additionally t-RA did not impair the capability of engraftment of NB4 cells in NOD/SCID mouse. On the contrary to t-RA, As2O3 abolished the aberrant self-renewal potential of Sca1+/lin- cells expressing PML/RARalpha. As2O3 not only abolished the replating efficiency of PML/RARalpha positive cells but also completely abrogated the ability of PML/RARalpha-positive HSC to produce CFU-S in vivo. On the contrary to As2O3, t-RA increased the absolute cell number and the percentage of cells in the side population with respect to the whole cell population in NB4 cells. Taken together these data suggest that arsenic but not all-trans retinoic acid overcomes the aberrant stem cell capacity of PML/RARalpha positive leukemic stem cells. My data prove for the first time that there is a direct relationship between the capacity of compounds to effectively target the LSC and their capacity to eradicate the leukemia, and, thereby, to induce complete molecular remission and long-term relapse-free survival. Thus, in order to increase the curative potential of leukemia therapies, future studies need to include the effect of given compounds on the stem cell compartment to determine their ability to eradicate the LSC.
