Modern immunological criteria for a stratification of risk groups for precursor B cell acute lymphoblastic leukemia in children

Cover Page

Abstract


Background. Modern therapy programs allow achieving high survival rates in children with acute lymphoblastic leukemia (ALL). However, there is a group of patients in whom a relapse occurs, which makes it necessary to search for optimal tools for monitoring remission and the earliest detection of ALL relapse. According to clinical and immunological studies, assessment of minimal residual disease (MRD) levels is one of the leading criteria for response to treatment and can be the basis for risk-stratified therapy.

Aim. Assessment of MRD levels on the 15th day of induction as the main parameter for stratification of patients into prognostic risk groups and the impact of MOB levels on patient survival.

Materials and methods. The study included 117 children with a newly diagnosed precursor B-cell ALL. All patients were given an induction course according to the BFM ALL IC 2009 protocol.

MRD levels were determined by flow cytometry.

Results. Given the MRD –based stratification, a “truly” standard risk group was identified, the survival rate of which reached 100%.

Conclusions. The use of MRD as the main tool for the risk of adapted therapy made it possible to improve survival in patients of the standard risk group, as well as to optimize therapy for high and medium risk groups in the future.


Full Text

Острый лимфобластный лейкоз (ОЛЛ) является не только самым частым из всех детских онкологических заболеваний (до 80%) [1], но и, несомненно, самым изученным из них. Для ОЛЛ охарактеризованы цитологические, цитохимические и иммунофенотипические особенности опухолевого клона. Определены цитогенетические основы лейкозогенеза: доказано неблагоприятное влияние на прогноз таких транслокаций, как t (9;22) [BCR/ABL] или t (4;11) [MLL/AF4] [2]. Десятилетиями ОЛЛ использовался как модель для разработки новых научных подходов к программной противоопухолевой терапии. В настоящий момент достигнуты значительные успехи в лечении ОЛЛ у детей. По данным исследовательской группы BFM, общая 5-летняя выживаемость составила 87–90%, по данным COG – 90–95%, EORTC-CLG – 85–90%, MB-2002 – 80–85% [3–5]. С учетом высоких показателей выживаемости больных ОЛЛ дальнейшее совершенствование протоколов лечения направлено на разработку дополнительных критериев стратификации пациентов на группы прогностического риска и выделение когорты больных, для которых возможны деэскалация и уменьшение осложнений полихимиотерапии.

Определение минимальной остаточной болезни (МОБ) выявляет популяции опухолевых клеток, находящихся за пределами возможностей цитологических методов исследования. МОБ – это наличие в организме опухолевых клеток, которые невозможно выявить морфологическими методами. Оценка МОБ – это мировой стандарт при определении ответа на лечение и прогноза течения заболевания. Уровень МОБ в костном мозге (КМ) на 15-й день лечения достоверно коррелирует с риском рецидива, а также позволяет выявить пациентов с субоптимальным ответом на индукционную терапию [6–9]. В данной группе больных возможны интенсификация полихимиотерапии и добавление таргетных препаратов, таких как блинантомумаб (анти-CD19/анти-CD3-моноклональное антитело). Оценка уровня МОБ на этапе индукции входит в большинство современных протоколов терапии ОЛЛ у детей [10–13]. Известно, что существуют спорные вопросы с идентификацией бластных клеток на поздних этапах терапии из-за иммунологического сходства с нормальными В-линейными предшественниками (клетки опухоли экспрессируют антигены дифференцировки, характерные для нормального развития В-клеточной линии). В этой ситуации необходимы использование многоцветной проточной цитометрии и выявление аберрантного иммунофенотипа. Оценка МОБ на 15–19-й дни индукционной программы позволяет получать наиболее достоверный результат при использовании 3- и 4-цветной проточной цитометрии [14], что оптимизирует проведение анализа. Следовательно, определение МОБ на 15-е сутки индукции наиболее точно отражает первичный ответ опухолевого клона на основные компоненты терапии (кортикостероиды, антрациклины, винкристин) [15]. Следует также отметить, что важным преимуществом контроля МОБ является факт ее высокой информативности, так как уровень МОБ отражает комплексное влияние биологических и генетических характеристик лейкозных клеток, их микроокружения (внеклеточный матрикс, белки, протеолитические ферменты, факторы роста и цитокины), а также метаболизм противоопухолевых препаратов и реакцию организма больного на эффективность лечения [16]. Максимально детальная и комплексная оценка раннего ответа на терапию позволит улучшить качество жизни больных с хорошим ответом путем уменьшения для них интенсивности терапии без снижения результатов выживаемости, а у больных с неудовлетворительным ответом в ранние сроки интенсифицировать программную терапию. ОЛЛ из В-линейных предшественников встречается наиболее часто (до 85% случаев) среди всей группы острых лимфобластных лейкозов [17–19]. Именно для этого варианта ОЛЛ отработаны и отобраны оптимальные иммунологические панели и алгоритмы определения МОБ [20]. Т-клеточные лейкозы ввиду неспецифичности большинства антигенов, как мембранных, так и цитоплазматических, а также общей гетерогенности цитогенетической картины представляют большие сложности в адекватной оценке МОБ.

Материалы и методы

В исследование включены 117 детей (с 01.02.2010 по 01.01.2019) с впервые установленным диагнозом ОЛЛ и предшественников В-клеток. Все больные получили индукционный курс по протоколу ALL IC BFM 2009. Оценка МОБ и миелограммы проводилась на 15-й день индукционного курса.

Стратификация по группам риска инициально соответствовала критериям протокола ALL IC BFM 2009.

Группа стандартного риска:

  • менее 1 тыс. бластных клеток в 1 мкл периферической крови на 8-й день лечения;
  • возраст от 1 года до 6 лет;
  • первичный лейкоцитоз менее 20¥109/л;
  • ответ по КМ М1/М2 на 15-й день;
  • ответ по КМ М1 на 33-й день;
  • уровень МОБ на 15-й день менее 0,1%.

Должны быть соблюдены все критерии.

Группа среднего риска:

  • менее 1 тыс. бластных клеток в 1 мкл периферической крови на 8-й день лечения;
  • и возраст до 1 года или старше 6 лет и/или первичный лейкоцитоз равен или более 20¥109/л;
  • и ответ по костному мозгу М1 или М2 на 15-й день;
  • и ответ по костному мозгу М1 на 33-й день;
  • и уровень МОБ на 15-й день от более 0,1 до менее 10%;

или

  • критерии стандартного риска;
  • но ответ по костному мозгу М3 на 15-й день;
  • и ответ по костному мозгу М1 на 33-й день.
  • уровень МОБ на 15-й день от более 0,1 до менее 10%.

Группа высокого риска:

  • средняя группа риска и ответ по КМ М3 на 15-й день;
  • более 1 тыс. бластных клеток в 1 мкл периферической крови на 8-й день лечения;
  • ответ по КМ М2 или М3 на 33-й день лечения;
  • транслокация t (9;22) [BCR/ABL] или t (4;11) [MLL/AF4];
  • гиподиплоидия менее 45;
  • уровень МОБ на 15-й день более/равно 10%.

Достаточно одного из перечисленных критериев.

При оценке ответа на 15-й день терапии, если отмечалось расхождение в данных между уровнем МОБ и количеством бластов при цитологическом исследовании КМ, уровень МОБ считался превалирующим фактором.

Цитологические критерии ответа по КМ:

  • М1 – <5% бластов в КМ;
  • М2 – ³5–<25%;
  • М3 – ³25% и более.

Средний возраст пациентов составил 5,2 года (от 1 до 16 лет). Мальчики – 54 (46%), девочки – 63 (54%). Диагноз установлен с помощью стандартного морфологического, цитохимического анализа КМ и иммунофенотипирования методом проточной цитометрии.

В соответствии с критериями BFM в группу стандартного риска вошли 41 (35%), в группу среднего риска – 71 (60,7%) и в группу высокого риска – 5 (4,3%) пациентов (рис. 1).

 

Рис. 1. Инициальные группы риска больных ОЛЛ.

Fig. 1. Initial risk groups of patients with acute lymphoblastic leukemia (ALL).

 

После оценки ответа на кортикостероиды на 8-й день терапии группы риска поменялись: группа стандартного риска осталась без изменения – 41 (35%), группа среднего риска сократилась до 65 (55,6%) и в группу высокого риска вошли 11 (9,4%) пациентов (рис. 2).

 

Рис. 2. Распределение больных на группы риска в зависимости от ответа на 8-й день терапии.

Fig. 2. The distribution of patients into risk groups depending on response to therapy on the 8th day.

 

На 15-й день терапии оценка уровня МОБ проводилась в соответствии с критериями группы BFM (табл. 1), при этом МОБ-негативный статус определялся при числе бластных клеток в КМ<0,01% среди миелокариоцитов, а МОБ-позитивный статус, соответственно, при числе бластных клеток в КМ³более 0,01% – среди миелокариоцитов.

 

Таблица 1. Распределение больных ОЛЛ на группы риска в зависимости от уровня МОБ на 15-й день терапии

Table 1. The distribution of patients with ALL into risk groups depending on the MRD levels on the 15th day of therapy.

Уровень МОБ, %

Стандартный риск

Средний риск

Высокий риск

абс.

%

абс.

%

абс.

%

<0,1

26

66,7

25

39

3

33,4

0,1–10

12

30,8

30

46,9

6

66,6

≥10

1

2,6

9

14,1

0

0

 

Оценка МОБ на 15-й день проводилась у 113 (96,6%) из 117 пациентов, включенных в исследование (1 больной умер до достижения этого периода, у 3 пациентов уровень МОБ не определялся). Согласно критериям BFM для стратификации по группам риска достаточно определить МОБ в диапазоне от 0,1 до 10%.

В группе среднего риска 26 (66,7%) детей были с МОБ<0,1%; 12 (30,8%) – от 0,1 и до 10% и 1 (2,6%) пациент имел МОБ³10% и более. В группе высокого риска уровень МОБ<0,1% отмечался у 3 (33,4%) больных, от 0,1 до 10% – 6 (66,6%). В группе среднего риска 25 (39%) детей были с МОБ<0,1%; 30 (46,9%) – от 0,1 и до 10% и 9 (14,1%) пациентов имели МОБ³10% и более (табл. 1).

Всего 13 (11,5%) больных достигли МОБ-негативного статуса к 15-му дню лечения, у 100 (88,5%) пациентов определялся МОБ-позитивный статус (рис. 3).

 

Рис. 3. Распределение больных ОЛЛ по МОБ-статусу на 15-й день терапии.

Fig. 3. The distribution of patients with ALL according to the MRD status on the 15th day of therapy.

 

При оценке ответа на 15-й день терапии методом цитологического анализа пунктата КМ выявлено следующее: в группе стандартного риска ответ М1 зафиксирован у 36 (90%), у 4 (10%) – М2, M3-ответа не было. В группе среднего риска у 49 (75,4%) пациентов отмечен ответ М1, у 13 (20%) – М2 и у 3 (4,6%) – достигнут ответ М3. В группе высокого риска у 5 (45,5%) больных отмечен ответ M1, у 3 (27,3%) – М2 и 3 (27,3%) – М3 (табл. 2).

 

Таблица 2. Распределение больных ОЛЛ на группы риска в зависимости от цитологического ответа на 15-й день терапии

Table 2. The distribution of patients with ALL into risk groups depending on the cytological response on the 15th day of therapy

Цитологический ответ (КМ)

Стандартный риск

Средний риск

Высокий риск

абс.

%

абс.

%

абс.

%

М1

36

90

49

75,4

5

45,5

М2

4

10

13

20

3

27,3

М3

0

0

3

4,6

3

27,3

 

Цитологический и иммунологический ответ по КМ на 15-й день терапии представлены в табл. 3.

 

Таблица 3. Соотношение цитологического ответа по КМ и МОБ-статуса

Table 3. The ratio of the cytological response by the bone marrow (BM) and the MRD status

МОБ-статус

МОБ<0,1%

МОБ от 0,1 до 10%

МОБ>10%

М-ответ

абс.

%

абс.

%

абс.

%

M1

52

96

35

73

1

8,3

M2

2

4

11

23

7

58,4

M3

0

0

2

4

4

33,3

 

Следовательно, исходя из уровня МОБ нам удалось выявить 8 пациентов из группы стандартного риска с ответом М1 и уровнями МОБ от 0,1 до 10%, которые рестратифицированы в группу среднего риска. В группе среднего риска выделены 7 пациентов с ответом М2 и 1 больной с ответом М1, у которых уровень МОБ составлял 10% и более, эти 8 пациентов рестратифицированы в группу высокого риска (см. табл. 3.)

В результате больные на 15-й день терапии стратифицированы следующим образом: в группу стандартного риска вошли 25 (22%) пациентов, среднего риска – 70 (60%) и высокого риска – 21 (18%); рис. 4.

 

Рис. 4. Распределение пациентов ОЛЛ по группам риска на 15-й день терапии после стратификации, с учетом МОБ-статуса и цитологического ответа по КМ.

Fig. 4. The distribution of patients with ALL into risk groups on the 15th day of therapy after stratification, given the MRD status and cytological response by the BM.

 

При анализе общей (ОВ), бессобытийной (БСВ) и безрецидивной выживаемости (БРВ) больных с учетом их распределения по группам риска на 15-й день терапии оказалось, что БРВ, БСВ и ОВ для группы стандартного риска (СтР) составили 100%. Среди пациентов группы среднего риска (СрР) БСВ – 79,2±5,9% (медиана наблюдения 76,5±2,7 мес), БРВ – 80,4±5,8% (медиана наблюдения 78,2±2,3 мес); ОВ – 88,8±4,5% (медиана наблюдения 79,8±2,3 мес). У больных из группы высокого риска (ВР) 6-летняя БСВ – 64,6±12,1%, БРВ – 73,4±11,9%, ОВ – 78,2±9,8% (рис. 5–7).

 

Рис. 5. БСВ больных ОЛЛ в зависимости от ответа на 15-й день терапии.

Fig. 5. Event-free survival of patients with ALL depending on the response on the 15th day of therapy.

 

Рис. 6. БРВ больных ОЛЛ в зависимости от ответа на 15-й день терапии.

Fig. 6. The relapse-free survival of patients with ALL depending on the response on the 15th day of therapy.

 

Рис. 7. ОВ больных ОЛЛ в зависимости от ответа на 15-й день терапии.

Fig. 7. The overall survival of patients with ALL depending on the response on the 15th day of therapy.

 

Среди 117 пациентов, включенных в исследование, отмечено 13 (11,1%) случаев рецидива, из которых 1 (0,85%) очень ранний, 6 (5,12%) ранних и 6 (5,12%) поздних.

Отмечалось 11 (9,4%) летальных исходов, из которых 7 (5,9%) – смерть от прогрессирования ОЛЛ, 3 (2,6%) – инфекционные осложнения и 1 (0,85%) – вторая опухоль.

Заключение

Комплексный подход к стратификации больных ОЛЛ, основанный на морфоиммунологических данных КМ, позволяет оптимизировать выделение групп риска. Оценка МОБ, проводимая методом проточной цитометрии, дает возможность рестратификации больных на 15-й день лечения и выделения группы «истинно» стандартного риска, выживаемость которой достигла 100%. Все пациенты этой группы, получив менее токсичное лечение, соответственно, с меньшим количеством осложнений, живы без рецидива (время наблюдения – 55,04±2,8 мес). Так как малое число больных достигают МОБ-негативного статуса к 15-му дню терапии, предположительно, анализируя скорость и уровень снижения МОБ, в дальнейшем можно будет выделить группу «истинно» неблагоприятного риска, для которой необходимо значительное и раннее усиление терапии. Таким образом, определение МОБ при ОЛЛ позволяет более точно по сравнению с цитологическим методом охарактеризовать ответ на лечение и выбрать оптимальную по интенсивности тактику терапии.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Conflict of interests. The authors declare that there is not conflict of interests.

About the authors

Meri A. Shervashidze

Blokhin National Medical Research Center of Oncology

Author for correspondence.
Email: shervashidze85@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-8350-4153

Russian Federation, Moscow

Res. Officer

Timur T. Valiev

Blokhin National Medical Research Center of Oncology

Email: timurvaliev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1469-2365

Russian Federation, Moscow

D. Sci. (Med.)

Natalia A. Batmanova

Blokhin National Medical Research Center of Oncology

Email: timurvaliev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5728-2243

Russian Federation, Moscow

Cand. Sci. (Med.)

Nikolai N. Tupitsyn

Blokhin National Medical Research Center of Oncology

Email: timurvaliev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3966-128X

Russian Federation, Moscow

D. Sci. (Med.)

Irina N. Serebryakova

Blokhin National Medical Research Center of Oncology

Email: timurvaliev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8389-4737

Russian Federation, Moscow

Cand. Sci. (Med.)

References

  1. Каприн А.Д., Старинский В.В., Петрова Г.В. Злокачественные новообразования в России в 2013 году (заболеваемость и смертность). М., 2015. [Kaprin A.D., Starinskii V.V., Petrova G.V. Malignant neoplasms in Russia in 2013 (morbidity and mortality). Moscow, 2015 (in Russian).]
  2. Garcia-Manero G, Yang H, Kuang S-Q et al. Epigenetics of Acute Lymphocytic Leukemia. Semin Hematol 2009; 46 (1): 24–32.
  3. Бойченко Э.Г., Румянцева Ю.В., Пономарева Н.И. и др. Сравнительный анализ результатов химиотерапии острого лимфобластного лейкоза у детей по программам ALL-MB-2002 и сoall-st. Petersburg-92. Онкогематология. 2010; 2. [Boichenko E.G., Rumiantseva Iu.V., Ponomareva N.I. et al. Sravnitel’nyi analiz rezul’tatov khimioterapii ostrogo limfoblastnogo leikoza u detei po programmam ALL-MB-2002 i soall-st. Petersburg-92. Onkogematologiia. 2010; 2 (in Russian).]
  4. Dejean D, Krahn H, Giacomini M et al. Health Technology Assessment at Health Quality Ontario. Ont Health Technol Assess Ser 2016; 16 (16): 1–22.
  5. Volejnikova J, Jarosova M, Pospisilova D et al. Treatment and prognosis of childhood acute lymphoblastic leukemia on protocols ALL-BFM 90, 95 and ALL IC-BFM 2002: a retrospective single-center study from Olomouc, Czech Republic. Neoplasma 2016; 63 (3): 456–61.
  6. Савва Н.Н., Красько О.В., Белевцев М.В. и др. Прогностическое значение минимальной остаточной болезни для безрецидивной выживаемости детей с острым лимфобластным лейкозом на протоколе ОЛЛ-МБ-2002 (однофакторный и многофакторный анализ). Онкогематология. 2009; 2. [Savva N.N., Kras’ko O.V., Belevtsev M.V. et al. Prognosticheskoe znachenie minimal’noi ostatochnoi bolezni dlia bezretsidivnoi vyzhivaemosti detei s ostrym limfoblastnym leikozom na protokole OLL-MB-2002 (odnofaktornyi i mnogofaktornyi analiz). Onkogematologiia. 2009; 2 (in Russian).]
  7. Bassan R, Spinelli O, Oldani E et al. Improved risk classification for risk-specific therapy based on the molecular study of minimal residual disease (MRD) in adult acute lymphoblastic leukemia (ALL). Blood 2009; 113 (18): 4153–62.
  8. Brüggemann M, Schrauder A, Raff T et al. Standardized MRD quantification in European ALL trials: proceedings of the Second International Symposium on MRD assessment in Kiel, Germany, 18–20 September 2008. Leukemia 2010; 24 (3): 521–35.
  9. Schrappe M, Valsecchi MG, Bartram CR et al. Late MRD response determines relapse risk overall and in subsets of childhood T-cell ALL: results of the AIEOP-BFM-ALL 2000 study. Blood 2011; 118 (8): 2077–84.
  10. Fronkova E, Mejstrikova E, Avigad S et al. Minimal residual disease (MRD) analysis in the non-MRD-based ALL IC-BFM 2002 protocol for childhood ALL: is it possible to avoid MRD testing? Leukemia 2008; 22 (5): 989–97.
  11. An F-Y, Zhang S-H, Kong L-J et al. Clinical Significance of Minimal Residual Disease in Risk Stratification and Prognosis of Childhood B-lineage Acute Lymphoblastic Leukemia. Zhongguo Shi Yan Xue Ye Xue Za Zhi 2017; 25 (3): 729–35.
  12. Attarbaschi A, Mann G, Panzer-Grümayer R et al. Minimal Residual Disease Values Discriminate Between Low and High Relapse Risk in Children With B-Cell Precursor Acute Lymphoblastic Leukemia and an Intrachromosomal Amplification of Chromosome 21: The Austrian and German Acute Lymphoblastic Leukemia Berlin-Frankfurt-Münster (ALL-BFM) Trials. J Clin Oncol 2008; 26 (18): 3046–50.
  13. Pui C-H, Pei D, Coustan-Smith E et al. Clinical utility of sequential minimal residual disease measurements in the context of risk-based therapy in childhood acute lymphoblastic leukaemia: a prospective study. Lancet Oncol 2015; 16 (4): 465–74.
  14. Тупицын Н.Н., Гривцова Л.Ю., Купрышина Н.А. Проточная цитометрия в онкогематологии. Ч. I. Основы и нововведения в диагностике острых лейкозов. Клин. онкогематология. 2012; 5 (1). [Tupitsyn N.N., Grivtsova L.Iu., Kupryshina N.A. Protochnaia tsitometriia v onkogematologii. Ch. I. Osnovy i novovvedeniia v diagnostike ostrykh leikozov. Klin. onkogematologiia. 2012; 5 (1) (in Russian).]
  15. Bruggemann M. Standardized mrd monitoring in european all trials. Ann Hematol 2013; 92: S33–S36.
  16. Campana D. Minimal residual disease monitoring in childhood acute lymphoblastic leukemia. Curr Opin Hematol 2012; 19 (4): 313–8.
  17. Зуховицкая Е.В., Фиясь А.Т. Острые лимфобластные лейкозы. Журн. Гродненского государственного медицинского университета. 2015; 3 (51). [Zukhovitskaia E.V., Fiias’ A.T. Ostrye limfoblastnye leikozy. Zhurn. Grodnenskogo gosudarstvennogo meditsinskogo universiteta. 2015; 3 (51) (in Russian).]
  18. Менткевич Г.Л., Маякова С.А. Лейкозы у детей. Практическая медицина. М., 2009. [Mentkevich G.L., Maiakova S.A. Leukemia in children. Practical medicine. Moscow, 2009 (in Russian).]
  19. Alvarnas JC, Brown PA, Aoun P et al. Acute lymphoblastic leukemia. J Natl Compr Cancer Netw JNCCN 2012; 10 (7): 858–914.
  20. Безнос О.А., Гривцова Л.Ю., Попа А.В. и др. Определение минимальной остаточной болезни при В-линейных острых лимфобластных лейкозах с использованием подходов Euroflow. Клин. Онкогематология. 2017; 10 (2): 158–68. [Beznos O.A., Grivtsova L.Yu., Popa A.V. et al. Evaluation of Minimal Residual Disease in B-lIneage acute lymphoblastic leukemia using euro flow approaches. Clin Oncohematology. 2017; 10 (2): 158–68 (in Russian)]

Supplementary files

Supplementary Files Action
1.
Fig. 1. Initial risk groups of patients with acute lymphoblastic leukemia (ALL).

Download (174KB) Indexing metadata
2.
Fig. 2. The distribution of patients into risk groups depending on response to therapy on the 8th day.

Download (183KB) Indexing metadata
3.
Fig. 3. The distribution of patients with ALL according to the MRD status on the 15th day of therapy.

Download (169KB) Indexing metadata
4.
Fig. 4. The distribution of patients with ALL into risk groups on the 15th day of therapy after stratification, given the MRD status and cytological response by the BM.

Download (200KB) Indexing metadata
5.
Fig. 5. Event-free survival of patients with ALL depending on the response on the 15th day of therapy.

Download (191KB) Indexing metadata
6.
Fig. 6. The relapse-free survival of patients with ALL depending on the response on the 15th day of therapy.

Download (196KB) Indexing metadata
7.
Fig. 7. The overall survival of patients with ALL depending on the response on the 15th day of therapy.

Download (190KB) Indexing metadata

Statistics

Views

Abstract - 56

PDF (Russian) - 17

Cited-By


PlumX

Dimensions

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies