Utveckling och tillämpning av en ny Digital Array PCR för akut myeloid leukemi (AML)

Minimal restsjukdom (MRD) avser förekomsten av cancerceller som är närvarande efter behandling och som inte på annat sätt kan detekteras av kliniska fynd, inklusive kliniska standardanalyser och röntgenbilder. Detektering av MRD innan den blir kliniskt detekterbar ger möjlighet att ingripa och optimera behandlingen, med möjlighet att bota fler patienter. Av ovanstående skäl representerar upptäckt av MRD genom utvärdering av blodbaserade biomarkörer ett lovande område för att förbättra kliniska resultat hos patienter med en mängd olika fasta och flytande tumörer. I flytande tumörer såsom akut lymfatisk leukemi (ALL) är MRD-bedömning redan en del av rutinmässig klinisk praxis. MRD är starkt korrelerad med risk för återfall i ALL, och MRD-bedömning under och efter induktionsterapi är en av de mest informativa prognostiska markörerna som finns tillgängliga. Av dessa skäl indikerar National Comprehensive Cancer Network (NCCN) Guidelines Version 2.2020 att MRD-bedömning är en "väsentlig komponent i patientutvärdering under loppet av sekventiell terapi" för ALL, och det finns >250 referenser till MRD i pediatriska och vuxna ALLA NCCN:s riktlinjer. Vid AML används MRD-bedömning rutinmässigt på akademiska vårdcentraler. MRD är också starkt förknippat med risk för återfall vid AML, och MRD-status är en stark oberoende prediktor för total överlevnad efter avslutad behandling. AML NCCN-riktlinjerna version 3.2020 indikerar det "obestridliga behovet av övervakning", men ytterligare förbättringar behövs för att göra MRD-övervakning hos patienter med AML mer tillförlitlig. I den här studien kommer vi att tillämpa en ny högmultiplexerad digital PCR-teknologi, digital array PCR (daPCR), för utvärdering av MRD i AML som kommer att förbättra MRD-analysens tillförlitlighet samtidigt som kostnaderna och tiden till resultat minskar.

För närvarande inkluderar metoder för MRD-bedömning i AML flödescytometri för detektering av avvikande immunfenotyper samt molekylära PCR- och nästa generations sekvensering (NGS)-baserade analyser för att upptäcka återkommande AML-associerade genetiska abnormiteter. Både flödes- och molekylär MRD-bedömning har mycket högre känslighet än enbart morfologisk bedömning, med flödescytometri har en lägre detektionsgräns mellan 10-4 till 10-5 och molekylära metoder mellan 10-3 för NGS-metoder till 10-5 för PCR-baserade metoder. Var och en av de nuvarande metoderna har stora begränsningar som förhindrar en bredare adoption i AML. Standard NGS-baserade metoder har otillräcklig känslighet och höga kostnader. Flödescytometri är en tekniskt svår metod som är utmanande att standardisera, och en undergrupp av AML-fall har inte tillräckligt med utvärderbara ytmarkörer för att tillåta upptäckt. PCR-baserade metoder kan vara mycket känsliga, men varje analys är för närvarande inriktad på en enda återkommande genetisk abnormitet (t.ex. PML/RARA-fusion vid akut promyelocytisk leukemi), och många AML-fall har inte genetiska abnormiteter som är inriktade på nuvarande kliniska analyser. Däremot ger daPCR-teknologin som vi föreslår att tillämpa i denna studie en hög genomströmning, multiplexerad plattform (24-96 varianter) med oöverträffat dynamiskt omfång (>108), hög användarvänlighet, låg kostnad och snabb handläggningstid. Eftersom daPCR samtidigt kan undersöka flera varianter, uppskattar vi att vår initiala analys kommer att ha potential att detektera och kvantifiera mängden av minst en AML-associerad mutation i ~ 80% av AML-proverna. Detta tekniska framsteg skulle ge en verklig lösning för att möjliggöra frekvent, djupgående övervakning av terapeutiskt svar hos patienter med AML.