University of Groningen
Circulating biomarkers in classical Hodgkin lymphoma
Plattel, Wouter Johannes
DOI:
10.33612/diss.97631424
IMPORTANT NOTE: You are advised to consult the publisher's version (publisher's PDF) if you wish to cite from
it. Please check the document version below.
Document Version
Publisher's PDF, also known as Version of record
Publication date:
2019
Link to publication in University of Groningen/UMCG research database
Citation for published version (APA):
Plattel, W. J. (2019). Circulating biomarkers in classical Hodgkin lymphoma. Rijksuniversiteit Groningen.
https://doi.org/10.33612/diss.97631424
Copyright
Other than for strictly personal use, it is not permitted to download or to forward/distribute the text or part of it without the consent of the author(s) and/or copyright holder(s), unless the work is under an open content license (like Creative Commons).
Take-down policy
If you believe that this document breaches copyright please contact us providing details, and we will remove access to the work immediately and investigate your claim.
Downloaded from the University of Groningen/UMCG research database (Pure): http://www.rug.nl/research/portal. For technical reasons the number of authors shown on this cover page is limited to 10 maximum.
CHAPTER 9
Summary in Dutch
(Nederlandse samenvatting)
Nederlandse samenvatting | 151
9
Introductie
Thomas Hodgkin (zie omslag) beschreef in 1832 voor het eerst de kenmerken van een ziektebeeld dat later zijn naam zou gaan dragen en dat gekarakteriseerd werd door een abnormale vergroting van lymfeklieren en milt. Zijn observatie was gebaseerd op macroscopisch onderzoek en werd later met microscopische technieken verder onderbouwd. Tot bijna halverwege de twintigste eeuw werd Hodgkin lymfoom (HL) beschouwd als een infectieziekte. Tegenwoordig is het een van de bekendste vormen van lymfeklierkanker en worden de ca. 50 andere vormen van lymfeklierkanker geclassificeerd als non-Hodgkin lymfoom (NHL).
De maligne cellen van het HL zijn één of meerkernige grote tumorcellen (Hodgkin Reed-Sternberg cellen, HRS cellen). Uniek aan het HL is dat de tumor voor slechts 1% bestaat uit deze kwaadaardige cellen en voor de rest uit een veelheid van inflammatoire cellen die de HRS omgeven. De tumorcellen ontstaan uit B-cellen (B-lymfocyten), waarbij de B-cellen ontaarden tijdens de rijping van naïeve B-cellen tot volwassen B-cellen. Opvallend is dat tijdens deze kwaadaardige transformatie de cellen al hun B-cel kenmerken verliezen. Het Epstein Barr Virus (EBV) speelt ook een belangrijke rol, aangezien dit virus in ca. 30% van de gevallen aanwezig is in de tumorcellen. Het EBV virus is echter een veelvoorkomend virus waarbij de meeste personen al vroeg in hun leven hiermee in aanraking komen: circa 90% van de volwassenen in de westerse wereld heeft dit virus uiteindelijk doorgemaakt. Met name in omstandigheden waarbij expositie aan dit virus op latere leeftijd plaatsvindt (bijv. kleine gezinnen of hogere sociaal economische status) is de incidentie van het HL hoger. In Nederland zijn er jaarlijks ca. 450 nieuwe patiënten met het HL. In tegenstelling tot de meeste vormen van kanker, waaronder ook NHL, is meer dan de helft van de patiënten jongvolwassene in de leeftijdscategorie 15-35 jaar.
Waar het Hodgkin lymfoom begin jaren ’50 nog een ongeneeslijke ziekte was, is in de decennia daarna door de introductie van radiotherapie en een combinatie van chemotherapeutische middelen de prognose aanzienlijk verbeterd. Inmiddels kan door verdere verbeteringen in de behandeling ca. 85% van de patiënten genezen worden. Helaas worden veel ex-patiënten getroffen door late complicaties gerelateerd aan de behandeling, zoals cardiovasculaire aandoeningen, secundaire tumoren en infertiliteit. Daarom is het belangrijk om juist bij deze jonge patiëntengroep de intensiteit van de behandeling zo goed mogelijk te individualiseren door zowel over- als onderbehandeling te verminderen.
In het afgelopen decennium heeft de introductie van de 18F-FDG-PET/CT (PET) scan zowel
de stadiering als responsevaluatie van lymfeklierkanker sterk verbeterd. Door middel van de de op suiker gebaseerde tracer (18F-FDG) werd het hiermee mogelijk om naast de
omvang van de tumor ook de metabole activiteit te meten. Bij het HL is de activiteit van het tumorweefsel gemeten met de PET scan tijdens de behandeling na twee kuren chemotherapie
152 | Chapter 9
van sterk prognostische waarde gebleken. Inmiddels is ook gebleken dat aanpassingen van de behandeling naar een intensiever of minder intensief behandelschema op basis van het resultaat van de PET scan tijdens de behandeling (interim PET scan) tot verdere verbetering van het behandelresultaat leidt. Echter de PET scan kent ook zijn beperkingen, met name een relatief hoge kans op vals positieve resultaten zowel tijdens als aan het einde van de behandeling als gevolg van aspecifieke ontstekingsreacties. Hierdoor wordt de behandeling momenteel bij een deel van de patiënten mogelijk onnodig geïntensiveerd, met als gevolg weer meer acute- en late schade. Daarnaast sluit het bereiken van een negatieve PET scan tijdens de behandeling het krijgen van een recidief onvoldoende uit. De PET scan wordt derhalve niet gevoelig genoeg geacht om minimale restziekte vast te stellen.
Nederlandse samenvatting | 153
9
Circulerende biomarkers
In dit proefschrift hebben wij verschillende in het bloed circulerende biomarkers nader onderzocht op toepassing als prognostische biomarker of als biomarker om de respons op de therapie beter te meten. Allereerst is in Hoofdstuk 1 na een introductie over het HL en de behandeling daarvan een overzicht gegeven van de huidige toegepaste en potentiele circulerende biomarkers in het HL. Wij concluderen dat er meerdere biomarkers zijn beschreven die gecorreleerd zijn aan prognose. Dit betreffen biomarkers gerelateerd aan de hoeveelheid circulerende cellen (met name rode en witte bloedcellen) en circulerende eiwitten die ofwel gerelateerd zijn aan het ontstekingsproces danwel aan celverval. Slechts een beperkte set van biomarkers wordt klinisch toegepast in prognostische modellen. Voor een deel heeft dat te maken met het feit dat nog onvoldoende bekend is welke biomarker of set van biomarkers de beste prognostische waarde heeft in combinatie met klinische prognostische factoren en de inmiddels gangbare interim PET scan. Grote klinische studies waarin eenzelfde behandeling binnen een homogene patiëntenpopulatie wordt getest zijn bij uitstek geschikt om dit verder te onderzoeken. De meest veelbelovende biomarkers buiten reeds gevestigde biomarkers zijn de lymfocyt / monocyt ratio en de eiwitten: ferritine, IL6, IL10, circulerend IL2R, ILRA, CD30 en TARC. Verder concluderen wij dat de kennis rondom biomarkers om de respons op behandeling te meten beperkt is. In deel 1 van dit proefschrift (hoofdstukken 2, 3 en 4) worden diverse studies naar dit type biomarkers beschreven en in deel 2 (hoofdstuk 5, 6 en 7) onderzoeken wij de mogelijkheid van circulerende microRNAs als prognostische biomarker voor het HL.
In Hoofdstuk 2 is de waarde van het eiwit Thymus and Activation Regulated Chemokine (TARC) als biomarker voor de respons op therapie beschreven. TARC is een zogenaamd chemokine, hetgeen inhoudt dat het in staat is om andere cellen aan te trekken. In het HL zorgt TARC voor het aantrekken van lymfocyten die de receptor voor TARC hebben, CCR4. Deze lymfocyten worden veelal in de buurt van de HRS cellen gevonden en hebben een belangrijke bijdrage in het ontsnappen van de HRS cel aan een effectieve afweerreactie van het lichaam en daarmee de overleving van de HRS cel. TARC wordt in grote hoeveelheid aangemaakt door de tumorcellen en is meetbaar in het bloed. In dit hoofdstuk hebben we verschillende bloedmonsters voor, tijdens en na de behandeling van het HL onderzocht op de hoogte van TARC spiegels en dit vergeleken met de uitgebreidheid van ziekte en de respons op de behandeling. In totaal konden we 60 nieuw gediagnosticeerde patiënten met Hodgkin lymfoom includeren en 12 patiënten met recidief of refractaire (niet op behandeling reagerende-) ziekte. Daarnaast hebben we bloed verzameld van 107 gezonde vrijwilligers. TARC waardes/spiegels bleken verhoogd in het bloed bij ca. 90% van de patiënten met HL. Mediane TARC waardes waren ca. 400x verhoogd ten opzichte van gezonde controles. Hogere TARC waardes ten tijde van diagnose correleerden met een uitgebreider ziektestadium en met een groter tumorvolume gemeten als metabool
154 | Chapter 9
tumorvolume op de PET scan voor start van therapie. TARC waardes verminderden significant bij alle patiënten na start van therapie en dit was al zichtbaar na één cyclus van gecombineerde chemotherapie. Bij de drie patiënten die onvoldoende respons hadden op de ingezette behandeling bleven de TARC waardes verhoogd tijdens de behandeling, terwijl bij alle patiënten bij wie de ziekte wel voldoende respondeerde de waardes na één kuur al genormaliseerd waren. Bij de patiënten met teruggekeerde ziekte bleken de TARC waardes tevens verhoogd en ook hier was een duidelijke relatie tussen wel of niet normaliseren van de TARC waardes en de respons op behandeling. Deze studie liet zien dat TARC een goede biomarker is om al vroeg tijdens de behandeling de respons te kunnen meten.
In Hoofdstuk 3 is een vergelijking gemaakt tussen 3 andere biomarkers en TARC, namelijk circulerend (soluble) Galectine-1 (sGal-1), circulerend CD163 (sCD163) en circulerend CD30 (sCD30) in een cohort van 103 nieuw gediagnosticeerde patiënten met het HL, inclusief de 60 patiënten uit hoofdstuk 2. Galectine-1 is een eiwit dat aanwezig is in en op de HRS cel en wordt mede verantwoordelijk geacht voor een verminderde afweerreactie op de tumorcellen door lymfocyten. Een eerdere publicatie liet verhoogde waardes van dit eiwit in het bloed zien en beschreef het potentieel als biomarker voor het HL. CD163 is een eiwit dat aanwezig is in macrofagen, een belangrijke afweercel aanwezig in de tumor van patiënten met HL. In andere publicaties is aangetoond dat het aantal macrofagen correleert met prognose. CD30 is een oppervlakte marker aanwezig op de HRS cel en de circulerende vorm kan als maat voor tumorcelverval gezien worden. Verhoogde waardes van respectievelijk sGal-1, sCD163, sCD30 en TARC werden respectievelijk gevonden in 67%, 21%, 91% en 93% van de patiënten met de HL. Gemiddelde waardes van alle biomarkers namen af na behandeling, maar op individueel niveau correleerde alleen TARC met de klinische respons op behandeling. TARC bleef verhoogd in zes van de zeven niet responsieve patiënten en nam drastisch af in 95 van de 96 responsieve patiënten. Wat de klinische toepasbaarheid van met name sCD163 en in mindere mate ook van sGal-1 en sCD30 daarnaast ook nog beperkt is dat er aanzienlijke overlap bestaat tussen waardes gevonden bij patiënten met actieve ziekte en waardes gevonden bij gezonde controles of bij patiënten bij wie geen ziekteactiviteit meer gevonden werd. Verder onderzochten wij voor alle vier biomarkers of het gebruik van plasma of serum nog van invloed was op de hoogte van de eiwitten. Alleen voor sCD30 bleken significant lagere waardes gevonden in serum dan in plasma, hetgeen plasma voor sCD30 mogelijk beter geschikt maakt. Voor onze studie hebben we plasma gebruikt waarin nog veel bloedplaatjes aanwezig. Van bloedplaatjes is bekend dat deze TARC opnemen. Indien bloedplaatsjes effectief worden verwijderd alvorens TARC te meten, nemen de vervolgens gemeten TARC waardes sterk af met als gevolg een verminderde sensitiviteit voor afwijkende waardes. Dus voor het bepalen van TARC is het aan te raden om bloedplaatjes rijk plasma of serum te gebruiken.
Nederlandse samenvatting | 155
9
In Hoofdstuk 4 is de verdere toepassing van TARC als biomarker voor respons op de behandeling onderzocht door de TARC waarde na 2-3 kuren chemotherapie (interim TARC) te vergelijken met de PET scan na 2-3 kuren chemotherapie (interim PET). Voor deze vergelijking gebruikten we een uitbreiding van het cohort uit Hoofdstuk 3, met echter een selectie voor patiënten waarvan we zowel een interim PET als interim TARC waarde hadden op hetzelfde moment (n=95). Alle PET scans werden gereviseerd en gescoord volgens huidige interpretatie criteria (Deauville score). Op het interim tijdspunt was de TARC waarde concordant met het PET resultaat in 87% van de gevallen. Interim TARC was verhoogd in slechts negen patiënten (8%), versus 17 patiënten (18%) met een positieve interim PET scan (Deauville score ≥4). Acht van de negen patiënten met een interim verhoogde TARC bleken uiteindelijk refractaire ziekte te hebben of kregen een vroegtijdig recidief. De (gemodificeerde) progressie vrije overleving voor interim TARC positieve patiënten was derhalve slechts 11% na 5 jaar. Daartegenover bleek van de 17 interim PET positieve patiënten tevens acht patiënten refractaire ziekte of een vroeg recidief te hebben, corresponderend met een gemodificeerde progressie vrije overleving van 53%. De negatief voorspellende waarde van interim PET en interim TARC was vergelijkbaar, respectievelijk 85% en 86%. De conclusie van dit hoofdstuk was derhalve dat met name de positief voorspellende waarde van interim respons evaluatie verbetert wanneer TARC wordt gebruikt in plaats van de PET scan. Samengenomen tonen hoofdstuk 2, 3 en 4 dat TARC een goede biomarker is voor responsevaluatie en beter correleert met uiteindelijke respons op behandeling dan de overige geteste biomarkers inclusief de interim PET scan. In deel 2 (hoofdstukken 5, 6 en 7) onderzochten we de waarde van circulerende microRNA’s (miRNAs) bij patiënten met HL. MiRNAs zijn kleine niet voor eiwit coderende fragmenten RNA, met als functie eiwit expressie van andere genen te beïnvloeden door binding aan het boodschapper RNA van deze genen (target genen). Door deze binding wordt voorkomen dat het boodschapper RNA daadwerkelijk tot eiwit formatie leidt. MiRNAs zijn opvallend genoeg detecteerbaar in de circulatie, ofwel in eiwit gebonden vorm danwel in microvesikels (kleine blaasjes die door de cel worden uitgescheden). Aangezien ook tumorcellen deze miRNAs in de circulatie brengen zijn dit potentiele biomarkers van ziekte. Vele ziekten hebben namelijk een specifiek miRNA profiel. In Hoofdstuk 5 is een overzicht gegeven van de kennis van miRNA profielen en de functies daarvan in het HL. Verscheidende aan andere vormen van kanker gerelateerde miRNAs, waaronder miR-16, miR-20a, miR-21 en miR-155 zijn verhoogd waargenomen in cellijnen van het HL, geïsoleerde HRS cellen of totale weefselbiopten van het HL. De functie van miRNAs in het HL is veel minder onderzocht, alhoewel verschillende target genen gerelateerd aan gereguleerde celdood, celgroei, eiwit productie en plasma cel differentiatie geïdentificeerd zijn. Daarnaast is miRNA-135 in één studie gerelateerd aan de prognose van patiënten met het HL.
156 | Chapter 9
In Hoofdstuk 6 worden de technische uitdagingen beschreven bij het onderzoeken van circulerende miRNAs. Er zijn verschillende pre-analytische factoren waaronder het type bloedmonster (serum of plasma), centrifugeersnelheden en -duur en het type bloedbuis dat gebruikt wordt die het uiteindelijk gevonden miRNA resultaat sterk kunnen beïnvloeden. Ook analytische factoren zoals de methode van RNA isolatie, amplificatie procedures en post-analytische factoren zoals normalisatie van de verkregen data en verschillende methodes van validatie beperken tezamen met het gebrek aan standaardisatie momenteel nog adequate toepassing in de kliniek.
In Hoofdstuk 7 beschrijven we een explorerende studie naar circulerende miRNAs met prognostische waarde in het HL. Hiervoor hebben we drie groepen vergeleken: acht serum monsters van HL patiënten voor start van therapie die later refractair bleken op eerstelijns behandeling, acht serum monsters van HL patiënten voor start van therapie die een langdurige remissie hadden bereikt en acht serum monsters van gezonde controles met gelijk geslacht en leeftijd. Na de isolatie van RNA hebben we een op hybridisatie gebaseerde miRNA microarray techniek toegepast waarbij alle destijds bekende miRNAs op de array aanwezig waren. Met de gebruikte serum monsters konden we 124 van de destijds bekende 1348 miRNAs aantonen (8%). Slechts één miRNA bleek significant verschillend tussen de patiënten in langdurige remissie en de andere twee groepen wanneer gecorrigeerd werd voor meervoudig testen. De aanwezigheid van deze miRNA konden we echter niet valideren middels qRT-PCR. Hetzelfde gold voor drie van vier andere miRNAs die geselecteerd waren op basis van nominaal significante verschillen. De vierde miRNA kon wel worden aangetoond maar bleek niet verschillend tussen de groepen. Van vijf additioneel geteste miRNAs waarvan bekend was dat deze hoog tot expressie komen in HL cellijnen of tumorcellen bleek slechts één miRNA (miR-155) significant verschillend tussen patiënten die refractaire ziekte hadden en gezonde controles. Deze miRNA werd echter in een lagere hoeveelheid waargenomen bij de patiëntengroep dan bij de gezonde controles, hetgeen biologisch moeilijk te verklaren is. De conclusie van deze explorerende studie was dat we niet in staat waren om circulerende miRNAs met prognostische waarde te vinden middels deze miRNA microarray benadering.
Nederlandse samenvatting | 157
9
Toekomstige ontwikkelingen
In Hoofdstuk 8 wordt naast een samenvatting en discussie van bovenstaande hoofdstukken ook gespeculeerd over de mogelijk toekomstige rol van biomarkers in het HL. Er is nog altijd behoefte aan verbetering van responsevaluatie in het HL. Mogelijk dat andere timing van de PET-scan (na één kuur in plaats van na 2 kuren) en verbeterde kwantitatieve interpretatie methodes de negatief- en positief voorspellende waarde van de PET-scan kunnen verbeteren. Andere methodes van responsevaluatie zoals circulerende biomarkers zullen echter ook een belangrijke bijdrage kunnen hebben. In een recent gestarte klinische trial bij patiënten met gevorderd stadium HL vergelijken wij de PET-scan na één kuur met de TARC waarde na één kuur. Mede op basis van de resultaten beschreven in dit proefschrift verwachten wij dat de resultaten van TARC ten opzichte van de PET-scan op zijn minst vergelijkbaar zullen zijn. Het is dan ook aannemelijk dat net zoals PET gestuurde therapie nu, TARC gestuurde therapie in toekomstige klinische studies zal worden onderzocht. Een andere toepassing, zoals momenteel reeds in het UMCG gangbaar is, is het meten van TARC tijdens de routine follow-up na behandeling als screeningsmethode voor recidief ziekte. Op basis van de resultaten uit dit proefschrift is het niet de verwachting dat de negatief voorspellende waarde van de PET-scan verbeterd kan worden door gebruik te maken van TARC. Meer gevoelige biomarkers zijn noodzakelijk om minimale restziekte aan te kunnen tonen. Recent is beschreven dat veranderingen aan het genetisch materiaal in HRS cellen gemeten kan worden in het plasma van patiënten (circulerend tumor DNA; ctDNA). In een recente publicatie bleek een vermindering van de ctDNA concentratie met minder dan een honderdvoud geassocieerd met recidief HL ziekteactiviteit, ondanks een negatieve PET-scan. Analyse van ctDNA is daarom een interessante potentiele biomarker voor minimale restziekte. Concluderend zal het gebruik van circulerende biomarkers bijdragen in betere respons evaluatie en het verminderen van zowel over- als onderbehandeling en daarmee een betere overleving en kwaliteit van leven voor patiënten met Hodgkin lymfoom.
