Resistenz auf tumorspezifische Therapie mit Imatinib durch klonale Selektion mutierter Zellen

Anamnese und klinischer Befund: Bei einer 60-jährigen Patientin mit seit 27 Jahren bekannter Philadelphia-Chromosom-positiver chronischer myeloischer Leukämie (CML) war wegen Verlust der hämatologischen Remission auf Interferon alpha vor 9 Monaten eine Therapie mit dem Tyrosinkinaseinhibitor Imatinib (früher STI571, Glivec^®) eingeleitet worden. Innerhalb von 8 Wochen wurde damit eine komplette hämatologische Remission erreicht. Die aktuelle Vorstellung erfolgte wegen zunehmender Schwäche und Nachtschweiß. Die körperliche Untersuchung war unauffällig, Leber und Milz waren nicht vergrößert.

Untersuchungen: Bei ansteigenden Leukozytenwerten (26 700/µl) mit Linksverschiebung wurde in der Knochenmarkzytologie eine Progression im Sinne einer Akzeleration der CML festgestellt. Eine Sequenzierung der ATP-Bindungsregion des BCR-ABL-Gens, die im translatierten Protein als Angriffspunkt von Imatinib gilt, deckte eine Punktmutation mit Austausch der Aminosäure an Position 253 von Tyrosin nach Histidin auf, welche als Auslöser der Resistenz erachtet wurde.

Therapie und Verlauf: Die Dosiserhöhung von Imatinib auf 600 mg/Tag und Zugabe von Cytarabin führten nicht zur Überwindung der Resistenz. Erst nach Absetzen von Imatinib konnte durch eine Therapie mit Hydroxyurea eine hämatologische Remission eingeleitet und mit Hydroxyurea und Mercaptopurin beibehalten werden. Im Verlauf der folgenden 6 Monate zeigte sich ein dramatischer Abfall des resistenten Klons von initial 100 % bis unter die Nachweisgrenze.

Folgerung: Die Ursache einer Resistenz auf Imatinib liegt häufig in der klonalen Selektion mutierter Zellen. Die Mutationen führen zum Bindungsverlust von Imatinib und können durch Sequenzierung der für die ATP-Bindungstasche kodierenden Gen-Abschnitte in spezialisierten Labors diagnostiziert werden. Im vorliegenden Fall konnte gezeigt werden, dass ein Absetzen der Imatinib-Therapie zu einem deutlichen Rückgang des Anteils mutierter (resistenter) Zellen führen kann, was einen erneuten Einsatz von Imatinib in Kombination mit anderen Medikamenten in Aussicht stellt.

History and clinical findings: A 60-year-old woman presented with night-sweats and increasing weakness. Physical examination revealed no abnormalities. For 27 years she had been treated for Philadelphia-positive chronic myeloid leukemia (CML). Because of progressive disease treatment with the tyrosine kinase inhibitor imatinib (STI571, Glivec^®) had been started 9 months before. She had achieved complete hematological remission within 8 weeks, but not a cytogenetic response.

Investigations: Elevated WBC count (26.7/nl) with a differential displaying typical features of acceleration in bone marrow aspirate confirmed CML in accelerated phase. Sequencing of the ATP binding site of the BCR-ABL gene, which - at protein level - is the target for imatinib, revealed the clonal selection of cells harboring a point mutation leading to the exchange of amino acid 253 from tyrosine to histidine. This was considered to be the cause of resistance to imatinib.

Treatment and course: Dose increase of imatinib up to 600 mg daily and administration of cytarabine did not overcome resistance. Imatinib therapy was discontinued; hematologic remission was induced by oral therapy with hydroxyurea and mercaptopurine. In the course of the following 6 months a gradual decrease of the resistant clone from 100 % down to lower than the detection limit of the method was demonstrated.

Conclusions: Clonal mutations are often the cause of resistance to imatinib therapy. They can be detected by sequencing of the ATP binding site of BCR-ABL in specialized laboratories. This case shows that discontinuation of imatinib therapy can significantly reduce the mutated (resistant) clone and thereby restore sensitivity to imatinib.

Literatur

• 1 Barthe C, Cony-Makhoul P, Melo J V, Mahon J R. Roots of clinical resistance to STI-571 cancer therapy.  Science. 2001;  293 2163a
• 2 Branford S, Rudzki Z, Walsh S. et al . High frequency of point mutations clustered within the adenosine triphosphate-binding region of BCR/ABL in patients with chronic myeloid leukemia or Ph-positive acute lymphoblastic leukemia who develop imatinib (STI571) resistance.  Blood. 2002;  99 3472-3475
• 3 Druker B J, Talpaz M, Resta D J. et al . Efficacy and safety of a specific inhibitor of the BCR-ABL tyrosine kinase in chronic myeloid leukemia.  N Engl J Med. 2001;  344 1031-1037
• 4 Gorre M E, Mohammed M, Ellwood K. et al . Clinical resistance to STI-571 cancer therapy caused by BCR-ABL gene mutation or amplification.  Science. 2001;  293 876-880
• 5 Hehlmann R, Berger U, Engelich G. Imatinib-Kombinationstherapien - die neue CML-Studie IV.  Dtsch Med Wochenschr. 2002;  127 2224-2226
• 6 Hochhaus A. Der selektive Tyrosinkinase-Inhibitor Imatinib (STI571) bei hämatologischen und onkologischen Erkrankungen.  Dtsch Med Wochenschr. 2002;  127 451-456
• 7 Hochhaus A, Berger U, Reiter A, Hehlmann R. Current pharmacotherapy of chronic myeloid leukemia.  Internist. 2002;  43 270-283
• 8 Hochhaus A, Kreil S, Corbin A. et al . Roots of clinical resistance to STI-571 cancer therapy.  Science. 2001;  293 2163a
• 9 Kreil S, Müller M C, Lahaye T. et al . Molecular and Chromosomal Mechanisms of Resistance in CML Patients after STI571 (Glivec) Therapy.  Blood. 2001;  98 (Supp 1) 435a
• 10 Mahon F X, Deininger M W, Schultheis B. et al . Selection and characterization of BCR-ABL positive cell lines with differential sensitivity to the tyrosine kinase inhibitor STI571: diverse mechanisms of resistance.  Blood. 2000;  96 1070-1079
• 11 Sawyers C L, Hochhaus A, Feldman E. et al . Imatinib induces hematologic and cytogenetic responses in patients with chronic myelogenous leukemia in myeloid blast crisis: results of a phase II study.  Blood. 2002;  99 3530-3539
• 12 Schindler T, Bornmann W, Pellicena P, Miller W T, Clarkson B, Kuriyan J. Structural mechanism for STI-571 inhibition of abelson tyrosine kinase.  Science. 2000;  289 1938-1942
• 13 Talpaz M, Silver R T, Druker B J. et al . Imatinib induces durable hematologic and cytogenetic responses in patients with accelerated phase chronic myeloid leukemia: results of a phase 2 study.  Blood. 2002;  99 1928-1937
• 14 Tipping A J, Mahon F X, Lagarde V, Goldman J M, Melo J V. Restoration of sensitivity to STI571 in STI571-resistant chronic myeloid leukemia cells.  Blood. 2001;  98 3864-3867
• 15 von Bubnoff N, Schneller F, Peschel C, Duyster J. BCR-ABL gene mutations in relation to clinical resistance of Philadelphia-chromosome-positive leukaemia to STI571: a prospective study.  Lancet. 2002;  359 487-491
• 16 Weisberg E, Griffin J D. Mechanism of resistance to the ABL tyrosine kinase inhibitor STI571 in BCR/ABL-transformed hematopoietic cell lines.  Blood. 2000;  95 3498-3505