Dokument: In vitro characterization of organ toxicity of chemotherapy and targeted inhibitors for the therapy of childhood acute lymphoblastic leukemia using high-throughput drug screening

Titel:	In vitro characterization of organ toxicity of chemotherapy and targeted inhibitors for the therapy of childhood acute lymphoblastic leukemia using high-throughput drug screening
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=66406
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20240801-104315-8
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Watrin, Titus Julius Maximilian [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 6,05 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 18.07.2024 / geändert 18.07.2024
Beitragende:	Prof. Dr. Borkhardt, Arndt [Gutachter] Prof. Dr. Stoecklein, Nikolas [Gutachter] Prof. Dr. Stanulla, Martin [Gutachter]
Dokumententyp (erweitert):	Dissertation
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Die akute lymphatische Leukämie (ALL) ist die häufigste Krebserkrankung im Kindesalter. Obwohl sich die Fünf-Jahres-Überlebensraten in den letzten Jahren drastisch verbessert haben und inzwischen bei über 90 % liegen, ist sie immer noch die häufigste Todesursache durch Krebs bei Kindern. Die moderne pädiatrische Onkologie steht bei der Behandlung der ALL vor zwei Herausforderungen: Zum einen erhöhen akute und langfristige unerwünschte Arzneimittelwirkungen die Morbidität und Mortalität von ALL-Patienten. Andererseits sprechen Hochrisiko-Subgruppen bei den derzeitigen Behandlungsprotokollen häufig nicht ausreichend an. Zielgerichtete Therapien versprechen, beiden Herausforderungen zu begegnen, indem sie wirksamere und weniger toxische Behandlungen versprechen. In dieser Arbeit wird ein Hochdurchsatz-Drug Screening (HTDS) eingesetzt, um (I) den Zusammenhang zwischen dem interindividuellen Ansprechen von Fibroblasten auf Arzneimittel und den klinischen Daten zu Therapienebenwirkungen zu untersuchen und (II) anhand von Zelllinien und Patientenproben nach vielversprechenden Wirkstoffen für die Behandlung von Hochrisikosubtypen zu suchen. (I) Bei dem HTDS von insgesamt 51 Fibroblasten Proben von Patienten konnte ein interindividuelles Ansprechen auf die einzelnen Wirkstoffe festgestellt werden. Allerdings zeigte sich kein Zusammenhand zwischen diesem interindividuellen Ansprechen und den klinischen Daten zu Nebenwirkungen während der Therapie. Daher wurde eine fokussiertes Drug Screening verwendet, das dem Therapieprotokoll der ALL angelehnt ist. Auch hier zeigte sich kein Zusammenhang, weder zischen dem Grad, noch der Häufigkeit von Nebenwirkungen und den in vitro Drug Screening Daten. (II) Bei dem HTDS von insgesamt 35 Leukämie Zelllinien und 31 Patientenproben konnten die etablierten, genetischen Subgruppen das Gesamtansprechen nicht akkurat abbilden. Als proof-of-concept zeigte jedoch die Subgruppe mit der Translokation BCR-ABL1 ein verstärktes Ansprechen auf Tyrosin Kinase Inhibitoren (TKi). Zudem waren Polo-like Kinase Inhibitoren (BI2536 und Volasertib) besonders effektiv gegen die T-ALL Subgruppe. Währenddessen stellte der FMS-like Tyrosin Kinase 3 Inhibitor (FLT3i) Lestaurtinib die beste Option für die KMT2Ar Subgruppe. Zusätzlich korrelierte die Expression von CD13 in B-ALL mit einer Sensitivität für FLT3i, während B-ALLs mit cytoplasmatischem IgM empfindlicher waren für klassische Chemotherapeutika. Zusammenfassend konnte kein Zusammenhang zwischen dem interindividuellen Ansprechen und den klinischen Daten von Patienten festgestellt werden. Allerdings konnte hier verschiedene therapeutische Alternativen für Subgruppen mit hohem oder mittlerem Risiko dargestellt werden, die weitere Untersuchungen rechtfertigen. Acute lymphoblastic leukemia (ALL) is the most prevalent childhood cancer. While five-year survival rates have significantly improved and now exceed 90%, it remains a leading cause of cancer-related childhood mortality. Modern pediatric oncology confronts two key challenges in ALL treatment: first, adverse drug effects, both short-term and long-term, elevate the burden on ALL patients, and second, existing treatment protocols often fall short in tackling high-risk ALL subtypes, leading to treatment failures. Targeted therapies offer a promising solution, aiming to deliver more effective and less toxic treatments for ALL. In this study, ex vivo high-throughput drug screening (HTDS) was employed with the dual aims of (I) exploring the relationship between interindividual drug responses in patient-derived fibroblasts and their clinical data related to therapy-induced adverse events and (II) identifying potential therapeutic agents for managing high and medium-risk leukemia subtypes. (I) Employing HTDS on 51 patient-derived fibroblasts, distinct inter-individual drug responses were observed. However, this individual drug response did not show any apparent connection with the occurrence of adverse events in the patient cohort. Subsequently, a focused screening was carried out using 25 patient-derived fibroblasts, replicating the ALL therapy protocol. However, here as well no correlation was observed between the number or severity of adverse events and the drug sensitivity in ex vivo. (II) In ex vivo HTDS involving 35 leukemia cell lines and 31 patient-derived cells, the established genetic subgroups failed to predict overall drug responses accurately. However, as a proof of concept, within distinct leukemia subgroups, tyrosine kinase inhibitors (TKIs) demonstrated efficacy, particularly in the BCR-ABL1 subgroup. Remarkably, medium-risk T-ALLs demonstrated differential sensitivity to polo-like kinase (PLK) inhibitors (BI2536 and Volasertib), while high-risk KMT2Ar B-ALLs showed sensitivity to the FMS-like tyrosine kinase 3 (FLT3) inhibitor (Lestaurtinib). Notably, CD13 expression correlated with FLT3 inhibitor sensitivity, and cytoplasmic IgM expression was linked to classical chemotherapeutic agent sensitivity. To conclude, using high-throughput drug screenings no correlation was evidenced between inter-individual drug response and clinical adverse events. Nevertheless, the study highlighted various potential treatment possibilities for high- and medium-risk ALL, warranting deeper investigation.
Lizenz:	Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät
Dokument erstellt am:	01.08.2024
Dateien geändert am:	01.08.2024
Promotionsantrag am:	11.12.2023
Datum der Promotion:	16.07.2024