Foto publicerat med tillstånd av Göran Karlsson
 

”En av de viktigaste upptäckterna var att andelen CD35-positiva friska stamceller verkar ha ett starkt samband med behandlingsutfallet vid TKI-terapi.” – Göran Karlsson

 

Vad är bakgrunden till studien och vilka forskningsluckor ser du som viktiga att fylla?

Vi befinner oss just nu i en "single-cell era" – en tid präglad av en explosionsartad metodutveckling som gör det möjligt att analysera den fullständiga molekylära sammansättningen av miljontals celler, en cell i taget.

Detta har öppnat helt nya möjligheter att identifiera sällsynta men avgörande celltyper som tidigare varit dolda i mängden – exempelvis cancerstamceller, som trots att de är mycket få till antalet, spelar en central roll i tumörtillväxt, metastasering och behandlingsresistens eller återfall.

Jag var en av de första som använde single-cell-teknologi för att studera leukemi, och efter vår senaste publikation i slutet av 2024 blev jag inbjuden av European Hematology Association (EHA) att sammanfatta de senaste tio årens framsteg inom single-cell-forskningen och dess betydelse för vår förståelse av stamceller i kronisk myeloisk leukemi (KML).

Vill du berätta om de huvudsakliga fynd och översikten av studien som du presenterade under EHA i Milano?

I vår senaste studie (Warfvinge et al., eLife 2024), som bygger vidare på våra tidigare resultat (Warfvinge, Geironson, Sommarin et al., Blood 2017), har vi använt en avancerad teknik kallad CITE-seq. Denna metod gör det möjligt att samtidigt mäta både den molekylära sammansättningen och ytmarkörerna hos tiotusentals enskilda stamceller från patienter med kronisk myeloisk leukemi (KML).

Studien genomfördes inom ramen för Nordic CML Study Group (NCMLSG) och dess kliniska studier, vilket ger oss en unik möjlighet att koppla våra molekylära fynd till kliniska data – såsom behandlingssvar och långtidsutfall.

Våra resultat genererade en detaljerad karta över mer än 20 000 stamceller och deras närmast relaterade progenitorceller från nio KML-patienter med varierande behandlingssvar på imatinib och bosutinib. Genom att kombinera transkriptionsdata med ytproteinuttryck kunde vi på ett mycket effektivt sätt särskilja leukemiska stamceller från de normala hematopoetiska stamceller som fortfarande fanns kvar i patienternas benmärg.

Två ytmarkörer visade sig vara särskilt informativa i samtliga patienter: CD26 identifierade konsekvent de muterade leukemiska stamcellerna medan CD35 markerade de friska blodstamcellerna.

En av de viktigaste upptäckterna var att andelen CD35-positiva friska stamceller verkar ha ett starkt samband med behandlingsutfallet vid TKI-terapi, såsom imatinib.

Detta tyder på att inte bara förekomsten av leukemiska stamceller, utan även bevarandet av normala stamceller, kan vara avgörande för patientens långsiktiga respons på behandling.

Vilka kliniska implikationer liksom betydelse för framtiden ser du din forskning kunna bidra med till framtiden?

I min presentation på EHA sammanfattade jag de samlade insikterna från både våra egna och andras studier kring single-cell genomik och stamceller vid KML.

Det kanske mest slående och kliniskt relevanta fyndet är att single-cell genomik av stamceller redan vid diagnos – tack vare sin höga upplösning och multidimensionella karaktär – är mycket effektiv för att förutsäga patienters svar på TKI-behandling.

Detta har lett till identifieringen av flera intressanta biomarkörer, som nu är på väg att testas i kliniska studier med målet att förbättra prognostik och möjliggöra personanpassad TKI-behandling – helt enkelt att göra nuvarande behandlingen mer träffsäker och effektiv.

Utöver detta har det här fältet även identifierat ett antal nya potentiella läkemedelsmål, som kan leda till framtida läkemedel t ex för Blastkris. Dessa kräver dock ytterligare validering innan de kan föras vidare mot klinisk tillämpning.

Vad finns det för nya hypoteser och framtida frågeställningar som väcks utifrån studieresultaten?

Det finns fortfarande mycket kvar att utforska med singel-cell metoder, och nya singel-cell teknologier med nya möjligheter utvecklas i snabb takt.

En särskilt spännande utveckling är framväxten av AI-baserade analysverktyg, som kan hjälpa oss att tolka och dra ännu djupare insikter ur den komplexa data som genereras med single-cell-teknologier.

Jag tror att vi just nu står inför en ny era där kombinationen av högupplöst molekylär data och avancerad AI verkligen kan revolutionera vår förståelse av sjukdomar som KML – och hur vi behandlar dem. Spännande tider ligger utan tvekan framför oss.

Sammanfattning av studien

I denna studie har man använt högupplöst single-cell multi-omik (CITE-seq) för att kartlägga och kvantifiera genuttryck och ytantigen på enskilda celler, i benmärgen, hos patienter med kronisk myeloisk leukemi (KML) vid diagnos. Syftet var att förstå varför vissa patienter svarar dåligt på tyrosinkinashämmare (TKI) och varför leukemisstamceller (LSC) ofta överlever långtidsbehandling.

Material och metod

• Patientmaterial: Benmärgsceller (Lin–CD34+ respektive Lin–CD34+CD38–/low) från nio KML-patienter vid diagnos. Patienterna grupperades retrospektivt efter BCR::ABL1IS (%) vid 12 månaders TKI-behandling (optimala svar, varning, behandlingsmisslyckande).
• CITE-seq: Samtidig mätning av globalt RNA-uttryck och >40 ytantigen på enskilda celler. Referensdata från friska donatorer (Lin–CD34+) användes för att annotera celltyper (label transfer).
• Dekonvolution: Publika bulk-mikroarray-data (n=59 CML-patienter) dekonvoluerades med CIBERSORTx för att beräkna andel multipotenta stam- och progenitorceller.
• FACS och qPCR: Validering av markörer (CD26, CD35) samt mätning av BCR::ABL1-transkript och signaturegenskaper (t.ex. GAS2) i utvalda cellfraktioner före och efter 3 månaders TKI-behandling.

Resultat och utfall

• Varje patient hade en unik sammansättning av stam- och progenitorceller vid diagnos.
• Patienter med behandlingsmisslyckande hade signifikant högre andel molekylärt “primitiva” celler än optimala respondenter (4-faldig ökning i stamcells-klustret).
• Dekonvolution av oberoende dataset bekräftade att en hög “stemness-profil” vid diagnos korrelerar med dålig cytogenetisk respons på imatinib.
• Single-cell-kartorna visade två tydliga subpopulationer i Lin–CD34+CD38–/low-fraktionen: BCR::ABL1-positiva LSCs och BCR::ABL1-negativa normala HSCs.
• CD26 och CD35 identifierades som de mest robusta ytantigenerna för att isolera respektive LSC (CD26+CD35–) och HSC (CD26–CD35+). Detta bekräftades med FACS-sortering och qPCR före och efter TKI.

Slutsatser

Studien visar att kvantitativa skillnader i LSC-burden, redan vid diagnos, kan förutse behandlingseffektivitet och att en kombination av CD26/CD35-markörer möjliggör en enkel och reproducerbar separation av leukemiska respektive normala stamceller. Denna metod kan bli ett värdefullt kliniskt verktyg för riskstratifiering, uppföljning av behandlingsrespons och planering av terapiskiften eller kombinationsbehandlingar som specifikt inriktar sig mot TKI-resistenta LSC.

EBMT 2025

Få svar på dina frågor