De motor in overdrive: de myeloproliferatieve

syndromen

G. Verhoef, Leuven Voordracht Iridium kankernetwerk

16 november 2011

Essentiele thrombocytose

Chronische myeloide leukemie

Primaire myelofibrose

Polycytemia rubra

vera

Myeloproliferatieve overlap

Usual features of myeloid disorders at diagnosis

Disease BM cellularity

% marrow blasts

Maturation morphology hematopoiesis Blood counts

Organo-megaly

Mypro ++ <10% ++ normal effective increased common

MDS ++/- <20% + dysplasia ineffective cytopenia uncommon

Mypro/MDS

++ <20% + dysplasia Effective/ ineffective

variable common

AML ++/- ≥20% +/-- Normal/ dysplasia

ineffective variable uncommon

Myeloproliferatieve neoplasieën

Polycythemia rubra vera

Essentiële trombocytose

Primaire Myelofibrose (myelosclerose)

Chronische myeloide leukemie

PV: epidemiology

• age at diagnosis (average): 60 yr

• incidence: 20 / 10 6 (prevalence 250-300 / 106)

• M / F ratio — 1.2 : 1

WHO criteria Polycythemia Vera 2001 A1. rode bloedcel massa >25% boven gemiddelde, of Hb >18.5 g/dL (mannen) of >16.5 g/dl (vrouwen)

A2. Geen oorzaak voor secundaire polycythemie 1. niet familiair 2. geen EPO verhoging door a. hypoxie (arterieel pO2 ≤92%) b. hoge affiniteit Hb voor O2

c. getruceerde EPO receptor d. EPO productie door tumor

A3. Splenomegalie

A4. clonale cytogenetische afwijkingen (geen t(9;22) of BCR-ABL fusie),

A5. endogene in vitro CFU-E vorming

B1. trombocytose >400 x 109/L

B2. leukocyten >12 x 109/L

B3. beenmergbiopt met prominente toename erytro- en megakaryocytaire reeks

B4. laag serum EPO

Nodig zijn: [A1 & A2 & A3/4/5] of [A1 & A2 & 2B criteria]

2° polycytemia

congenital acquired

hypoxia driven o chronic lung disease o R L cardio-pulmonary shunts o high altitude o smoking / carbon monoxide poisoning o sleep apnea / hypoventilation Σd o renal artery stenosis

oxygen-independent

o EPO injection o use of androgen preparations o RCC / renal cysts / postrenal Tx o meningioma / cerebellar hemangioblastoma o pheochromocytoma o uterine leiomyoma o hyperparathyroidism / parathyroid adenoma o HCC o other tumors Adapted from Silver & Tefferi, Informa, 2007

o high-oxygen-affinity hemoglobinopathy (autosomal dominant) o 2,3 BPG deficiency (autosomal recessive)

o VHL mutation (increased EPO)

o EPO-R mutation (EPO low/nl)

JAK 2 V617F mutatie

• William Vainchenker:

– Epo-independent growth characteristics of PV progenitors

• Kralovics – Precise mapping of minimal 9p

loss of heterozygosity region

• Gary Gilliland and Green – Analysis of tyrosine

kinome

.

Signal transduction to nucleus

Nucleus

Binding site

Tyrosine kinase activity

Cytoplasm

Plasma membrane

Growth factor

Gene activation CELL DIVISION

.Normal cell

polycythemia Vera cell

Signal transduction to nucleus

Nucleus

Binding site

Tyrosine kinase activity

Cytoplasm

Plasma membrane

Growth factor

Gene activation CELL DIVISION

X

JAK 2 V617F mutatie

• William Vainchenker:

– Epo-independent growth characteristics of PV progenitors

• Kralovics – Precise mapping of minimal 9p

loss of heterozygosity region

• Gary Gilliland and Green – Analysis of tyrosine

kinome

WHO criteria Polycythemia Vera 2008

A1. rode bloedcel massa >25% boven gemiddelde, of Hb >18.5 g/dL (11.6 mmol/l) (mannen) of >16.5 g/dl (10.3 mmol/l)(vrouwen) of Hb >17 g/dL (mannen) of >15 g/dl (vrouwen) in combinatie met toename ≥2 g/dL niet toe te schrijven aan correctie Fe tekort A2. Aanwezigheid van JAK2V617F or vergelijkbare mutatie (JAK2 exon 12)

B1. endogene in vitro CFU-E vorming

B2. laag serum EPO

B3. beenmergbiopt met prominente toename erytro- en megakaryocytaire reeks

Nodig zijn: [A1 & A2 & één B] of [A1 & twéé B criteria]

Symptomen van Polycytemie • Plethora • Splenomegalie • Hyperviscositeit

• Wazig zicht, diplopie • Hoofdpijn • Orgaanfalen : decompensatie, dyspnee ,

nierblokkage, cerebraal… • Epistaxis

• Trombotische fenomenen (extreem : hemorragische diathese)

• Jeuk, urticaria (vooral na warm bad) - basofielen en mastcellen

• Polyneuropathie • Jicht

risk factors:

– advanced age ( > 60-70 yr)

– history of thrombosis

– smoking and other cardiovascular risk factors

– leukocytosis (Gangat et al. BJH 2007) (Landolfi et al. Blood 2006)

– associated thrombocytosis ? conflicting data

– JAK2V617F allele burden prospective validation in clinical trials is needed !

PV: complications

A. thrombosis sometimes life-threatening

B. other life-threatening complications:

bleeding: < thrombosis, linked to acquired von Willebrand Σd

in the presence of thrombocytosis +++

leukemic transformation (incidence 5-10% in the first 10 yr)

development of post-PV myelofibrosis

PV: risk stratification

Low risk

- age below 60 years

- no history of trombosis

- absence of cardiovascular risk

factors (DM, smoking, cholesterol,

AHT ao.)

High risk

- age 60 years or older

- history of thrombosis

PV: management

target Hct < 0.45

Low risk

- flebotomy

- low dose ASA (75-100 mg/d if no contra indication)

- manage C-V RF aggressively

High risk

- flebotomy

- low dose ASA (75-100 mg if no C-I)

- cytoreductive therapy (HU of

IFNα)

- manage C-V RF aggressively

Myeloproliferatieve neoplasieën

Polycythemia rubra vera

Essentiële trombocytose

Primaire Myelofibrose (myelosclerose)

Chronische myeloide leukemie

ET: epidemiology and symptoms • average age at diagnosis: 50 - 60 yr

• incidence: 15 - 25 / 106 estimated prevalence: 400 / 106

• F > M (peak F 30 yr)

• symptoms:

- mostly asymptomatic

- 10 – 15 %: thrombosis (art > ven)

- microcirculatory disturbances: headache, dizziness, distal

paresthesias, acrocyanosis, erythromelalgia

- bleedings (cave: BP > 1500000/µl)

- itching (15 – 40 %)

Oorzaken van Trombocytose

Primair of essentiëel Als teken van een andere myeloproliferatieve

aandoening (PRV, CML, myelofibrose) Secundair :

• Post hemorragisch • Posttraumatisch, postoperatief • Chronische inflammatie • Postsplenectomie • Ijzerdeficiëntie • Paraneoplastisch• Systeemziekte

WHO criteria Essentiële Trombocytemie 2001

Inclusie criteria: 1. trombocyten over 6 mnd stabiel >600 x 109/L 2. beenmergbiopt met voornamelijk megakaryocytaire toename met atypische grote megakaryocyten

Exclusie criteria: 1. geen aanwijzingen voor PV a. normale rode bloedcelmassa of Hb b. kleurbaar ijzer in beenmerg, normaal ferritine of normaal MCV c. indien niet voldaan aan bovenstaande criteria, dan proefbehandeling met ijzer 2. geen aanwijzingen voor CML, geen t(9;22) of BCR-ABL fusie 3. geen aanwijzingen voor CIMF a. geen collagene fibrose b. geen of minimale reticuline vervezeling 4. geen aanwijzingen voor MDS a. geen del(5q), t(3;3), inv(3) b. geen of minimale dysgranulopoiese of micromegakaryocyten 5. geen aanwijzingen voor reactieve trombocytose a. infectie of ontsteking b. maligniteit c. splenectomie

Frequencies of the JAK2V617F mutation in patients with myeloproliferative disorders

Authors PV (%) IMF (%) ET (%) James et al. Baxter et al. Levine et al. Kralovics et al.

89 73 74 65

43 44 35 57

43 12 32 23

Zhao et al. Jones et al. Steensma et al. Goerttler et al. Jelinek et al. Levine et al.

83 81 ND 100 86 ND

ND 43 ND 57 95 ND

ND 41 ND 33 30 ND

Total 422/557 76%) 80/160 (50%) 114/391 (29%)

Data obtained by allele-specific PCR*

71/93 (97%) 8/16 (50%) 29/51 (57%)

* Baxter et al.

WHO criteria Essentiële Trombocytemie 2008

Proposed criteria

1. Trombocyten ≥450 x 109/L

2. Beenmergbiopt met voornamelijk megakaryocytaire toename met atypische grote megakaryocyten. Geen belangrijke afwijkingen aan rood en wit

3. Voldoet niet aan WHO criteria PV, IMF, CML, MDS of andere entiteit

4. Aanwezigheid van JAK2V167F of andere clonale merker, of, in afwezigheid van clonale merker geen aanwijzingen voor secundaire trombocytose

Voor diagnose ET zijn alle vier criteria noodzakelijk

ET: beenmerg

ET and skin lesions

erythromelagia acrocyanosis

Raynaud‟s phenomenon

livedo reticularis

ET: risk stratification Low risk

- younger < 60 yr

- no history of thrombosis

- BP < 1500000/µl

Intermediate risk

- no „clear cut‟ definition (not low, not

high)

- „operational definition‟: low risk

patients with one or more of the

following risk factors: CV disease,

diabetes, smoking, hypertension,

familial thrombophilia, ea.

High risk

- older > 60 yr

- history of thrombo-embolic event(s)

- BP > 1500000/µl

ET: management

Low risk

• low dose ASA (if no contra-

indication)

Intermediate risk

• low dose ASA

• treat C-V risk factors „aggressively‟

• in some patients: BP reduction

(decision on individual base)

High risk

• low dose ASA

• reduce BP to < 400000/µl

• treat C-V risk factors

Note : smoking as independent risk factor

100

80

60

40

20 0

0 24 48 96 192

p=0.005

Thro

mbo

sis-

free

sur

viva

l (%

)

Months after randomization

Hydroxyurea - Anagrelide

Control

Outcome

Essential thrombocytosis Primary thrombocythemia

Myeloproliferatieve neoplasieën

Polycythemia rubra vera

Essentiële trombocytose

Primaire Myelofibrose (myelosclerose)

Chronische myeloide leukemie

Oorzaken van mergfibrose

Primair Secundair :

• Paraneoplastisch • Chronische infecties (TBC, osteomyelitis) • Paget • Botmetastasen (oa prostaat) • Bestraling • Benzeen, fluorvergiftiging • Andere myeloproliferatieve ziekten • Osteopetrose

Phi – MPN

PV

ET

MF

PMF

post PV – MF post ET - MF

Epidemiology PMF

• rare: incidence ~ 1/100.000

• M = F

• average age at diagnosis: 61 yr

Chronische idiopathische myelofibrose: fibrotisch stadium WHO 2001

Clinical findings Morphological findings Spleen and liver: Moderate to marked splenomegaly and hepatomegaly

Blood: Leukoerythroblastosis Prominent red blood cell poikilocytosis with dacrocytes

Hematology: Anemia: ↓, ↓↓ WBC: ↓, =, ↑ Platelet count: ↓, =, ↑

Bone marrow: Reticulin and/or collagen fibrosis Decreased cellularity Dilated marrow sinuses with intraluminal hematopoiesis Prominent megakaryocytic proliferation and atypia (clustering of megakaryocytes, abnormally lobulated megakaryocytic nuclei, naked megakaryocytic nuclei) New bone formation

Frequencies of the JAK2V617F mutation in patients with myeloproliferative disorders

Authors PV (%) IMF (%) ET (%) James et al. Baxter et al. Levine et al. Kralovics et al.

89 73 74 65

43 44 35 57

43 12 32 23

Zhao et al. Jones et al. Steensma et al. Goerttler et al. Jelinek et al. Levine et al.

83 81 ND 100 86 ND

ND 43 ND 57 95 ND

ND 41 ND 33 30 ND

Total 422/557 76%) 80/160 (50%) 114/391 (29%)

Data obtained by allele-specific PCR*

71/93 (97%) 8/16 (50%) 29/51 (57%)

* Baxter et al.

Proposed criteria for PMF WHO 2008 Proposed criteria for PMF

Major criteria 1. Presence of megakaryocyte proliferation and atypia, usually accompanied by either reticulin and/or collagen fibrosis, or, in the absence of significant reticulin fibrosis, the megakaryocyte changes must be accompanied by an increased bone marrow cellularity characterized by granulocytic proliferation and often decreased erythropoiesis 2. Not meeting WHO criteria for PV, CML, MDS or other myeloid neoplasm

3. Demonstation of JAK2V167F or other clonal marker (MPL515W>L/K), or in the absence of a clonal marker, no evidence of bone marrow fibrosis due to underlying inflammatory or other neoplastic diseases

Minor criteria

1. Leukoerythroblastosis

2. Increase in LDH

3. Anemia

4. Palpable splenomegaly

Diagnosis of PMF requires meeting all three major criteria and two minor criteria

Symptomen van primaire myelofibrose

• Indien ernstige Pancytopenie: dan gereleerde symptomen (anemie, granulocytopenie, trombopenie)

• Leuco-erythroblastische formule ! • Massieve Hepatosplenomegalie • Hyperuricemie • Sterk verhoogd LDH • Hoog risiko op leukemische transformatie

(1/3!)

PMF bloed: teardrop cells, erytroblast

Tefferi. Blood 2011

MF: risico stratificatie

Behandeling primaire myelofibrose Symptomatisch en supportief ( transfusies PC en

bloedplaatjes, antibiotica, fungistatica) Lage dosis chemotherapie in proliferatieve fase

(Hydrea, Lanvis) Splenectomie bij hinderlijke splenomegalie,

miltinfarcten, refractaire hemolyse, pooling, portale hypertensie Per-Operatoire mortaliteit ongeveer 20 % !

Myelo-ablatieve stamceltransplantatie Niet-myeloablatieve stamceltransplantatie Thalidomide (al dan niet in combinatie met

dexamethasone) – Zolendronaat (?)

• JAKs (Janus kinasen): JAK1, JAK2, JAK3, TYK2

• V617F mutatie van JAK2 activatie ++

cytokine receptor – kinase complexen

constitutieve activatie van EPOR-JAK2 en

TPOR-JAK2 complexen MPN fenotype

• JAK2-inhibitie: expansie blokkeren van de

gedifferentieerde (myeloïde) HPC en symptomen

van MPN ↓. Zwak effect op stamcel !

JAK2 V617F mutatie

Benekli M et al. Blood 2003

Knoops L et al. Belg J Hematol 2011

JAK inhibitors

Tefferi. Blood 2011

JAK remmers: fase 1/2

Verstovsek et al. NEJM 2010

INCB018424 (= ruxilotinib)

• starting dose 15 mg BID

25 mg BID

Pardanani JCO 2011

TG 101348

starting dose 400 mg 500 mg/d

miltvolume

constutionele

symptomen

• fase 2 studie (Tefferi et al. JCO 2009)

best respons met dosis 0.5 mg/d

anemie verbetert in 40 %

bloedplaatjes stijgen in 58%

geen effect op splenomegalie

NW: zelden neuropathie en myelosuppressie

• momenteel fase 3 studie in VS, Europa en Azië

Pomalidomide (« 3 de generatie IMID »)

Myeloproliferatieve neoplasieën

Polycythemia rubra vera

Essentiële trombocytose

Primaire Myelofibrose (myelosclerose)

Chronische myeloide leukemie

Kliniek CML

• Vaak toevallige bevinding, soms vermoeidheid, buikbezwaren, leukostase, vaak splenomegalie

• verhoogd aantal witte bloedcellen in alle rijpingsstadia, dikwijls trombocytose

• incidentie: 1-1.5 per 100.000 inwoners • Gemiddelde overleving 5-6 jaar

CML: perifeer bloed

Three phases of the Disease (before imatinib)

chronic phase accelerated blast phase

36-48 months 6 months 3-6 months

Surv

ivin

g pe

rcen

t

Years after diagnosis

The Philadelphia chromosome

Goldman et al. N Engl J Med 2003; 349:1451-64

Goldman et al. N Engl J Med 2003; 349:1451-64

↑Proliferation ↓Adherence ↓Apoptosis

NEJM, 346, 683, 2002

Imatinib targets CML at its source [t(9;22)]

• Comparison with historic data (Kantarjian et al., Cancer 98: 2336-2342 (2003):

Nowell and Hungerford

1845

CML, pionier voor ‘targeted therapy’

J.Rowley

2010

1997 IFN + ARA-C

1864 1903 1953 1964 1975 1983 1999 2005 2007 2008 2009

Palliative therapy Currative therapy

arsenic

Spleen irradication

Busulfan

Hydroxyurea

Stem cell transplantation

Combination chemo

Interferon

Imatinib

Dasatinib Nilotinib

Bosutinib

“first generation TKI” “second generation TKI”

MK0457,Pha739358 XL228, AP24534

“third generation TKI”

Developments of treatment for CML

68