Università degli Studi “La Sapienza”- Roma Le citopenie refrattarie Sezione di Ematologia (Coordinatore: Prof. R. Foa’) Dipartimento di Biotecnologie Cellulari ed Ematologia (Direttore: A. Fantoni) Università degli Studi “La Sapienza”- Roma Le citopenie refrattarie in pediatria Anna Maria Testi 3° Forum in Ematologia Sindromi mielodisplastiche e citopenie refrattarie Complesso Ospedaliero S. Giovanni-Addolorata Corsia delle donne Roma 24 - 25 Novembre 2006

Sindromi mielodisplastiche (MDS) di tutte le neoplasie ematologiche < 5% di tutte le neoplasie ematologiche in età pediatrica

Annual incidence of MDS and other hematological neoplasms in children (0 -14 years) N. % D and BC incidence per million UK incidence per million ALL 815 79 38.5 ND AML (no DS) 115 11 5.4 5.8 MDS (no DS) 38 4 1.8 0.8 Myeloid Leukemia of DS 19 2 0.9 0.6 JMML 25 1.2 CML 13 1 0.5 PV/ET 3 0.1 Unclassified Total 1030 100 48.7 Combined data from Denmark 1980-91 and British Columbia 1982-96 and for comparison UK from 1990-99. Hasle H. Leukemia 1995 Hasle H. Br J Haematol 1999

MDS: DEFINIZIONE Gruppo eterogeneo di disordini clonali acquisiti della cellula staminale emopoietica caratterizzati da: Ematopoiesi inefficace Anomalie morfologiche evidenti con alterata differenziazione Proliferazione di cellule clonali Aumentata apoptosi

WHO classification relevant for children? JMML included in WHO classification Blasts > 20% means AML RA with/ without ringed sideroblasts RC with multilineage dysplasia RAEB 5q- syndrome MDS not otherwise categorized Down syndrome not appropriately addressed in WHO classification ? ?

Major differences between MDS in children and adults Children Adults Incidence per million 1 - 2 > 30 RA with ringed siderobalsts 2%* 25% Associated abnormalities 30% < 5% Cytogenetic aberrations 60% 40% 7/7q- 30 - 40% 10% 5/5q- 1 – 0% 20% General aim of treatment Curative Palliative *associated to Pearson Syndrome

MDS: patologia rara in età pediatrica Pochi lavori in letteratura fino al 1995 Classificazioni FAB e WHO basate su casistiche di adulti Differenze tra adulti e bambini Mancanza di consenso nel classificare le forme pediatriche: sottostima di incidenza “ 2 incontri internazionali: SIOP 1999 e 2° Simposio sulle MDS pediatriche 2000 Proposta di classificazione e criteri diagnostici per le MDS in età pediatrica

CLASSIFICAZIONE DELLE SINDROMI MIELODISPLASTICHE in età pediatrica Mielomonocitica giovanile (JMML): WHO disordine mieloproliferativo/mielodisplastico Sindrome di Down: mielopoiesi abnorme transitoria Leucemia acuta in SD MDS e t à MDS: secondarie Chemio-radioterapia (alchil. epipodof. ) Insuff. midollare congenita (Fanconi, S. Kostman, Shwachman) Aplasia midollare (10 -15%) Forme familiari primarie tutte le altre cause

CLASSIFICAZIONE DELLE SINDROMI MIELODISPLASTICHE in età pediatrica Mielomonocitica giovanile (JMML): WHO disordine mieloproliferativo/mielodisplastico Sindrome di Down: mielopoiesi abnorme transitoria Leucemia acuta in SD MDS e t à MDS: basso grado Citopenia refrattaria (CR) alto grado Anemia refrattaria con eccesso di blasti (RAEB) Anemia refrattaria con eccesso di blasti in trsformazione (RAEB-T) MDS-AML Hasle, Niemeyer, Chessells, Baumann, Bennet, Head: Leukemia 2003

SINDROME MIELODISPLASTICA (MDS) Citopenia refrattaria (RC): - Blasti periferici < 2%; blasti midollari < 5% Anemia refrattaria con eccesso di blasti (RAEB): - Blasti periferici 2-19%; blasti midollari 5-19% RAEB in trasformazione (RAEB-T): - Blasti periferici o midollari 20-29%

The CCC system (Toronto classification 2002) Category, Cytology and Cytogenetics (CCC) JMML excluded Down syndrome included The cytology subdivides both RC and RAEB into three subgroups based upon dysplasia Associated abnormalities and cytogenetics recorded Each case classified by category, cytology and cytogenetics Mandel K, Dror Y, Poon A, Freedman MH. A practical, comprehensive classification for pediatric meylodysplastic syndromes: The CCC system. J Pediatr Hematol Oncol 2002;24:596-605.

The CCC system (Toronto classification) Category Cytology Cytogenetics n=? n=6 n=? RC De novo CGo RCRS CG- Syndrome RCD Down Trisomy 8 Fanconi Schwachman SCN CG+ RCEB -7 + 8 +21 and more RCRSEB Treatment RCDEB Mandel K, Dror Y, Poon A, Freedman MH. A practical, comprehensive classification for pediatric meylodysplastic syndromes: The CCC system. J Pediatr Hematol Oncol 2002;24:596-605.

Conclusion (Henrik HASLE): Keep it simple Classification of myelodysplastic and myeloproliferative diseases in children Conclusion (Henrik HASLE): Keep it simple Three main groups JMML, DS, MDS Blast count important but not sufficient In DS blast counts don’t count Combine clinical presentation, morphology, immunophenotype, and genetics

MDS: Criteri diagnostici (SIOP 1999; 2° Pediatric MDS Symposium 2000) Almeno 2 dei seguenti criteri: Citopenia prolungata, inspiegabile (neutropenia, piastrinopenia o anemia) Displasia di almeno 2 linee ematopoietiche Anomalia citogenetica clonale acquisita delle cellule ematopoietiche Aumento dei blasti (≥ 5%)

CITOPENIA REFRATTARIA Blasti midollari < 5%;Blasti periferici < 2% Sottotipo di MDS più frequente in età pediatrica: 50% di tutti i casi di MDS Citopenia prolungata ed inspiegabile (anemia non sempre presente) MCV frequentemente elevato (75% dei casi) HbF >10%: 80% dei casi, quando valutata Displasia di almeno 2 linee ematopoietiche Sintomatologia legata alla gravità della pancitopenia Organomegalia in genere assente Cellularità midollare aumentata o ridotta ( più frequentemente ridotta rispetto agli adulti) Anomalia citogenetica clonale acquisita (> 50%)

Citopenia refrattaria: cellularità e cariotipo

MORFOLOGIA/CITOGENETICA del(7 )/-7 >20% MDS pediatriche Cellularita’ ridotta Megacariociti ridotti Iperplasia eritroide Eosinofili displastici

Aplasia midollare grave Citopenia Refrattaria con cariotipo normale MDS acquisita Aplasia midollare grave Disordini metabolici o nutrizionali Insufficenza midollare costituzionale Malattie infettive

Bone marrow biopsy: mandatory in the DD between AA and MDS

INSUFFICENZA MIDOLLARE CONGENITA (da escludere prima di porre diagnosi di Citopenia Refrattaria) Anemia di Fanconi Discheratosi congenita Sindrome di Shwachman Diamond Porpora amegacariocitica Pancitopenia con sinostosi radio-ulnare

INSUFFICENZA MIDOLLARE CONGENITA: Discheratosi Congenita (2006) Forma caratterizzata da insufficenza midollare, iperpigmentazione della cute, leucoplachia del cavo orale e distrofia ungheale Nel 2001: TERC mutato nella discheratosi congenita autosomica dominante Mutazione identificata in 2/80 bambini con RC (casistica tedesca) Rari casi in pazienti con MDS, anemia aplastica ed emoglobinuria parossistica notturna Discheratosi Congenita in una piccola percentuale di bambini diagnosticati come citopenia refrattaria

Any infection can cause pancytopenia

INFEZIONI CITOPENIA Ridotta produzione ridotta proliferazione Difetti della maturazione Emofagocitosi Normale produzione emopoietica aumentata distruzione periferica

Infectious Causes of Hemophagocytosis Viral: EBV, CMV, HSV, Herpes zoster, Adeno, Parvo B 19, Parainfluenza Bacterial: Salmonella typhi, Escherichia coli, Hämophilus influenzae, Streptokokkus pneumoniae, Stahpylokokkus aureus, Mykoplasma pneumoniae, Brucella abortus, Myobacterium tuberculosae, Coxiella burnetii, Rickettsia tsutsugamushi, Ehrlichia canis Fungal: Histioplasma capsulatum, Candida albicans, Cryptokokkus neoformans Parasitic: Leishmania donovani, Babesia microti

CHARACTERISTICS OF NO CONFIRMED MDS (Centralized Italian cases) 1997- January 2002 Tot Centralized cases 136 Obesrvat. 4/136 (2,9%) MDS confirmed 58 /136 (42,6%) Excluded 74 /136 (54,4%) Other pathology 14 / 74 (18,9%) Lost at F.U. 19 / 74 (25,6%) Non Clonal Dyshaem. 41/ 74 (55.4%)

NON CLONAL DYSHAEMOPOIESIS Italian Cases 1997 - 2002 TOT. PATIENTS 41/74 (55,4%) M/F (2:1) 28/13 AGE Range 22days - 19 yrs Median 5,3 yrs ASS. COST. PATHOL. 23/41 (56,0%) CYTOPENIA NON CLASS. 15/41 (36,5%) TRANSIENT FORMS 3/41 (8,5%)

DYSHAEMOPOIESIS MORPHOLOGY BYOLOGICAL STUDIES OBSERVATION

MDS: patologia rara in età pediatrica Collaborazioni internazionali per arruolare un numero maggiore di bambini: raccolta di dati clinici e studi biologici European Working Group on Myelodysplastic Syndromes in Childhood EWOG-MDS

Tapianto di cellule staminali: unica terapia curativa Sindrome di Down MDS eccetto Chemioterapia intensiva: non eradica la cellula pluripotente primitiva interessata nella MDS Tapianto di cellule staminali: unica terapia curativa

CITOPENIA REFRATTARIA: studio retrospettivo (Dicembre ’79 – Giugno ’98) Numero di paz. 67 Canada 4 Cecoslovacchia 2 Danimarca 8 Germania 18 Italia 9 Olanda 9 Inghilterra 17 Analisi 29 Aprile 2001 Kardos et al. Blood 2003

CITOPENIA REFRATTARIA: studio retrospettivo Caratteristiche dei pazienti (1) Numero di paz. 67 Sesso: M/F 30/37 Età alla diagnosi (anni) 8.3(0.3-18.1) Sintomi: malessere 60% sanguinamento 45% febbre 22% infezione 21% nessuno 19% Intervallo: sintomi-dx 3.5 mesi (0-84) GB mediana (x109/l) 3.6 Kardos et al. Blood 2003

CITOPENIA REFRATTARIA: studio retrospettivo Caratteristiche dei pazienti (2) Kardos et al. Blood 2003 Numero di paz. 67 Grave neutropenia 27% Piastrinopenia (<150 x109/L) 75% Anemia (Hb < 10 g/dl) 66% Macrocitosi 75% HbF (28 paz.) 82% Cariotipo normale 19 (29%) -7 28 (42%) -7 + altro 5 (8%) + 8 7 (11%) altro 7 (11%) mancante 1

Refractory cytopenia replacing refractory anemia Hematologic findings in 67 children with RC Anemia (Hb <10 g/dL) in 56%, MCV increased in 75% Kardos et al. Blood 2003;102;1997-2003

CITOPENIA REFRATTARIA: studio retrospettivo Esame midollare N=50 Cellularità 48 % aumentata 6 13 normale 15 31 ridotta 27 56 Megacariociti 43 aumentati 6 14 normali 17 40 ridotti 20 47 Kardos et al. Blood 2003

CITOPENIA REFRATTARIA: studio retrospettivo Andamento clinico Kardos et al. Blood 2003 N. Paz. 67 (-7= 32) Con progr. tutti 20 (-7=15) non progr. tutti 47 (-7=17) TCS tutti 12 (-7=10) No TCS tutti 8 (-7=5) TCS tutti 29 (-7=13) No TCS tutti 18 (-7=4) vivi tutti 5 (-7=4) Dec. tutti 7 (-7=6) vivi tutti 2 (-7=2) Dec. tutti 6 (-7=3) vivi tutti 23 (-7=9) vivi tutti 12 (-7=1) Dec. tutti 6 (-7=4) Dec. tutti 6 (-7=3)

Progression of Primary Refractory Cytopenia to Advanced MDS 1.0 Monosomy 7 = 80% (62-98) (N=32, 15 events) .8 .6 PROBABILITY (95%CI) Trisomy 8 = 30% (0-84) (N=12, 1 event) .4 We have previously shown that patients with refractory cytopenia and monosomy 7 have a significantly higher estimated probability of progression to advanced MDS than patients with trisomy 8 or patients with normal karyotype. The estimated median time for patients with monosomy 7 to progression was 1.9 years, clearly indicating that stem cell transplantation should be offered early in the course of disease. In contrast to monosomy 7, only 4 of 22 patients with normal karyotype had progression to advanced MDS. Normal karyotype = 27% (5-49) (N=22, 4 events) .2 log rank: p<0.01 0.0 2 4 6 8 10 12 years Kardos et al. Blood 2003;102:1997

Survival from the time of diagnosis for 66 children according to caryotype

Survival from the time of SCT for children with or without progression to MDS before SCT (all pts.)

Survival from the time of SCT for children with or without progression to MDS before SCT (pts with -7)

CITOPENIA REFRATTARIA: studio retrospettivo Commenti (1) Differenze tra RA dell’adulto e RC del bambino Bambini (>50%): neutropenia e piastrinopenia Adulti: anemia è il sintomo più frequente Bambini (> 50%):disgranulopoiesi e/o dismegacariopoiesi Adulti: displasia eritroide Bambini: alterazioni del cariotipo 67% -7: più frequente; trisomia 8: 9% dei casi; -5 (5q-): rarissima Adulti: alterazioni del cariotipo 20 – 30% -7: < 5%; -5 (5q-): la più frequente Kardos et al. Blood 2003

CITOPENIA REFRATTARIA: studio retrospettivo Commenti (2) Il cariotipo è il più importante fattore prognostico: -7: tempo mediano x progressione 1.9 anni Normale: progressione solo 4/22 casi Sopravvivenza dopo trapianto nei bambini con -7 e non progressione: 7/13 casi Chemioterapia intensiva (-7) pre-TCS: non ruolo Terapia citoriduttiva pre-TCS: ruolo controverso Cariotipo normale: possibilità di malattia stabile a lungo; l’aggravamento della pancitopenia aumenta il rischio di mortalità Kardos et al. Blood 2003

CITOPENIA REFRATTARIA: studio retrospettivo Raccomandazioni -7: trapianto di midollo precoce Altri cariotipi + trasfusione indipendente + assenza di grave citopenia ed infezioni: Osservazione attenta Trapianto di midollo: solo se familiare compatibile evoluzione della malattia Kardos et al. Blood 2003

CITOPENIA REFRATTARIA: opzioni terapeutiche In età pediatrica Due domande: 1. TCS nelle forme iniziali ? 2. Terapia immunosoppressiva ? Terapia immunosoppressiva e MDS: Patogenesi della MDS è un processo “multi-step” I T-linfociti autoreattivi hanno il ruolo maggiore nella soppressione della ematopoiesi La terapia immunosoppressiva è stata utilizzata con successo negli adulti Migliori risposte nelle anemie refrattarie, forme con midollo ipocellulare, bassa conta piastrinica e giovane età

Citopenia Refrattaria: Terapia immunosoppressiva Adulti Terapia Immunosoppressiva negli adulti non elegibbili per TCS: 35 – 50% di risposte risposte più frequenti se: midollo ipocellulare cariotipo normale età più giovane Risposte prevalenti a carico della linea eritroide Risposte descritte in paz. con +8 e SAA

Studio Pilota (EWOG): Terapia immunosoppressiva nella citopenia refrattaria (midollo ipocellulare, cariotipo normale) ALG: 0.75 ml/Kg/die x 8 giorni Prednisone: 1 mg/Kg/die, giorni 1 – 14, poi a calare fino al giorno 28 CSA: 5 mg/Kg/die x almeno 6 mesi G-CSF: 5 ug/Kg/die in base al numero dei neutrofili protocollo aplasie midollari gravi

Citopenia Refrattaria: Terapia immunosoppressiva Studio pilota EWOG-MDS: RC con midollo ipocellulare e cariotipo normale Ottobre 2005: 18/29 paz. (69%) rispondenti risposte complete: 9; parziali: 10; decesso x toss.: 1 risposte entro 3 – 6 mesi non correlazione tra grado di neutropenia e risposta risposte durature

Immunosuppressive Therapy in RC Hypoplastic BM + Normal karyotype Entry Criteria for Pilot Study Hypocellular bone marrow Normal Karyotype No physical abnormalities suggesting congenital disease Short follow-up from diagnosis Preference of physician / parents Patient Charactristics (N = 32) Median age at diagnosis (years) 10 (0.2 - 17.2) Median ANC at IST (/µl) 600 (0 - 1340) Transfusion dependent at IST PLT 32/32 RBC 29/32 Median interval diagnosis – IST (days) 70 (7 - 304) Yoshimi et al. Leuk Res 2006; 30 (Suppl 2) S13

Immunosuppressive Therapy in RC Hypoplastic BM + Normal karyotype Therapy ATG, CSA, G-CSF (depending on ANC) Response at 6 months CR 8% PR 61% at last follow up CR 28% PR 41% median follow-up 2.2 yrs (0.2-5.7) Overall and Failure-free Survival 1.0 OS 0.89, SE=0.06 3 events .8 FFS 0.74, SE=0.09 7 events .6 PROBABILITY (95%CI) Therefore, we considered death, disease progression, and SCT as treatment failure and analysed the failure free survival. 3 years failure free survival was 74%. Treatment Failure Death Progression to RAEB / RAEB-t SCT .4 .2 0.0 1 2 3 4 5 6 years Yoshimi et al. Leuk Res 2006; 30 (Suppl 2) S13

Hypocellular Refractory Cytopenia Severe aplastic anemia Refractory cytopenia Congenital bone marrow failure disorder The separation of hypoplastic refractory cytopenia from severe aplastic anemia remains difficult. Because myelodysplasia is common in congenital bone marrow failure disorders, it is conceivable that a fair number of children diagnosed with hypoplastic refractory cytopenia and normal karyotype in fact suffer from an unrecognized or yet unknown congenital marrow failure disorder. SCT Myeloblative regimen SCT Reduced intensity Immunosuppressive Therapy

TCS NELLA CITOPENIA REFRATTARIA Regime di condizionamento: Bu+Cy+Mel Numero di paz. 47 Cariotipo: -7 12 altre anomalie 8 normale 23 non noto 4 Donatore: MFD/MUD 25/22 Cellule staminali: Midollo 36 SVP, Cordone 11 Età al trapianto (anni): 11.1 (1.9-19.1) tempo Dx-TCS (mesi): 8.3 (2-124) EWOG-MDS, Analisi Agosto 2004

SCT in RC: Bu, Cy, Mel EFS and TRM by donor EWOG-MDS. Interim analysis, August 2004

SCT in RC: Preparative regimen Thiotepa, Fludarabine days -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 Thiotepa 5 mg/Kg/day Fludarabine 40 mg/m2/day Stem cell infusion

SCT in RC: Thiotepa, Fludarabine SURVIVAL October, 2004

Reduced Intensity for UD SCT in RC Hypoplastic BM + Normal karyotype Preparative Regimen Thiotepa 5 mg/kg/d x 3 days Fludarabine 40 mg/m2 x 4 days ATG Overal and Event-free Survival 1.0 . OFS: 0.81, SE=0.10 N=19, 3 events . 8 EFS: 0.71, SE=0.11 N=19, 5 events . 6 Donor, HLA match 8/8 14 pts 7/8 5 pts Stem cell source BM 14 pts PBSC 5 pts Graft failure 2 primary, 1 secondary Dead 3 pts (1 after 2. HSCT) PROBABILITY (95%CI) . 4 . 2 . years 1 2 3 4 5 Strahm et al. Leuk Res 2006; 30 (Suppl 2) S14

Algoritmo per il trattamento della Citopenia refrattaria EWOG-MDS 2006 (1) Cariotipo: -7, 7q- Anomalie cromosomiche ≥ 3 TCS per tutti i pazienti prima possibile (entro 3 mesi) Regime di condizionamento Busulfano, ciclofosfamide, Melphalan

Algoritmo per il trattamento della Citopenia refrattaria EWOG-MDS 2006 (2) Tutti i cariotipi eccetto -7, 7q- e anomalie cromosomiche ≥ 3 No trasfusioni trasfusione-dipendente e PMN >1000/m3 o PMN < 1000/m3 MFD no MFD controlli e TCS TIS attesa Solo se midollo ipocell. e cariotipo normale o trisomia 8 TCS

Algoritmo per il trattamento della Citopenia refrattaria EWOG-MDS 2006 (3) Cariotipo: normale o trisomia 8 + Midollo ipocellulare Neutropenici (PMN < 1000/m3) Trasfusione-dipendenti Terapia immunosoppressiva

Citopenia Refrattaria: Terapia immunosoppressiva CSA ATG PDN e.v. Oral. G-CSF PM BO SP 1 8 15 22 29 60 90 120 240 CSA 5 mg/kg/die fino g 180; ATG (cavallo): 0.75 ml/kg/die g 1-5; PDN 1 mg/kg/die g 1-14 poi a scalare fino g 29; G-CSF 5 ug/kg/die se PMN < 200/m3 fino g 28.

Citopenia Refrattaria: Terapia immunosoppressiva Definizione della risposta ematologica Remissione Completa (RC): tutti i parametri PMN ≥ 1.5 x 109/l Hb ≥ valore cut-off x età 0.5 -2 anni: 10.5 g/dl 2 – 14 anni: 11.5 g/dl 15 – 18 anni: 12 g/dl (F); 13 g/dl (M) Plts ≥ 150 x 109/l Remissione Parziale (RP): tutti i parametri PMN ≥ 0.5 x 109/l Trasfusione indipendente (Plts e GR) Plts ≥ 20 x 109/l Non Risposta (NR): né RC e né RP

Citopenia Refrattaria: Terapia immunosoppressiva Follow-up Giorno + 120 Terapia immunosoppressiva NR RP: continua CSA RC: sosp. CSA Se recidiva inizia CSA Se recidiva o progressione Se NR TCS

Citopenia Refrattaria EWOG-MDS 2006: Studi biologici TCRVβ: studio oligoclonalità delle cellule T Studio pilota pediatrico: 35 SAA + 32 MDS 60% delle SAA + 60% delle MDS Selezione dei paz. con CR che potrebbero beneficiare del TIS Monitoraggio molecolare della risposta 2) PNH clones: 10- 28% degli adulti con MDS alla diagnosi o nel follow-up Studio prospettico nei bambini con CR