Ανίχνευση μεταλλάξεων του γονιδίου FLT3 στη οξεία μυελογενή λευχαιμία

Abstract

Acute myeloid leukemia is a morphologically and genetically heterogeneous disease, characterized by rapid proliferation of immature myeloid progenitors cells that gradually displace normal hematopoietic cells. The incidence of AML is approximately 2 to 3 cases per 100.000 persons each year and rises rapidly after 50 years of age to reach a peak of 35/100.000 in persons of 90 years old. Efforts are made to identify prognostic factors that can distinguish cases with adverse or favorable prognosis so patients can be treated accordingly. Currently cytogenetic analysis performed at diagnosis is used to stratify AML patients to favorable, intermediate and adverse prognosis and provides an important tool for selection of therapy. About 50% of newly diagnosed patients have normal cytogenetics-intermediate risk- and in this group of patients there is extreme heterogeneity concerning the outcome after standard treatment. Age is also an adverse prognostic factor with patients over 60 years old experiencing short survival. The cause of this adverse outcome seems to be chemotherapy toxicity, previous myelodysplastic syndrome and adverse cytogenetics. Myelodysplastic syndromes are clonal stem-cell disorders characterized by ineffective hematopoiesis, dysplasia and variable risk of transformation to AML. The etiology of MDS is unknown. The heterogeneity of clinical, morphologic, biologic, and genetic characteristics of MDS has led to evolving classification systems and continuing research proposed to elucidate its pathobiology and disease mechanism. Disease outcome ranges from an indolent course that may span years, to a rapid leukemic progression within several months. MDS therefore represent an excellent model of leukemic development with a progressive increase of blastic bone marrow involvement, but genetic events that lead to this evolution are still not identified. FLT3 gene is located at 13q12 and encodes a transmembrane protein which functions as a receptor on the cell surface. FLT3 protein consists of 993 amino acids: an extracellular region (EC), a transmembrane domain (TM), a juxtamembrane domain, 2 tyrosine kinase domains (TK1 and TK2) and a C-terminal region. Internal tandem duplications (ITD) affecting a segment of the JM domain-coding sequence (exons 14 and 15) were initially described in 20-25% of AML patients and are associated with poor prognosis. Point mutations within the tyrosine kinase domains (FLT3/TKD), mainly within the tyrosine kinase 2 at codon 835 in exon 20, called Asp835, have been found in 5-7% of AML patients. In total, FLT3 mutations (ITD and TKD) have been found in 25-30% of AML patients. These mutations have also been described in about 5% of MDS patients at initial presentation, but their prognostic significance have not been fully assessed. In the current study we found FLT3 mutations in 8 of 44 AML patients (18,2 %) at presentation, aged less than 60 years old. Eighteen patients relapsed and of these patients 8 had FLT3 ITD mutations at the time of relapse (44,4%), while of the 12 patients with intermediate risk cytogenetics that relapsed 7 carried FLT3-ITD at the time of relapse (58,3%). Only one patient that carried FLT3 ITD mutation is alive, in complete remission 10 years. Thirteen of the 40 patients older than 60 had FLT3 mutations at the time of diagnosis (32,5%). Seven patients died during induction and six of these patients carried FLT3 mutations: 4 patients had ITD and 2 patients had both mutations (ITD and Asp835). FLT3 mutations is an independent prognostic factor of AML patients younger than 60 years old. In the current study we show the adverse prognostic impact of these mutations in AML patients aged less than 60, but also in older patients. In the latter patient cohort we observed a high incidence of induction deaths. We also found FLT3 mutations (ITD and Asp835) in 3 of the 97 (3,1%) MDS patients at initial diagnosis. These patients progressed to AML in 2 to 8 months, carrying the same FLT3 mutation that they had at the time of diagnosis of MDS. We also found 3 additional patients with FLT3/ITD mutations during progression to AML. These patients had detectable FLT3 mutations in bone marrow samples 1 month before overt leukemic transformation and it seems that these mutations may be the crucial additional genetic alteration for AML transformation. FLT3 mutations were detected in 2 of the 55 MDS patients who did not transform to AML. Both patients did not carry FLT3 mutations at diagnosis but died from sepsis 2 and 6 months after the detection of FLT3 mutations.

Η οξεία μυελογενής λευχαιμία χαρακτηρίζεται από σημαντική φαινοτυπική και γενετική ετερογένεια με κύριο χαρακτηριστικό τον πολλαπλασιασμό άωρων κυττάρων της μυελικής σειράς που προοδευτικά εκτοπίζουν τα φυσιολογικά κύτταρα. Η επίπτωση της οξείας μυελογενούς λευχαιμίας είναι περίπου 2 με 3 περιπτώσεις ανά 100.000 άτομα κάθε χρόνο και αυξάνεται ραγδαία μετά την ηλικία των 50 ετών για να φτάσει σε 35 περιπτώσεις ανά 100.000 άτομα το χρόνο σε ηλικίες άνω των 90 ετών. Έχουν γίνει προσπάθειες να αναγνωριστούν παράγοντες που μπορούν να ταξινομήσουν τις οξείες μυελογενείς λευχαιμίες σε προγνωστικές ομάδες με στόχο τη καλύτερη θεραπευτική αντιμετώπιση των ασθενών. Η καρυοτυπική ανάλυση χρησιμοποιείται για την κατάταξη των ασθενών με ΟΜΛ σε περιπτώσεις με ευνοϊκή, ενδιάμεση και κακή πρόγνωση. Περίπου το 50% των ασθενών με οξεία μυελογενή λευχαιμία έχει καρυότυπο ενδιάμεσης πρόγνωσης, αλλά σε αυτή την ομάδα ασθενών υπάρχει αρκετή ετερογένεια όσον αφορά την έκβαση μετά από θεραπεία εφόδου. Ένας άλλος παράγοντας με προγνωστική σημασία είναι η ηλικία. Η ΟΜΛ σε ασθενείς άνω των 60 ετών έχει εξαιρετικά κακή πρόγνωση με ολική επιβίωση 20% στα 5 έτη. Πολλοί παράγοντες φαίνεται ότι ευθύνονται γιαυτό όπως μειωμένη ανοχή στη χημειοθεραπεία, προηγούμενη φάση μυελοδυσπλαστικού συνδρόμου και υψηλότερα ποσοστά κυτταρογενετικών ανωμαλιών κακής πρόγνωσης. Τα μυελοδυσπλαστικά σύνδρομα είναι κλωνικές διαταραχές των αρχέγονων/προγονικών κυττάρων και χαρακτηρίζονται από μη αποτελεσματική αιμοποίηση, δυσπλασία και αυξημένο κίνδυνο μετάπτωσης σε οξεία μυελογενή λευχαιμία. Η αιτιολογία των μυελοδυσπλαστικών συνδρόμων είναι άγνωστη. Η ετερογένεια των κλινικών, μορφολογικών, βιολογικών και γενετικών χαρακτηριστικών των μυελοδυσπλαστικών συνδρόμων οδήγησε στη δημιουργία κατά καιρούς, διαφόρων συστημάτων ταξινόμησης, ενώ συνεχείς είναι οι έρευνες που στοχεύουν στην εξιχνίαση των παθοφυσιολογικών μηχανισμών που προκαλούν τη νόσο. Η κλινική πορεία της νόσου μπορεί να κυμαίνεται από αργή εξέλιξη που μπορεί να κρατάει αρκετά χρόνια, μέχρι τη γρήγορη μετάπτωση σε οξεία λευχαιμία μέσα σε μερικές εβδομάδες ή μήνες. Τα μυελοδυσπλαστικά σύνδρομα επομένως αποτελούν ένα εξαιρετικό μοντέλο λευχαιμιογένεσης, με μια προοδευτική αύξηση των βλαστικών κυττάρων στο μυελό, αλλά οι γενετικοί παράγοντες που οδηγούν σε αυτή τη μετάπτωση δεν έχουν αναγνωριστεί. Το γονίδιο FLT3 βρίσκεται στο χρωμόσωμα 13q12 και κωδικοποιεί μια διαμεμβρανική πρωτεΐνη που λειτουργεί σαν υποδοχέας στην επιφάνεια του κυττάρου. Ο υποδοχέας FLT3 αποτελείται από 993 αμινοξέα και περιλαμβάνει ένα εξωκυττάριο τμήμα, μια διαμεμβρανική περιοχή, μια παραμεμβρανική περιοχή, δύο περιοχές με δραστηριότητα κινάσης τυροσίνης και ένα καρβοξυτελικό άκρο. Μετάλλαξη του γονιδίου FLT3 περιγράφηκε αρχικά στο 20-30% των ασθενών με ΟΜΛ. Η μετάλλαξη αυτή ονομάστηκε εσωτερικός σε σειρά διπλασιασμός (internal tandem duplication-ITD), γίνεται στα εξώνια 14-15 που κωδικοποιούν την παραμεμβρανική περιοχή του υποδοχέα και σχετίζεται με κακή πρόγνωση στους ασθενείς με ΟΜΛ. Ένα άλλο είδος μεταλλάξεων του υποδοχέα έχει βρεθεί στο 5-7% των ασθενών με ΟΜΛ, αφορά σε σημειακές μεταλλάξεις του κωδικονίου 835 και ονομάζονται μεταλλάξεις Asp835. Οι μεταλλάξεις αυτές (εσωτερικός σε σειρά διπλασιασμός και Asp835) έχουν περιγραφεί και στο 5% περίπου των ασθενών με μυελοδυσπλαστικό σύνδρομο αλλά η προγνωστική τους σημασία δεν έχει διευκρινιστεί. Στην παρούσα μελέτη βρήκαμε μεταλλάξεις του γονιδίου FLT3 σε 8 από τους 44 ασθενείς με ΟΜΛ ηλικίας μικρότερης των 60 ετών (ποσοστό 18,2%) στη διάγνωση της νόσου. Από τους 18 ασθενείς που υποτροπίασαν οι 8 έφεραν τη μετάλλαξη FLT3-ITD τη χρονική στιγμή της υποτροπής (ποσοστό 44,4%), ενώ από τους 12 ασθενείς με καρυότυπο ενδιάμεσης πρόγνωσης που υποτροπίασαν, οι 7 έφεραν τη μετάλλαξη FLT3-ITD τη στιγμή της υποτροπής (ποσοστό 58,3%). Ένας μόνο ασθενής ηλικίας μικρότερης των 60 ετών που έφερε μετάλλαξη ITD είναι εν ζωή, σε πλήρη ύφεση 10 χρόνια. Όσον αφορά τους ασθενείς ηλικίας μεγαλύτερης των 60 ετών, 13 από τους 40 έφεραν μεταλλάξεις του γονιδίου FLT3 κατά τη διάγνωση (32,5%). Από τους 7 ασθενείς που κατέληξαν κατά τη θεραπεία εφόδου, οι 6 είχαν μεταλλάξεις του γονιδίου FLT3: 4 ασθενείς είχαν ITD και 2 ασθενείς είχαν και τις δύο μεταλλάξεις (ITD και Asp835). Οι μεταλλάξεις του γονιδίου FLT3 είναι ένας ανεξάρτητος προγνωστικός παράγοντας στους ασθενείς με ΟΜΛ ηλικίας μικρότερης των 60 ετών. Στην παρούσα μελέτη δείχνουμε την κακή προγνωστική σημασία των μεταλλάξεων αυτών σε ασθενείς με ΟΜΛ ηλικίας μικρότερης των 60 ετών αλλά επίσης και στους ασθενείς ηλικίας μεγαλύτερης των 60 ετών. Στους τελευταίους αυτούς ασθενείς που έφεραν μεταλλάξεις του γονιδίου, παρατηρήθηκε υψηλό ποσοστό θανάτων κατά τη διάρκεια της θεραπείας εφόδου (induction deaths). Όσον αφορά τους ασθενείς με μυελοδυσπλαστικό σύνδρομο βρήκαμε μεταλλάξεις του γονιδίου FLT3 (ITD και Asp835) σε 3 από τους 97 ασθενείς που μελετήθηκαν (ποσοστό 3,1%) κατά τη διάγνωση της νόσου. Αυτοί οι ασθενείς μετέπεσαν σε ΟΜΛ σε 2 και 8 μήνες, φέροντας τις ίδιες μεταλλάξεις όπως και στη διάγνωση της νόσου τους. Βρήκαμε επίσης 3 επιπλέον ασθενείς με μεταλλάξεις FL73/ITD κατά τη μετεξέλιξη σε ΟΜΛ. Σε αυτούς τους ασθενείς οι μεταλλάξεις του FLT3 μπορούσαν να ανιχνευθούν σε δείγματα μυελού, 1 μήνα πριν από τη μετεξέλιξη σε ΟΜΛ και φαίνεται ότι αυτές οι μεταλλάξεις μπορεί να είναι το κρίσιμο επιπρόσθετο γενετικό συμβάν που οδηγεί σε οξεία λευχαιμία, στους ασθενείς αυτούς. Μεταλλάξεις του γονιδίου FLT3 βρέθηκαν σε 2 από τους 55 ασθενείς με ΜΔΣ που δεν εξελίχθηκαν σε ΟΜΛ. Κανένας από τους δύο αυτούς ασθενείς δεν έφερε μετάλλαξη του γονιδίου κατά τη διάγνωση της νόσου. Και οι δύο ασθενείς κατέληξαν από λοίμωξη 2 και 6 μήνες μετά την ανίχνευση της μετάλλαξης ITD.