Διερεύνηση των ρυθμιστικών γονιδίων της αιμοποίησης στη λευχαιμογένεση της παιδικής ηλικίας

Abstract

The most frequent targets of genetic alterations in human leukemias are transcription factor genes with essential functions in normal blood cell development. It has already been demonstrated that a subset of genes expressed in normal hematopoietic stem cells (HSCs) are highly reactivated in leukemic stem cells (LSCs), thus indicating that the leukemic transformation of progenitor cells is associated with the ectopic reactivation of genes that are responsible for normal cell renewal. In the present study we have investigated the expression levels of four such genes, namely HOXA9, MEIS1, AML1 and IRF4, which are potent regulators of normal hematopoiesis and thus possibly implicated in the development of childhood leukemia. High expression levels of all four genes, albeit in different percentages, were detected in a broad range of leukemic subtypes, both immunophenotypically and cytogenetically. Aberrant activation of HOXA9, MEIS1 and AML1 was observed in cytogenetic subgroups other than the ones known to be associated with the expression of these genes, thus suggesting an implication of the genes in a broader range of leukemic subtypes than previously thought. Moreover, statistically significant correlations were observed between abnormally high gene expression patterns and relapse, overall survival, and minimal residual disease. More specifically, aberrant expression patterns of HOXA9 and MEIS1 could be used as markers of relapse and dismal overall survival, respectively, while IRF4 overexpression could become an important predictor of good prognosis and response to therapy. Collectively, our results have shown that three of the four genes studied could be further investigated for their potential to be used as additional prognostic markers of the disease at diagnosis. The identification of abnormal gene expression patterns can provide important information on the role that certain genes play in the development of childhood acute leukemia, and help us gain a better understanding of the steps that lead to leukemia. This may in turn reveal new molecular targets for the development of novel, patient-tailored therapeutic approaches, based on the molecular profile at diagnosis. Only through the identification of such molecular targets can we hope for successful treatment in cases of unfavorable prognosis or resistant disease.

Οι πιο συχνοί στόχοι των γενετικών αλλοιώσεων στις ανθρώπινες λευχαιμίες είναι τα γονίδια μεταγραφικών παραγόντων που έχουν βασικές λειτουργίες στην φυσιολογική ανάπτυξη των κυττάρων του αίματος. Φαίνεται ότι ένα υποσύνολο των γονιδίων που εκφράζονται στα φυσιολογικά αρχέγονα αιμοποιητικά κύτταρα (HSCs) επανενεργοποιούνται στα αρχέγονα λευχαιμικά κύτταρα (LSCs), υποδεικνύοντας έτσι ότι ο λευχαιμικός μετασχηματισμός των προγονικών κυττάρων σχετίζεται με τη μη φυσιολογική επανενεργοποίηση των γονιδίων που είναι υπεύθυνα για την φυσιολογική κυτταρική αυτοανανέωση. Στην παρούσα μελέτη διερευνήσαμε τα επίπεδα έκφρασης τεσσάρων γονιδίων, και ειδικότερα των HOXA9, MEIS1, AML1 και IRF4, τα οποία είναι ισχυροί ρυθμιστές της φυσιολογικής αιμοποίησης και που ενδέχεται να εμπλέκονται στη «γένεση» της λευχαιμίας της παιδικής ηλικίας. Υψηλά επίπεδα έκφρασης και των τεσσάρων γονιδίων, σε διαφορετικά ποσοστά, ανιχνεύθηκαν σε εύρος λευχαιμικών υποτύπων, που τυποποιήθηκαν ανοσο-φαινοτυπικά και κυτταρογενετικά. Η μη φυσιολογική ενεργοποίηση των HOXA9, MEIS1 και AML1 παρατηρήθηκε σε υποομάδες με διαφορετικές κυτταρογενετικές διαταραχές που δεν έχουν συσχετισθεί με την έκφραση των εν λόγω γονιδίων μέχρι σήμερα. Το γεγονός αυτό υποδηλώνει τη συμμετοχή των γονιδίων αυτών σε ένα ευρύτερο φάσμα λευχαιμικών υποτύπων. Επιπλέον, παρατηρήθηκαν στατιστικώς σημαντικοί συσχετισμοί μεταξύ των υψηλών προτύπων γονιδιακής έκφρασης και της υποτροπής, της συνολικής επιβίωσης, και της υπολειπόμενης νόσου. Συγκεκριμένα, η υπερέκφραση του MEIS1 θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως δείκτης παρακολούθησης του λευχαιμικού φορτίου και της ελάχιστης υπολειπόμενης νόσου (ΕΥΝ), η υπερέκφραση των HOXA9 και MEIS1 θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως δείκτης κακής πρόγνωσης της νόσου, αφού συνδέεται με υψηλά ποσοστά υποτροπής και χαμηλότερη συνολική επιβίωση αντίστοιχα, ενώ η υπερέκφραση του IRF4 θα μπορούσε να αποτελέσει σημαντικό δείκτη καλής πρόγνωσης και απόκρισης στη θεραπεία. Τα αποτελέσματά μας κατέδειξαν πως τα τρία από τα τέσσερα γονίδια που μελετήθηκαν θα μπορούσαν να διερευνηθούν περαιτέρω για τη χρησιμότητά τους ως επιπρόσθετοι προγνωστικοί δείκτες της νόσου κατά τη διάγνωση. Η ταυτοποίηση των μη φυσιολογικών προτύπων έκφρασης μπορεί να επιφέρει σημαντικές πληροφορίες για τον ρόλο των γονιδίων αυτών στη δημιουργία της οξείας λευχαιμίας της παιδικής ηλικίας, καθώς και την βαθύτερη κατανόηση των βημάτων που οδηγούν στη νόσο. Κατά συνέπεια, θα μπορούσαν να αποκαλυφθούν νέοι μοριακοί στόχοι για την ανάπτυξη νέων θεραπευτικών προσεγγίσεων που θα είναι προσαρμοσμένες στις ανάγκες του εκάστοτε ασθενούς, ανάλογα με το μοριακό προφίλ του ασθενή και της νόσου. Μέσα από την ταυτοποίηση τέτοιων μοριακών στόχων μπορούμε να ελπίζουμε σε επιτυχή θεραπεία στις δύσκολες θεραπευτικά περιπτώσεις ανθεκτικής νόσου ή λευχαιμιών με υψηλό κίνδυνο υποτροπών.