Immunphänotypisierung und Xist-Gen bei AML (Xist)

Akute myeloische Leukämie (AML) ist eine heterogene Erkrankung, die durch klonale Expansion myeloischer Vorläufer (Blasten) im Knochenmark und peripheren Blut gekennzeichnet ist. mit hoher Sterblichkeit und variabler Prognose. AML ist die häufigste akute Leukämie bei Erwachsenen und macht etwa 80 Prozent der Fälle in dieser Gruppe aus. In den Vereinigten Staaten (USA) gibt es jedes Jahr etwa 19.520 neue Fälle von AML und 10.670 Todesfälle durch AML. In Ägypten lag die Inzidenz von AML laut den Ergebnissen des National Population-Based Registry Program of Egypt (2008-2011) bei 0,96 % bei Männern und 1,14 % bei Frauen. Diagnose von AML basierend auf morphologischer Diagnose mit Proliferation von Blasten ≥ 20 % der Markzellen, durchflusszytometrische Immunphänotypisierung und zytogenetische Anomalien.

Die Immunphänotypisierung mittels Durchflusszytometrie stellt eine weitere schnelle Methode dar, um das Outcome bei AML vorherzusagen, obwohl bisher nur wenige Marker als prognostische Faktoren in der klinischen Routinediagnostik etabliert sind, obwohl neue und schnell verfügbare Marker benötigt werden, um die Behandlungsentscheidungen bei AML-Patienten zu verbessern. Dies gilt umso mehr, als bei AML-Patienten unmittelbar nach der Diagnose mit der Therapie begonnen werden muss. AML-Blasten exprimieren Antigene, die auch auf gesunden unreifen myeloischen Zellen gefunden werden, einschließlich der gemeinsamen Differenzierungsmarker (CD) CD13, CD33 und CD34. Andere Zellmarker werden abhängig vom morphologischen Subtyp der AML und dem Stadium des Differenzierungsblocks exprimiert, wie monozytische Differenzierungsmarker (CD4, CD14, CD11b, CD11c, CD64, CD36), erythroide (CD36, CD71) und megakaryozytische Marker (CD41a und CD61) .

Nicht zufällige Chromosomenanomalien (z. B. Deletionen, Translokationen) werden bei etwa 52 % aller erwachsenen Patienten mit primärer AML identifiziert und sind seit langem als die genetischen Ereignisse bekannt, die diese Krankheit verursachen und fördern. Bestimmte zytogenetische Anomalien, einschließlich t(8;21)(q22;q22), t(15;17)(q22;q12) und inv(16)(p13.1;q22) sind mit längerer Remission und längerem Überleben verbunden, während Veränderungen der Chromosomen 5, 7, des komplexen Karyotyps (beschrieben als >3 Chromosomenanomalien) und 11q23 mit einem schlechten Ansprechen auf die Therapie und einem kürzeren Gesamtüberleben verbunden sind.

Mehrere Studien haben über Korrelationen von anormal exprimierten Markern mit dem klinischen Ergebnis bei AML berichtet. Beispielsweise wurde die CD7- und CD25-Expression mit einer schlechten Prognose bei AML vom normalen Karyotyp (NK) in Verbindung gebracht. Der IL3-Rezeptor alfa (CD123) wird bei 45 % der AML-Patienten überexprimiert, und diese höhere Expression wurde auch mit einem schlechten Ergebnis in Verbindung gebracht und korreliert mit Mutationen im fms-ähnlichen Tyrosinkinaserezeptor (FLT3)-Gen. Ein konsistentes Antigenprofil mit hoher CD33-Expression wurde auch mit AML mit mutiertem Nucleophosmin (NPM1) in Verbindung gebracht. Die Ergebnisse von Lo-Coco et al. (2015) legen nahe, dass die CD34/25/123/99+ve Leukämie-assoziierten Immunphänotypen (LAIPs) eng mit FLT3-ITD-positiven Zellen assoziiert sind. Diese Identifizierung durch multiparametrische Durchflusszytometrie bei der Diagnose eines immunphänotypischen Fingerabdrucks, der mit diesen Subklonen assoziiert ist, ist ein neuartiges und vereinfachtes Instrument mit verbesserter Sensitivität zur Enträtselung dieser Klone und ermöglicht eine Patientenstratifizierung und eine risikoangepasste Behandlung mit potenziellen Auswirkungen auf den Ausgang der Krankheit.

Gegenwärtig sind der ätiologische Erreger und die Pathogenese von AML nicht vollständig geklärt, nur wenige AML-Fälle können durch traditionelle zellmorphologische Klassifikation genau klassifiziert werden. Daher ist es sehr schwierig, den Krankheitszustand zu beurteilen und die Prognose vorherzusagen. Unsachgemäße Expression spezifischer Gene ist ein häufiger Befund bei AML und kann klinisch relevante biologische Untergruppen induzieren. Folglich wird die Identifizierung neuer Biomarker, die das Ergebnis vorhersagen oder die Behandlungswahl leiten könnten, einen größeren Beitrag zum klinischen Management von AML leisten.

Aneuploidien des X-Chromosoms werden seit langem mit Krebs beim Menschen in Verbindung gebracht, eine Kausalität wurde jedoch nicht nachgewiesen. Bei Säugetieren wird die X-Chromosom-Inaktivierung (XCI) durch X-inaktive spezifische Transkript (Xist)-RNA ausgelöst, um die Genexpression zwischen den Geschlechtern auszugleichen. Beim Menschen wird in jeder weiblichen Zelle ein X-Chromosom inaktiviert (Xi), um ein transkriptionelles Gleichgewicht zu erreichen. Ein X-gebundenes Inaktivierungszentrum (XIC) ist für die Initiierung der X-Inaktivierung verantwortlich. Die genaue Größe des XIC ist unklar, aber es enthält das Xistgen bei Xq13.2. Diese codiert eine große nicht-codierende RNA, die anfänglich auf beiden X-Chromosomen exprimiert wird, bevor sie die Expression auf dem aktiven X einstellt und auf dem zu inaktivierenden X hochreguliert wird. Das Xist-RNA-Produkt umhüllt das zukünftige Xi-Chromosom und breitet sich vom XIC aus aus.

X-inaktive spezifische Transkript-RNA war eine der ersten langen nichtkodierenden RNAs (lncRNAs), die in den frühen 1990er Jahren entdeckt wurde, ein Jahrzehnt bevor das Human Genome Project (HGP) enthüllte, dass die große Mehrheit unseres Genoms aus nichtkodierenden Sequenzen besteht. Xist ist ein 19 kb großes, gespleißtes, untranslatiertes regulatorisches Transkript, das das X-Chromosom umhüllt, von dem es in cis exprimiert wird. Xist-RNA ist der Hauptregulator von XCI, dem epigenetischen Prozess, der die Dosierung von X-verknüpften Genen zwischen weiblichen (XX) und männlichen (XY) Säugetieren ausgleicht. Die Deletion des Xist-Gens führt zu einer verzerrten Inaktivierung des Wildtyp-X-Chromosoms, was darauf hinweist, dass dieser Locus für das Gen-Silencing essentiell ist.

Die frühen transgenen Studien enthüllten auch zwei Hauptmerkmale der Funktion von Xist. Erstens hängt die Fähigkeit von Xist-RNA, Gen-Silencing auszulösen, strikt vom Entwicklungskontext ab. Zweitens hat Xist verschiedene Aufgaben, wie die cis-Lokalisierung auf dem Chromosom, von dem es exprimiert wird, und die Fähigkeit, Gen-Silencing auszulösen, und diese Aufgaben werden durch genetisch unabhängige Domänen der RNA vermittelt. Darüber hinaus führt ein unangemessenes Silencing von menschlichem Xist zu qualitativ abweichenden Stammzellen. Während Xist ausgiebig in Zellkultur untersucht wurde, waren In-vivo-Studien begrenzt, jedoch wurde keine dieser Studien am Menschen durchgeführt.

In einigen Fällen wurde eine Fehllokalisierung der Xist-RNA und eine sporadische Xi-Reaktivierung beobachtet. Beispielsweise zeigte eine Studie an einer Eierstockkrebs-Zelllinie eine Unterbrechung der Xist-Expression und eine mögliche Reaktivierung des Membrane Palmitoylated Protein-1 (MPP1) (p55)-Gens. Eine frühere Studie zeigte, dass das inaktive X-Chromosom bei Krebs genetisch instabil ist, da diese Studie eine höhere Mutationsrate auf dem inaktiven X im Vergleich zum Rest des Genoms berichtet.

Xist-Deletion im Blutkompartiment von Mäusen zeigte, dass mutierte Weibchen ein hochaggressives myeloproliferatives Neoplasma und myelodysplastisches Syndrom (gemischtes MPN/MDS) mit 100 % Penetranz entwickelten. Zu den wesentlichen Krankheitskomponenten gehören primäre Myelofibrose, Leukämie, histiozytisches Sarkom und Vaskulitis. Sie fanden heraus, dass proliferative und dysplastische Veränderungen in allen hämatopoetischen Zelltypen vorhanden waren. Auch Xist-defiziente hämatopoetische Stammzellen (HSCs) zeigten eine abweichende Reifung und einen altersabhängigen Verlust von Langzeit-HSCs.

Ihre Studie impliziert, dass hämatologische Krebserkrankungen beim Menschen aus einer Überdosierung von X resultieren können, entweder durch Xist-Verlust auf Xi oder durch Duplikation von Xa. Und sie schlugen vor, dass die Karzinogenese durch eine Reihe von Veränderungen angetrieben wird, die im HSC auftreten und sich weiter in reifen hämatopoetischen Zellen ansammeln. Diese Veränderungen werden durch den Verlust von Xist initiiert, was zu einer fortschreitenden X-Reaktivierung führt, die wiederum eine Kaskade ungünstiger genomweiter Veränderungen induziert, darunter eine Fehlregulation von Genen, die an der DNA-Replikation, Chromosomensegregation, Zellzyklus-Checkpoints und Hämatopoese beteiligt sind. Ein Versagen der HSC-Reifung und der Verlust von Langzeit-HSC im Knochenmark verschiebt die Hämatopoese zunehmend zu extramedullären Stellen, was zu einer extramedullären Hämatopoese (EMH) führt, wodurch das X-Chromosom kausal mit Krebs bei Mäusen verknüpft wird. Daraus schlossen sie, dass Xist-RNA nicht nur zur Aufrechterhaltung von XCI erforderlich ist, sondern auch Krebs in vivo unterdrückt.

Tatsächlich bringt die aufkommende Rolle der anormalen Gendosierung bei Krankheiten, sei es des X-Chromosoms oder für Autosomen, die mögliche Anwendung von Arzneimitteln mit sich, die sich auf epigenetische Regulatoren in potenziellen therapeutischen Strategien auswirken.

Bis heute gibt es keine veröffentlichten Studien am Menschen über das Xist-Gen und seine Beziehung zur Immunphänotypisierung bei AML-Patienten. Dies wird also die erste Studie sein, die darauf ausgelegt ist, ihren unerforschten Weg bei AML zu erklären und ihre prognostische Rolle und immunphänotypische Assoziation aufzudecken.