Immunofenotypering en Xist-gen in AML (Xist)

Acute myeloïde leukemie (AML) is een heterogene aandoening die wordt gekenmerkt door klonale expansie van myeloïde voorlopercellen (blasten) in het beenmerg en perifeer bloed. met hoge mortaliteit en variabele prognose. AML is de meest voorkomende acute leukemie bij volwassenen, goed voor ~ 80 procent van de gevallen in deze groep. Er zijn elk jaar ongeveer 19.520 nieuwe gevallen van AML in de Verenigde Staten (VS) en 10.670 sterfgevallen als gevolg van AML. In Egypte was de incidentie van AML 0,96% voor mannen en 1,14% voor vrouwen volgens de resultaten van het National Population-Based Registry Program of Egypt (2008-2011). Diagnose van AML op basis van morfologische diagnose met proliferatie van blastcellen ≥ 20% van de beenmergcellen, flowcytometrische immunofenotypering en cytogenetische afwijkingen.

Immunofenotypering via flowcytometrie omvat een extra snelle techniek om de uitkomst bij AML te voorspellen, hoewel er nog maar weinig markers zijn vastgesteld als prognostische factoren bij klinische routinediagnose, ondanks het feit dat nieuwe en snel beschikbare markers nodig zijn om de behandelbeslissingen bij AML-patiënten te verbeteren. Dit is des te meer omdat de therapie bij AML-patiënten onmiddellijk na de diagnose moet worden gestart. AML-blasten brengen antigenen tot expressie die ook worden gevonden op gezonde onrijpe myeloïde cellen, waaronder gemeenschappelijke differentiatie (CD) markers CD13, CD33 en CD34. Andere celmarkers worden uitgedrukt afhankelijk van het morfologische subtype van AML en het stadium van differentiatieblok, zoals monocytische differentiatiemarkers (CD4, CD14, CD11b, CD11c, CD64, CD36), erytroïde (CD36, CD71) en megakaryocytische markers (CD41a en CD61) .

Niet-willekeurige chromosomale afwijkingen (bijv. deleties, translocaties) worden geïdentificeerd bij ongeveer 52% van alle volwassen primaire AML-patiënten en worden al lang erkend als de genetische gebeurtenissen die deze ziekte veroorzaken en bevorderen. Bepaalde cytogenetische afwijkingen, waaronder de t(8;21)(q22;q22), t(15;17)(q22;q12) en inv(16)(p13.1;q22) worden geassocieerd met langere remissie en overleving, terwijl veranderingen van chromosoom 5, 7, complex karyotype (beschreven als >3 chromosomale afwijkingen) en 11q23 worden geassocieerd met slechte respons op therapie en kortere algehele overleving.

Verschillende onderzoeken hebben correlaties gemeld van afwijkend tot expressie gebrachte markers met de klinische uitkomst bij AML. De expressie van CD7 en CD25 is bijvoorbeeld in verband gebracht met een slechte prognose bij normaal karyotype (NK) AML. De IL3-receptor alfa (CD123) komt tot overexpressie bij 45% van de AML-patiënten, en deze hogere expressie is ook in verband gebracht met een slechte uitkomst en gecorreleerd met mutaties in het fms-achtige tyrosinekinasereceptor (FLT3)-gen. Een consistent antigeen profiel met hoge CD33-expressie is ook in verband gebracht met AML met gemuteerd nucleofosmine (NPM1). Lo-Coco et al., (2015) resultaten suggereren dat de CD34/25/123/99+ve leukemie-geassocieerde immunofenotypes (LAIP's) strikt geassocieerd zijn met FLT3-ITD positieve cellen. Deze identificatie door middel van multiparametrische flowcytometrie bij diagnose van een immunofenotypische vingerafdruk geassocieerd met deze subklonen is een nieuw en vereenvoudigd hulpmiddel met verbeterde gevoeligheid om deze klonen te ontrafelen en maakt stratificatie van de patiënt en risico-aangepaste behandeling mogelijk met mogelijke impact op de uitkomst van de ziekte.

Op dit moment zijn de etiologische agens en pathogenese van AML niet helemaal duidelijk, slechts enkele AML-gevallen kunnen nauwkeurig worden geclassificeerd via traditionele cellulaire morfologische classificatie. Het is dus erg moeilijk om de ziektetoestand te beoordelen en de prognose te voorspellen. Onjuiste expressie van specifieke genen is een veel voorkomende bevinding bij AML en kan klinisch relevante biologische subsets induceren. Bijgevolg zal de identificatie van nieuwe biomarkers die de uitkomst kunnen voorspellen of de keuze voor een behandeling kunnen sturen, meer bijdragen aan de klinische behandeling van AML.

X-chromosomale aneuploïdieën worden al lang in verband gebracht met menselijke kankers, maar een oorzakelijk verband is niet vastgesteld. Bij zoogdieren wordt X-chromosoominactivatie (XCI) geactiveerd door X-inactief specifiek transcript (Xist) RNA om genexpressie tussen de geslachten gelijk te maken. Bij mensen wordt in elke vrouwelijke cel één X-chromosoom geïnactiveerd (Xi) om transcriptioneel evenwicht te bereiken. Een X-linked inactivation center (XIC) is verantwoordelijk voor de initiatie van X-inactivatie. De exacte grootte van de XIC is onduidelijk, maar het omvat de Xistgene op Xq13.2. Dit codeert voor een groot niet-coderend RNA dat aanvankelijk tot expressie wordt gebracht op beide X-chromosomen voordat het stopt met expressie op de actieve X en opgereguleerd wordt op de X die geïnactiveerd moet worden. Het Xist RNA-product omhult het toekomstige Xi-chromosoom en spreidt zich uit vanaf de XIC.

X-inactief-specifiek transcript-RNA was een van de eerste lange niet-coderende RNA's (lncRNA's) die begin jaren negentig werd ontdekt, tien jaar voordat het Human Genome Project (HGP) onthulde dat de grote meerderheid van ons genoom verantwoordelijk is voor niet-coderende sequenties. Xist is een 19 kb, gesplitst, onvertaald regulatoir transcript dat het X-chromosoom omhult van waaruit het in cis tot expressie wordt gebracht. Xist RNA is de hoofdregulator van XCI, het epigenetische proces dat de dosering van X-gebonden genen tussen vrouwelijke (XX) en mannelijke (XY) zoogdieren gelijk maakt. Deletie van het Xist-gen resulteert in scheve inactivatie van het wildtype X-chromosoom, wat aangeeft dat deze locus essentieel is voor genuitschakeling.

De vroege transgene onderzoeken onthulden ook twee belangrijke kenmerken van de functie van Xist. Ten eerste is het vermogen van Xist RNA om genuitschakeling te activeren strikt afhankelijk van de ontwikkelingscontext. Ten tweede heeft Xist verschillende taken, zoals cis-lokalisatie naar het chromosoom van waaruit het tot expressie wordt gebracht en het vermogen om genuitschakeling te activeren, en deze taken worden gemedieerd door genetisch onafhankelijke domeinen van het RNA. Bovendien resulteert het ongepast tot zwijgen brengen van menselijke Xist in kwalitatief afwijkende stamcellen. Terwijl Xist uitgebreid is onderzocht in celkweek, zijn in vivo-onderzoeken beperkt, maar geen van deze onderzoeken is uitgevoerd bij mensen.

In sommige gevallen is verkeerde lokalisatie van Xist-RNA en sporadische Xi-reactivering waargenomen. Een onderzoek naar een eierstokkankercellijn toonde bijvoorbeeld een verstoring van de Xist-expressie en mogelijke reactivering van het Membrane Palmitoylated Protein-1 (MPP1) (p55)-gen. Eerder onderzoek toonde aan dat het inactieve X-chromosoom genetisch onstabiel is bij kanker, aangezien deze studie een hogere mutatiesnelheid op het inactieve X-chromosoom rapporteert in vergelijking met de rest van het genoom.

Xist-deletie in het bloedcompartiment van muizen toonde aan dat gemuteerde vrouwtjes een zeer agressief myeloproliferatief neoplasma en myelodysplastisch syndroom (gemengd MPN/MDS) ontwikkelden met 100% penetrantie. Significante ziektecomponenten omvatten primaire myelofibrose, leukemie, histiocytisch sarcoom en vasculitis. Ze ontdekten dat proliferatieve en dysplastische veranderingen aanwezig waren in alle hematopoëtische celtypen. Ook vertoonden Xist-deficiënte hematopoëtische stamcellen (HSC's) afwijkende rijping en leeftijdsafhankelijk verlies van HSC's op de lange termijn.

Hun studie impliceert dat hematologische kankers bij de mens het gevolg kunnen zijn van overdosering van X, hetzij door verlies van Xist op Xi, hetzij door duplicatie van Xa. En ze stelden voor dat carcinogenese wordt aangedreven door een reeks veranderingen die optreden in de HSC en zich verder ophopen in volwassen hematopoietische cellen. Deze veranderingen worden geïnitieerd door verlies van Xist, wat leidt tot progressieve X-reactivering, wat op zijn beurt een cascade van ongunstige genoombrede veranderingen veroorzaakt, waaronder ontregeling van genen die betrokken zijn bij DNA-replicatie, chromosoomsegregatie, controlepunten van de celcyclus en hematopoëse. Een mislukking van HSC-rijping en verlies van HSC op lange termijn in het merg verschuiven de hematopoëse geleidelijk naar extramedullaire plaatsen, wat resulteert in extra medullaire hematopoëse (EMH), waardoor het X-chromosoom causaal wordt gekoppeld aan kanker bij muizen. Ze concludeerden dus dat Xist RNA niet alleen nodig is om XCI in stand te houden, maar ook kanker in vivo onderdrukt.

De opkomende rol van afwijkende gendosering bij ziekten, of het nu gaat om het X-chromosoom of voor autosomen, brengt inderdaad de mogelijke toepassing met zich mee van geneesmiddelen die invloed hebben op epigenetische regulatoren in potentiële therapeutische strategieën.

Tot op heden zijn er geen gepubliceerde studies over de mens over het Xist-gen en de relatie ervan met de immunofenotypering bij AML-patiënten. Dit zal dus de eerste studie zijn die is ontworpen om zijn onontdekte route in AML te verklaren en zijn prognostische rol en immunofenotypische associatie te detecteren.