hematologie
Peer-reviewed article
De complexe (epi-)genetica van acute lymfatische T-celleukemie Kim De Keersmaecker en Jan Cools Center for the Biology of Disease, VIB, Leuven; Centrum voor Menselijke Erfelijkheid, KU Leuven
Acute lymfatische T-celleukemie (T-ALL) is een agressieve hematologische kanker die ontstaat door maligne transformatie van ontwikkelende T-cellen. Jaarlijks wordt bij ongeveer vijf kinderen per miljoen en 2-5 volwassenen per miljoen de diagnose van T-ALL gesteld. Verbeterde chemotherapiebehandelingen zorgden de laatste 25 jaar voor een significante verhoging van het aantal patiënten dat T-ALL overleeft. Desalniettemin is de overleving op lange termijn lager dan 80 procent bij kinderen, en zelfs onder 40 procent bij volwassenen (1).
tica van T-ALL, waarbij we niet vooraf genen moeten selecteren die we willen onderzoeken: we kunnen immers alle genen tegelijk in detail analyseren. Dit resulteerde in de identificatie van afwijkingen in genen waarvan we geen vermoeden hadden dat die met leukemie zouden gelinkt zijn. Een mooi voorbeeld hiervan zijn mutaties in PHF6, een eiwit met een onbekende functie, die voor het eerst gedetecteerd werden door het sequeneren van het volledige X-chromosoom in T-ALL-patiënten (2).
Sinds tientallen jaren wordt de moleculaire genetica
We weten op dit ogenblik dat ontwikkelende T-cellen
die aan de oorsprong ligt van T-ALL intensief bestu-
een hele reeks van genetische defecten accumuleren
deerd. Toch verbetert ons inzicht in het spectrum aan
vooraleer ze transformeren tot maligne cellen. De
mutaties die deze kanker veroorzaken nog dagelijks.
NOTCH1-signaalweg staat centraal in de pathogenese
Net zoals dat het geval is voor heel wat andere types
van T-ALL en vertoont hyperactivering in het merendeel
van kanker, is ook het onderzoek naar de genetische
van de T-ALL-patiënten. Verder vertonen T-ALL-cellen
basis van T-ALL de laatste jaren in een stroomversnel-
ook defecten in de mechanismen die waken over een
ling terechtgekomen dankzij de introductie van ge-
gecontroleerd verloop van de celcyclus. Ook de activi-
avanceerde technologieën zoals hoge resolutie ‘array
teit van een hele reeks van transcriptiefactoren met een
comparative genomic hybridization’ (array CGH). Deze
belangrijke rol in hematopoëse is verstoord in T-ALL. T-
technologie laat ons nu toe om veranderingen in het
ALL-cellen vertonen eveneens activering van kinasen of
DNA op te sporen met vrij hoge resolutie. Dit heeft
verlies van fosfataseactiviteit wat aanleiding geeft tot hy-
aanleiding gegeven tot de detectie van microdeleties
peractivering van signaalwegen die celproliferatie stimu-
en microamplificaties die voorheen onzichtbaar ble-
leren. Daarbovenop werden recent ook defecten in epi-
ven met de klassieke karyotypering. Bovendien zijn we
genetische regulatoren beschreven (Figuur 1).
de laatste jaren getuige geweest van een ware revolu-
In dit overzichtsartikel belichten we in meer detail de
tie in technologieën voor sequentiebepaling. Daar-
genetische defecten die aanwezig zijn in T-ALL-cellen.
door zijn we geëvolueerd van het sequeneren van
Hoewel we ook reeds lang bekende defecten aan bod
kandidaat-genen met traditionele sangersequenering
laten komen, ligt de nadruk op de defecten die onlangs
naar het sequeneren van alle genen of zelfs het vol-
geïdentificeerd werden, dankzij de hierboven beschre-
ledige genoom van kankercellen. Dankzij deze ‘nieuwe
ven technologische ontwikkelingen.
generatie’ sequeneringstechnologieën kunnen we nu wezigheid van puntmutaties, afwijkingen in kopieaan-
Activerende mutaties in NOTCH1
tallen en chromosomale translocaties in één enkel
De NOTCH1-signaalweg speelt een centrale rol in de
experiment. Deze krachtige technologieën laten ons
pathogenese van T-ALL. NOTCH1 is een transmem-
toe om op een nieuwe manier te kijken naar de gene-
branaire receptor die na binding van zijn ligand gekliefd
ON0419N
volledige kankergenomen onderzoeken voor de aan-
19 Onco l Vol 6 l Nr 6 l 2012
Figuur 1: Overzicht van de genetische defecten in T-ALL.
Transcriptiefactordefecten TLX1
BCL11B
RUNX1
MLL-MLLT1
CDKN2B
WT1
EZH2
HOXA@
Hyperactieve NOTCH1-signaalweg
SET-NUP214
Epigenetische factoren
LMO1
TLX3
EED
PHF6 SUZ12
NOTCH1
LEF1
CDKN2A
FBXW7
PTPRC
MYB LMO2
TAL1
PICALM-MLLT10 IL7R
JAK3
Ontregeling van de celcyclus
JAK1
Kinasen en fosfatasen PTEN
FLT3
PTPN2
NUP214-ABL1
Figuur 2: Schematisch overzicht van de NOTCH1-signaalweg.
Binding van een ligand aan de NOTCH1-receptor initieert een
in de cel. ICN1 migreert dan naar de nucleus waar het de ex-
aantal klievingen door proteasen (afgebeeld met de schaar). De
pressie van doelwitgenen kan aanzetten. Om de signaalcascade
laatste klieving gebeurt door het gammasecretasecomplex en dit
te beëindigen zorgt het FBXW7-eiwit voor de degradatie van
resulteert in het vrijkomen van intracellulair NOTCH1 (ICN1)
ICN1 (via ubiquitinatie en degradatie in het proteasoom).
wordt door het gammasecretase-proteasecomplex. Deze klie-
van doelwitgenen kan aanzetten (Figuur 2). NOTCH1 speelt
ving resulteert in het vrijkomen van intracellulair NOTCH1 in
een belangrijke rol in de keuze van lymfoïde voorlopercellen
de cel, dat naar de nucleus kan migreren en daar de expressie
om te differentiëren tot een T-cel of B-cel en drijft de cellen aan
20 Onco l Vol 6 l Nr 6 l 2012
om te ontwikkelen tot T-cel. Ongeveer 50 procent van de
Naast inactivering van CDKN2A en/of CDKN2B vertonen
T-ALL-patiënten vertoont activerende mutaties in het
zeldzame patiënten defecten in andere celcylcusregulatoren
NOTCH1-gen. Verder vertoont nog eens 13 procent van de
zoals RB1, TP53 (p53) of cycline D2 (CCND2).
patiënten puntmutaties die het FBXW7-eiwit inactiveren (3). datie in de cel, met als resultaat dat patiënten met FBXW7-
Overexpressie en mutaties van transcriptiefactoren
mutaties ook verhoogde NOTCH1-activiteit vertonen wegens
T-ALL-cellen worden gekarakteriseerd door een abnormaal
de verminderde NOTCH1-afbraak (Figuur 2).
hoge expressie van transcriptiefactoren die een belangrijke rol
Inhibitie van de gammasecretaseklieving van NOTCH1 bij patiën-
spelen in hematopoëse of T-celontwikkeling. Een aantal van
ten met NOTCH1-mutaties leek enkele jaren terug een veelbelo-
deze transcriptiefactordefecten werden reeds jaren geleden
vende strategie voor moleculair gerichte therapie van deze patiën-
ontdekt bij het bepalen van recurrente chromosomale translo-
ten. Helaas zijn klinische studies met gammasecretase-inhibitoren
caties. Deze defecten zullen we hier slechts kort belichten en
als monotherapie vroegtijdig stopgezet wegens een geringe anti-
werden elders reeds in detail beschreven (6).
FBXW7 staat in voor het markeren van NOTCH1 voor degra-
Tabel: Overzicht van translocaties tussen T-celreceptorloci en transcriptiefactorgenen. T-celreceptorgencluster Gencluster GenT-celreceptor a/δ
T-celreceptor b
symbool TCRA/D@
TCRB@
Chromosoom-
Partnergen Gen-symbool
Chromosoom-locatie
locatie 14q11
TAL1
1p32
TLX3
5q35
NKX2-5
5q35
TLX1
10q24
LMO2
11p13
LMO1
11p15
NKX2.1
14q13
NKX2.2 MYB
20p11 6q23
HOXA@ cluster
7p15
TLX1
10q24
LMO2
11p13
LMO1
11p15
LYL1
19p13
NKX2.1
14q13
7q34-35
teit. Gammasecretase-inhibitoren in combinatie met glucocortico-
Translocaties en herrangschikkingen tussen transcriptiefactorgenen en de T-celreceptorloci
ïden hebben echter een synergistische, antileukemische activiteit
De ontwikkeling van thymocyten staat onder controle van een
zonder gastro-intestinale toxiciteit. Deze strategie wordt nu verder
hele reeks transcriptiefactoren zoals bijvoorbeeld E2A-eiwitten.
onderzocht voor behandeling van T-ALL-patiënten (4).
Bij de herrangschikking van de T-celreceptor (TCR) gedurende
leukemische effectiviteit en uitgesproken gastro-intestinale toxici-
T-celontwikkeling treden er regelmatig foutieve recombinaties
Verlies van celcyclusregulatoren
op tussen de sterke promotorelementen van de TCR-genen en
Respectievelijk 75 procent en 38 procent van de T-ALL-patiën-
transcriptiefactorgenen met een belangrijke rol in T-celontwikke-
ten vertonen homo- of heterozygote deleties van de chromo-
ling. Dit mechanisme treedt bijvoorbeeld frequent op voor en-
soomregio 9p, waar de CDKN2A- (ook bekend als p15) en
kele homeobox (HOX)-genen (TLX1,TLX3 en HOXA@), voor
CDKN2B (p16)-genen gelegen zijn. Sterker nog, 99 procent
een aantal genen die coderen voor eiwitten die interageren met
van de T-ALL-gevallen brengt geen functionele CDKN2A- en
E2A (TAL1, LMO1, LMO2, LYL1), voor MYB en voor NKX2.1,
CDKN2B-eiwitten tot expressie (5). Bijgevolg is de regulatie
NKX2.2 en NKX2-5 (Tabel) (6). Het resultaat hiervan is dat de
van de celcyclus in T-ALL-cellen verstoord, aangezien CDKN2A
ontwikkelende T-cellen abnormaal hoge expressie vertonen van
en CDKN2B normaal de voortgang van de celcyclus inhiberen
deze transcriptiefactoren, die normaal niet of slechts zeer laag
door het onderdrukken van actieve cycline-CDK-complexen.
tot expressie komen in gezonde ontwikkelende T-cellen. Bijge-
21 Onco l Vol 6 l Nr 6 l 2012
volg is er een verstoring van de genexpressieprogramma’s die
zullen uitvoeren. Zo zijn er in onze cellen ongeveer 500 verschil-
instaan voor de differentiatie van de ontwikkelende T-cellen.
lende kinasen die elk een specifieke functie hebben. Daarnaast
Naast translocatie naar de TCR-loci vertoont zo’n 8 procent van
zijn er ook een hele reeks fosfatasen, dat zijn de enzymen die de
de T-ALL-patiënten een duplicatie van het MYB-gen, met even-
fosforylering terug zullen verwijderen, en zo dus een belangrijke
eens een hogere MYB-expressie als resultaat (13).
regulerende rol spelen en de signalen kunnen dempen. Overactivering van kinasen of inactivering van fosfatasen kan
Expressie van transcriptiefactorfusiegenen
de fosforyleringhuishouding verstoren en hyperactivering ver-
Het MLL-gen (gelegen op chromosoom 11q23) codeert voor
oorzaken van signaalwegen die celproliferatie aandrijven. Be-
de MLL-transcriptiefactor en is betrokken in meer dan 50 ver-
kende voorbeelden van deze defecten zijn het BCR-ABL1-ki-
schillende translocaties in tal van types van leukemieën. In
nase, dat een belangrijke oorzaak is van chronische myeloïde
ALL komen de translocaties t(4;11)(q21;q23) en t(11;19)
leukemie of activering van het PI3K (PI3-kinase) door mutatie
(q23;p13.3) het vaakst voor. Deze resulteren respectievelijk in
van het kinase of door verlies van de negatieve regulator PTEN.
de expressie van MLL-AFF1 (ook bekend als MLL-AF4) en MLL-MLLT1 (7). MLL-fusies veroorzaken overexpressie van de
ABL1-fusies in T-ALL
HOXA@-gencluster in T-ALL en vormen dus een alternatief
In tegenstelling tot CML en B-ALL, waar de BCR-ABL1-fusie
mechanisme voor HOXA@-overexpressie naast de transloca-
vaak voorkomt, komen bij T-ALL vooral andere ABL1-fusiegenen
ties van de HOXA@-cluster naar de TCR (8). Ook PICALM-
voor in zo’n 8 procent van de T-ALL-patiënten. De resulterende
MLLT10 en SET-NUP214, fusiegenen die respectievelijk ont-
fusie-eiwitten vertonen continue kinaseactiviteit en stimuleren
staan door t(10;11)(p13;q14) en del(9)(q34.11-q34.13) in
zo de cellen continu om te prolifereren. Veruit de meest fre-
T-ALL veroorzaken overexpressie van HOXA@ (9, 10).
quente ABL1-fusie in T-ALL is de fusie tussen het NUP214- en
Het SIL-TAL1-fusiegen is het resultaat van een cytogenetisch on-
het ABL1-gen (NUP214-ABL1) (18). Verder werden andere
zichtbare deletie die aanwezig is in 17 procent van de patiënten
zeldzame ABL1-fusies beschreven zoals ETV6-ABL1 en EML1-
met T-ALL (11). De oncogene activiteit van TAL1 in T-ALL zou
ABL1. De activiteit van ABL1-fusiegenen kan geïnhibeerd wor-
voornamelijk te wijten zijn aan het reduceren van de expressie van
den met de tyrosinekinase-inhibitor imatinib, wat mogelijkheden
transcripten die normaal gereguleerd worden door E2A (12).
biedt voor behandeling van patiënten met ABL1-fusie-positieve T-ALL. Het is echter niet eenvoudig om hierover klinische studies
Mutaties en deleties in transcriptiefactoren
op te zetten, omdat ABL1-fusies zeldzaam zijn bij T-ALL, maar
Array CGH-technieken met hoge resolutie gecombineerd met
rapportering van individuele gevallen toont aan dat imatinib ef-
Sanger sequencing voor mutatiedetectie resulteerde recent in
fectief kan zijn bij T-ALL. Een andere factor die het gebruik van
de identificatie van inactiverende mutaties en deleties in
imatinib kan bemoeilijken, is het feit dat er evidentie is dat deze
BCL11B (9-16% van de patiënten), WT1 (10%), RUNX1 (4%)
kinasefusies late mutaties zijn en wellicht niet voorkomen in de
en LEF1 (18%) (14-17). Op dit ogenblik is het voor het meren-
leukemische stamcellen. De behandeling met imatinib (of andere
deel van de transcriptiefactordefecten echter nog onduidelijk
kinase-inhibitoren) zou dan een tijdelijk effect hebben waarbij
hoe ze precies bijdragen tot de vorming van T-ALL. Mede hier-
het grote aantal blasten kan verminderd worden, maar de leuke-
door is het moeilijk om specifieke therapieën te ontwikkelen
mie niet volledig zou kunnen uitroeien, aangezien de leukemi-
die het effect van de transcriptiefactordefecten tegengaan.
sche stamcellen niet afhankelijk zijn van deze ABL1-fusies. Dit stemt overeen met recente observaties bij AML en ALL, waar
Overactivering van tyrosinefosforylering
werd aangetoond dat deze acute leukemieën een darwiniaanse
De fosforylering van eiwitten is een belangrijk mechanisme in de
de mutaties accumuleren en de best geschikte leukemiecellen
cel om signalen over te brengen van één plaats in de cel naar een
een selectief groeivoordeel hebben. Doelgerichte therapie met
andere plaats: bijvoorbeeld van het celoppervlak naar de celkern.
kinase-inhibitoren zal dus in vele gevallen niet doeltreffend zijn
Daarenboven is fosforylering ook een mechanisme om het sig-
voor de behandeling van T-ALL op lange termijn, maar kan in
naal te versterken, of om het te vertakken naar verschillende
combinatie met andere therapeutica wel een voordeel bieden.
evolutie ondergaan, waarbij de leukemiecellen steeds bijkomen-
niveaus, en is er ook een strikte controle mogelijk via negatieve regulatoren en feedbackmechanismen. Fosforylering van eiwit-
FLT3- en RAS-mutaties
ten gebeurt niet willekeurig, maar op specifieke plaatsen in de
Het FLT3-eiwit is een receptortyrosinekinase dat belangrijk is
eiwitten. Kinasen zijn de enzymen in de cel die deze fosforylering
voor de ontwikkeling van hematopoëtische stamcellen. Hoe-
22 Onco l Vol 6 l Nr 6 l 2012
Figuur 3: Schematisch overzicht van de JAK-STAT-signaalweg.
Wanneer een cytokine aan zijn receptor bindt, worden de JAK-
hun beurt gefosforyleerd, wat zorgt voor vorming van dimeren
kinasen geactiveerd, waardoor deze kinasen zichzelf en ook de
en activering van de STAT-eiwitten. Uiteindelijk migreren de
receptor zullen fosforyleren. Dit zorgt voor de rekrutering van
STAT-dimeren naar de celkern waar ze transcriptie initiëren van
STAT-eiwitten naar de receptor. Deze STAT-eiwitten worden op
doelwitgenen die celproliferatie en differentiatie reguleren.
wel activerende mutaties in FLT3 de meest voorkomende ge-
binding aan cytokinereceptoren. Na binding van een cytokine
netische defecten bij acute myeloïde leukemie (AML) zijn, zijn
aan zijn receptor worden de JAK-kinasen die aan de receptor
dergelijke mutaties zeldzaam bij T-ALL. Ze komen voor bij zo’n
zitten geactiveerd en wordt de receptor gefosforyleerd. Dit re-
4 procent van de patiënten (27). De FLT3-inhibitoren die ont-
sulteert in de rekrutering van STAT-eiwitten naar de receptor.
wikkeld worden voor patiënten met AML zouden ook nuttig
Deze STAT-eiwitten worden op hun beurt gefosforyleerd, wat
kunnen zijn voor het behandelen van T-ALL-patiënten met
zorgt voor dimerisatie en activering van de STAT-eiwitten. Ver-
FLT3-mutaties, maar dat zal nog verder bestudeerd moeten
volgens migreren de STAT-dimeren naar de celkern, waar ze
worden. Naast FLT3-mutaties, komen ook RAS-mutaties voor
transcriptie initiëren van doelwitgenen die celproliferatie en dif-
bij T-ALL. De RAS-eiwitten (NRAS en KRAS) zijn zelf geen ki-
ferentiatie reguleren (Figuur 3). Bij T-ALL werden reeds ver-
nasen, maar mutaties in KRAS of NRAS veroorzaken een acti-
schillende mechanismen ontdekt die aanleiding kunnen geven
vering van de MAP-kinasen, die ook geactiveerd worden door
tot hyperactivering van de JAK-STAT-signaalweg.
ABL1-fusies en FLT3-mutaties. Algemeen wordt aangenomen
Eén van de oncogene mechanismen om deze signaalwegen te
dat de activering van de RAS/MAPK-signaalweg een belangrijk
activeren is de mutatie van de JAK-kinasen zelf. De JAK-kinasefa-
oncogeen mechanisme is dat gebruikt wordt door de meeste
milie telt vier leden: JAK1, JAK2, JAK3 en TYK2. Alle JAK-kinasen,
oncogene kinasen. Het doelgericht uitschakelen van deze sig-
met uitzondering van TYK2 zijn bekende oncogenen bij leuke-
naalweg zou dan ook een belangrijke therapeutische betekenis
mie. Activerende mutaties en translocaties in JAK1, JAK2 en JAK3
hebben, maar jammer genoeg is deze signaalweg ook even be-
zijn bekend in tal van, voornamelijk myeloïde, hematologische
langrijk in normale cellen, wat de toxiciteit van dergelijke
tumoren. Ook bij T-ALL werden nu activerende mutaties in JAK1
MAPK-inhibitoren kan verklaren.
en JAK3 beschreven, wat de hyperactivering van de signaalweg kan verklaren bij 10 procent van de patiënten (23, 24).
Activering van de JAK/STAT-signaalweg
Een alternatief mechanisme voor de activering van de JAK/
Cytokines reguleren tal van aspecten in de hematopoëse en de
STAT-signaalweg dat recent werd geïdentificeerd, is het mute-
immuunrespons en kunnen hun effect op de cel uitoefenen door
ren van de interleukine 7-receptor. De receptor voor interleu-
23 Onco l Vol 6 l Nr 6 l 2012
heeft gegeven in het ontstaan van tumoren. De studie van leu-
kine 7 (IL7R) is noodzakelijk voor de ontwikkeling van lymfoïde cellen. Inactiverende mutaties in deze receptor veroorzaken
kemieën heeft hierbij een belangrijke rol gespeeld, door onder-
immunodeficiëntie (OMIM #608971). Sequenering van het
zoek naar chromosomale herrangschikkingen, het gebruik van
IL7R-gen in T-ALL resulteerde in de identificatie van activeren-
genexpressieprofilering, en recenter het bepalen van de eerste
de IL7R-mutaties bij ongeveer 10 procent van de T-ALL-patiën-
volledige genomen van tumorcellen. De laatste jaren zijn daar-
ten. Het merendeel van de mutaties zijn inserties en deleties in
bij ook heel wat nieuwe inzichten verworven in de rol van
exon 6 met behoud van het leesraam in exon 6 dat het
epigenetische modificaties bij leukemie. Epigenetische verande-
transmembraan gedeelte van de IL7R codeert. Het resultaat
ringen van een genoom wijzen op de verandering in de ver-
van deze mutaties is een continue en ongecontroleerde activi-
pakking van het DNA en de toegankelijkheid van regio’s in het
teit van de IL7R zonder dat IL7 aan de receptor moet binden,
DNA. Het totale genoom van een cel is enorm (ongeveer 6 x
wat een continue activering van de JAK/STAT-signaalweg als
109 basenparen, enkele meters lang). Om het DNA in te pas-
gevolg heeft (22, 23).
sen in de kern van een cel en om genexpressie op een hoger niveau te regelen, zit het DNA in onze cellen ingepakt rond
Inactivering van tyrosinefosfatasen
histonen, en zijn zowel het DNA zelf als ook deze histonen
De activiteit van JAK-kinasen wordt mede onder controle ge-
gemodificeerd door methylering en acetylering. Deze methyle-
houden door fosfatasen (Figuur 3). Met behulp van aCGH-
rings- en acetyleringsstatus van DNA en histonen wordt regel-
experimenten werden deleties van het gehele PTPN2-fosfata-
matig veranderd. Zo worden regio’s van DNA die in bepaalde
se-gen gedetecteerd bij 6 procent van de T-ALL-patiënten. Het
celtypes niet gebruikt worden dicht verpakt en netjes opge-
PTPN2-eiwit zorgt voor defosforylering en inactivering van
borgen, in tegenstelling tot regio’s die wel nodig zijn voor trans-
NUP214-ABL1 en van JAK-kinasen (25). Verlies van het PT-
criptie, die open en toegankelijk blijven. Een hele reeks enzy-
PN2-eiwit in T-ALL-cellen is dus een alternatieve manier om te
men staat in voor de correcte methylering, demethylering,
JAK/STAT-signaalweg te hyperactiveren. Ook het PTPRC-gen
acetylering en deacetylering, en controleert zo de status van
vertoont zeldzame inactiverende mutaties bij patiënten met
deze DNA-regio’s. Hoe dit exact in zijn werk gaat, en welke
T-ALL (26). HET PTPRC-gen codeert voor een eiwit met fos-
eiwitten hier een rol spelen blijft voorlopig nog vrij onduidelijk,
fataseactiviteit dat de JAK/STAT-signaalweg inhibeert.
maar een aantal belangrijke spelers werden reeds geïdentifi-
Tal van inhibitoren die inwerken op de JAK/STAT-signaalweg
ceerd en bestudeerd. Opnieuw is de studie van leukemieën
zijn momenteel in ontwikkeling voor de behandeling van pati-
hier erg belangrijk, aangezien we zo essentiële spelers kunnen
ënten met hematologische maligniteiten die JAK/STAT-afhanke-
identificeren op basis van de aanwezigheid van mutaties in
lijk zijn. De toekomst zal moeten uitwijzen of deze geneesmid-
deze genen bij leukemie.
delen ook effectief zijn voor de behandeling van T-ALL-patiën-
Ook bij T-ALL werden recent mutaties en deleties in een aantal
ten met JAK/STAT-hyperactivering.
epigenetische regulatoren geïdentificeerd.
Inactivering van het PTEN-fosfatase
Defecten in het PRC2-complex
Het PTEN-gen codeert een fosfatase dat de activiteit van het
Array-CGH met hoge resolutie en sequenering van het volledi-
fosfo-inositide 3-kinase (PI3K) tegengaat. PTEN is een bekende
ge genoom van T-ALL-kankercellen resulteerden gelijktijdig in de
tumorsuppressor in tal van tumoren. Inactiverende mutaties en
detectie van recurrente deleties en inactiverende mutaties in het
deleties van PTEN werden enkele jaren terug ook in 17 tot
histonmethyltransferase ‘polycomb repressor complex 2’ (PRC2)
36 procent van de T-ALL-patiënten beschreven (19, 20). Ook
bij T-ALL (23, 28). Het PRC2-complex staat voornamelijk in voor
andere componenten van de PI3K-signaalweg zoals PI3K en AKT
het trimethyleren van histon H3 op lysineresidu 27 (H3K27me3),
vertonen mutaties bij respectievelijk 9 procent en 2 procent van
een kenmerk van transcriptioneel inactief chromatine. Via deze
de T-ALL’s (20). Er is evidentie in muismodellen dat PI3K-inhibito-
methylering zorgt het PRC2-complex voor het initieel markeren
ren effectief zouden kunnen zijn voor behandeling van T-ALL-
van PRC-responsieve elementen die moeten geïnactiveerd wor-
patiënten met hyperactivering van de PI3K-signaalweg (21).
den in het genoom. Het PRC2-complex omvat vier eiwitten, drie eiwitten met een SET-domein dat zorgt voor de methyltrans-
Defecten van epigenetische regulatoren
feraseactiviteit (EED, SUZ12 and EZH2) en verder ook het
De genetica heeft gedurende de voorbije 50 jaar een ware
medieert. Inactiverende mutaties en/of deleties van EED, SUZ12
revolutie meegemaakt, wat ons ook vele nieuwe inzichten
and EZH2 worden voornamelijk gedetecteerd bij ETP-T-ALL,
RBBP7/4-eiwit (ook bekend als RbAp46/48), wat histonbinding
24 Onco l Vol 6 l Nr 6 l 2012
een erg immature en agressieve subgroep van T-ALL’s (42% van
woord blijven. Waarom hebben volwassen T-ALL-patiënten
de ETP-T-ALL’s vertoont mutaties versus 12% bij niet-ETP-
een slechtere prognose dan kinderen? Ligt dit aan therapie-
T-ALL) (23). Er is evidentie dat NOTCH1-activering en PRC2-
trouw of zijn er hiervoor ook genetische oorzaken? Welke ge-
inactivering zouden kunnen optreden als coöpererende muta-
netische defecten liggen aan de oorzaak van recidief? Hoe kun-
ties in T-ALL, aangezien beide de cellulaire H3K27me3-methyle-
nen we de nieuw verworven inzichten in de moleculaire gene-
ring verminderen en aangezien ze dezelfde doelwitgenen delen.
tica vertalen naar effectievere therapieën voor de patiënten?
Deze hypothese wordt nog verder ondersteund door de obser-
Het domein van de epigenetica staat nog in zijn kinderschoe-
vatie dat het verminderen van EZH2-expressie oogtumoren kan
nen en het is nog volledig onduidelijk hoe de gedetecteerde
induceren bij fruitvliegen (Drosophila melanogaster) met expres-
defecten in epigenetische regulatoren oncogeen kunnen zijn.
sie van NOTCH1-ligand in de ogen. Bovendien bevordert re-
Verder is het voor een aantal van de recent en minder recent
ductie van EZH2-expressie in humane T-ALL-cellen, het tumor-
geïdentificeerde defecten nog volledig onduidelijk wat precies
inducerend potentieel van deze T-ALL-cellen bij transplantatie in
hun bijdrage is bij de ontwikkeling van T-ALL. Verdere analyse
immunodeficiënte muizen (28).
van grotere cohorten van patiënten alsook het opzetten van functionele studies in cel- en muismodellen zullen ons in de
Defecten van PHF6
komende jaren wellicht een antwoord geven op deze vragen.
T-ALL is een ziekte met een driemaal hogere incidentie bij
Referenties 1. Pui C, Relling MV, Downing JR. Acute lymphoblastic leukemia. N Engl J Med 2004;350(15):1535-48. 2. Van Vlierberghe P, Palomero T, Khiabanian H, et al. PHF6 mutations in T-cell acute lymphoblastic leukemia. Nat Genet 2010;42(4):338-42. 3. Paganin M, Ferrando A. Molecular pathogenesis and targeted therapies for NOTCH1induced T-cell acute lymphoblastic leukemia. Blood Rev 2011;25(2):83-90. 4. Real PJ, Tosello V, Palomero T, et al. Gamma-secretase inhibitors reverse glucocorticoid resistance in T cell acute lymphoblastic leukemia. Nat Med 2009;15(1):50-8. 5. Omura-Minamisawa M, Diccianni MB, Batova A, et al. Universal inactivation of both p16 and p15 but not downstream components is an essential event in the pathogenesis of T-cell acute lymphoblastic leukemia. Clin Cancer Res 2000;6(4):1219-28. 6. De Keersmaecker K, Marynen P, Cools J. Genetic insights in the pathogenesis of T-cell acute lymphoblastic leukemia. Haematologica 2005;90(8):1116-27. 7. Meyer C, Schneider B, Jakob S, et al. The MLL recombinome of acute leukemias. Leukemia 2006;20(5):777-84. 8. Yu BD, Hess JL, Horning SE, Brown GA, Korsmeyer SJ. Altered Hox expression and segmental identity in Mll-mutant mice. Nature 1995;378(6556):505-8. 9. Van Vlierberghe P, van Grotel M, Tchinda J, et al. The recurrent SET-NUP214 fusion as a new HOXA activation mechanism in pediatric T-cell acute lymphoblastic leukemia. Blood 2008;111(9):4668-80. 10. Dik WA, Brahim W, Braun C, et al. CALM-AF10+ T-ALL expression profiles are characterized by overexpression of HOXA and BMI1 oncogenes. Leukemia 2005;19(11):1948-57. 11. Aplan PD, Lombardi DP, Ginsberg AM, Cossman J, Bertness VL, Kirsch IR. Disruption of the human SCL locus by “illegitimate” V-(D)-J recombinase activity. Science 1990;250(4986):1426-9. 12. O’Neil J, Shank J, Cusson N, Murre C, Kelliher M. TAL1/SCL induces leukemia by inhibiting the transcriptional activity of E47/HEB. Cancer Cell 2004;5(6):587-96. 13. Lahortiga I, De Keersmaecker K, Van Vlierberghe P, et al. Duplication of the MYB oncogene in T cell acute lymphoblastic leukemia. Nat Genet 2007;39(5):593-5. 14. De Keersmaecker K, Real PJ, Gatta GD, et al. The TLX1 oncogene drives aneuploidy in T cell transformation. Nat Med 2010;16(11):1321-7. 15. Tosello V, Mansour MR, Barnes K, et al. WT1 mutations in T-ALL. Blood 2009;114(5):1038-45. 16. Gatta Della G, Palomero T, Perez-Garcia A, et al. Reverse engineering of TLX oncogenic transcriptional networks identifies RUNX1 as tumor suppressor in T-ALL. Nat Med 2012;18(3):436-40. 17. Gutierrez A, Sanda T, Ma W, et al. Inactivation of LEF1 in T-cell acute lymphoblastic leukemia. Blood 2010;115(14):2845-51. 18. Graux C, Cools J, Melotte C, et al. Fusion of NUP214 to ABL1 on amplified episomes in T-cell acute lymphoblastic leukemia. Nat Genet 2004;36(10):1084-9. 19. Palomero T, Sulis ML, Cortina M, et al. Mutational loss of PTEN induces resistance to NOTCH1 inhibition in T-cell leukemia. Nat Med 2007;13(10):1203-10. 20. Gutierrez A, Sanda T, Grebliunaite R, et al. High frequency of PTEN, PI3K, and AKT abnormalities in T-cell acute lymphoblastic leukemia. Blood 2009;114(3):647-50. 21. Subramaniam PS, Whye DW, Efimenko E, et al. Targeting nonclassical oncogenes for therapy in T-ALL. Cancer Cell 2012;21(4):459-72. 22. Zenatti PP, Ribeiro D, Li W, et al. Oncogenic IL7R gain-of-function mutations in childhood T-cell acute lymphoblastic leukemia. Nat Genet 2011;43(10):932-9. 23. Zhang J, Ding L, Holmfeldt L, et al. The genetic basis of early T-cell precursor acute lymphoblastic leukaemia. Nature 2012;481(7380):157-63. 24. Flex E, Petrangeli V, Stella L, et al. Somatically acquired JAK1 mutations in adult acute lymphoblastic leukemia. J Exp Med 2008;205(4):751-8. 25. Kleppe M, Lahortiga I, Chaar El T, et al. Deletion of the protein tyrosine phosphatase gene PTPN2 in T-cell acute lymphoblastic leukemia. Nat Genet 2010;42(6):530-5. 26. Porcu M, Kleppe M, Gianfelici V, et al. Mutation of the receptor tyrosine phosphatase PTPRC (CD45) in T-cell acute lymphoblastic leukemia. Blood 2012;119(19):4476-9. 27. Paietta E, Ferrando AA, Neuberg D, et al. Activating FLT3 mutations in CD117/KIT(+) T-cell acute lymphoblastic leukemias. Blood 2004;104(2):558-60. 28. Ntziachristos P, Tsirigos A, Van Vlierberghe P, et al. Genetic inactivation of the polycomb repressive complex 2 in T cell acute lymphoblastic leukemia. Nat Med 2012;18(2):298-301. 29. Van Vlierberghe P, Ambesi-Impiombato A, Perez-Garcia A, et al. ETV6 mutations in early immature human T cell leukemias. J Exp Med 2011;208(13):2571-9.
mannen dan bij vrouwen. Door gebruik te maken van een zeer elegante strategie waarbij specifiek alle genen op het X-chromosoom gesequeneerd werden, gecombineerd met aCGH met hoge resolutie, ontdekte men inactiverende mutaties en deleties in het PHF6-gen bij 16 procent van de pediatrische en 38 procent van de volwassen T-ALL-patiënten (2). Op dit ogenblik tast men nog volledig in het duister over het mechanisme waarop PHF6-mutaties bijdragen tot T-ALL en zelfs de functie van het PHF6-eiwit in normale cellen is nog onbekend. De eiwitstructuur van PHF6 vertoont echter twee planthomeodomeinen. Dit zijn domeinen die typisch instaan voor het herkennen van epigenetische histonmarkers, wat laat vermoeden dat PHF6 optreedt als een epigenetische regulator van de genexpressie bij normale en T-ALL-cellen. Recent werden er ook zeldzame mutaties beschreven in andere epigenetische regulatoren zoals in SETD2, een H3K36trimethylase (5/106 patiënten), in het EP300-histonacetyltransferase (5/106 patiënten) en in DNMT3A-DNA-methyltransferase (2/57 gevallen) (23, 29). De toekomst zal moeten uitwijzen hoe de veranderde functie van deze epigenetische regulatoren kan bijdragen tot de ontwikkeling van T-ALL en of dit een aanknopingspunt kan zijn voor het ontwikkelen van nieuwe therapieën voor T-ALL-patiënten.
Conclusies en perspectieven In dit artikel hebben we een overzicht gegeven van de genetische en epigenetische defecten die aanwezig zijn in de leukemiecellen bij T-ALL. Deze resultaten illustreren dat de recente technologische ontwikkelingen in het domein van de genetica hun vruchten hebben afgeworpen en een betere genetische karakterisering van T-ALL hebben mogelijk gemaakt. Desalniet-
Ontvangen: 21/07/2012 – Aanvaard: 22/09/2012
temin zijn er heel wat interessante vragen die nog onbeant-
25 Onco l Vol 6 l Nr 6 l 2012
