Masarykova univerzita v Brně Přírodovědecká fakulta
Katedra genetiky a molekulární biologie
Sledování minimální zbytkové choroby u pacientů s akutní myeloidní leukémií Diplomová práce
Brno 2005
Vlasta Čejnová
Ráda bych poděkovala především vedoucí své diplomové práce Mgr. Jitce
Berkovcové, Ph.D. za zadání zajímavého tématu a za odborné vedení a cenné rady při jeho zpracování. Mé poděkování patří také celému kolektivu Centra molekulární biologie a genové terapie za vytvoření přátelské atmosféry a spolupráci, zvláště pak Bc. Janě Vojtové za zpracování sekvenací. studia.
Dále bych chtěla poděkovat celé své rodině a přátelům za podporu a trpělivost během
SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK
názvy genů jsou psány velkými písmeny, názvy proteinů malými písmeny s prvním písmenem velkým ABL – Abelson
AL – acute leukemia (akutní leukémie)
AML – acute myeloid leukemia (akutní myeloidní leukémie) AML1 – acute myeloid leukemia 1
AML M0 – akutní leukémie s minimálními známkami myeloidní diferenciace AML M1 – akutní myeloidní leukémie bez vyzrávání AML M2 – akutní myeloidní leukémie s vyzráváním
AML M3 – akutní myeloidní leukémie promyelocytární AML M4 – akutní myelomonocytární leukémie
AML M4Eo – akutní myeloidní leukémie s abnormálními eosinofily AML M5 – akutní monocytární leukémie
ALL – acute lymphoid leukemia (akutní lymfoidní leukémie)
APL – acute promyelocytic leukemia (akutní promyelocytární leukémie) ATRA – all-trans retinoic acid
bcr – breakpoint cluster region
BM – bone marrow (kostní dřeň) B2M – beta-2-microglobulin bp – pár bází
CBF – core binding factor
CBFβ - core binding factor β subunit
Cbp – creb binding protein
cDNA – complementary DNA (komplementární DNA) CL – chronic leukemia (chronická leukémie)
CMBGT – Centrum molekulární biologie a genové terapie CR – complete remission (kompletní remise) CT – cycle threshold (hranice detekce)
DNA – deoxyribonucleic acid (deoxyribonukleová kyselina) EAC – Europe Against Cancer program
EDTA – etylendiamintetraoctová kyselina
ETO – eight twenty one
FAB – French-American-British klasifikace užívaná u AML GUS – beta-glucuronidase
HLA – Human Leukocyte Antigens
Ig – immunoglobulin (imunoglobulin)
IHOK – Interní hematoonkologická klinika inv – inversion (inverze)
IPTG – isopropyl-β-D-thiogalaktosid
K – pozitivní kontrola (při popisu obrázků) kb – kilo báze (1000 párů bází)
M – delkový (hmotnostní) standard (marker); (při popisu obrázků) MLL – mixed lineage leukemia; myeloid/lymphoid leukemia MYH11 – myosin heavy chain 11
OS – overall survival (celkové přežití) PB – peripheral blood (periferní krev)
PBSC –peripheral blood stem cells (kmenové buňky periferní krve) PCR – polymerase chain reaction (polymerázová řetězová reakce) PML – promyelocytic leukemia
RARα – retinoic acid receptor-α
RFS – relaps free survival (období bez relapsu)
Rn – normalized fluorescence (normalizovaná fluorescence)
RNA – ribonucleic acid (ribonukleová kyselina)
RT-PCR – reverse transcriptase PCR (reverzně transkripční PCR)
RQ RT-PCR – real-time quantitative RT-PCR (real-time kvantitativní RT-PCR) SET – Su(var)3-9, Enhacer of zeste, Trithorax t – translocation (translokace) TBE – Tris-borát-EDTA pufr TCR – T cell receptors
TF – transcription factor (transkripční faktor) Trx-G – Trithorax group
UV – ultra violet (ultrafialové světlo) WHO – World Health Organisation WT1 - Wilm΄s tumour
X-Gal – 5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-galaktosid
OBSAH
1. ÚVOD A PROBLEMATIKA ……………………………………………….…………….1 1.1. Leukémie ………………………………………………………………………………….1 1.2. Klasifikace akutní myeloidní leukémie (AML) ...………………………………………...2
1.2. Terapie AML ……………………………………………………………………………...3 1.4. Molekulární markery u AML ……………………………………………………………..4 1.5. Molekulární podstata AML ……………………………………………………………….5 1.5.1. Fúzní gen PML/RARα ………………………………………………………………….5 1.5.2. Fúzní gen AML1/ETO a CBFβ/MYH11 ……………………………………………….7
1.5.3. Fúzní geny s genem MLL ……………………………………………………………..10 1.6. Minimální zbytková choroba ……………………………………………………………11 1.7. RQ PCR („real-time“ PCR) ……………………………………………………………..13
1.8. Cíle diplomové práce …………………………………………………………………....16
2. MATERIÁL A METODY ……………………………………………………………….17 2.1. Přístroje ………………………………………………………………………………….17
2.2. Biologický materiál ……………………………………………………………………...18 2.3. Metodika ………………………………………………………………………………...18
2.3.1. Záchyt onemocnění ……………………………………………………………………18
2.3.1.1. Izolace leukocytů osmotickou lýzou ………………………………………………...18
2.3.1.2. Izolace RNA z leukocytů a měření její koncentrace ………………………………...19
2.3.1.3. Reverzní transkripce (RT) …………………………………………………………...19
2.3.1.4. Polymerázová řetězová reakce (PCR) ……………………………………………….20 2.3.1.4.1. Detekce fúzního genu PML/RARα ………………………………………………..21 2.3.1.4.2. Detekce fúzního genu AML/ETO a CBFβ/MYH11 ………………………………22 2.3.1.4.3. Detekce fúzních genů s genem MLL ……………………………………………...22
2.3.1.5. Elektroforéza na agarázovém gelu …………………………………………………..23 2.3.2. Minimální zbytková choroba ………………………………………………………….24 2.3.2.1. Sledování zbytkové choroby u fúzního genu PML/RARα ………………………….24
2.3.2.2. Sledování zbytkové choroby u fúzního genu AML1/ETO, CBFβ/MYH11 a fúzních genů s genem MLL …………………………………………………………………………..25
2.3.3. Příprava standardní DNA ……..…………………………………………………….....27
2.3.3.1. Amplifikace PCR produktu ….…………….………………………………………...28
2.3.3.2. Izolace a purifikace PCR produktu …………………..……………………………...28 2.3.3.3. pCR®2.1. vektor .…………………………………..………………………………...28
2.3.3.4. Ligace ……………………...………………………………………………………...29
2.3.3.5. Transformace ………………………...………………………………………………29 2.3.3.6. Analýza bakteriálních kolonií ……………..………………………………………...29
2.3.3.7. Izolace plazmidové DNA …………………………….……………………………...30
2.3.4. Sekvenování …………………………………………………………………………...30
2.3.4.1. Sekvenační reakce ……………...……………………………………………………30
2.3.4.2. Purifikace produktu sekvenační reakce ……………………………………………...31 3. VÝSLEDKY ……………………………………………………………………………...32
3.1. Záchyt onemocnění ……………………………………………………………………...32
3.1.1. Detekce fúzního genu PML/RARα …………………………………………………....32 3.1.2. Detekce fúzního genu AML1/ETO a CBFβ/MYH11 ………………………………....34 3.1.3. Detekce fúzních genů s genem MLL ………………………………………………….36 3.2. Minimální zbytková choroba …………………………………………………………....38
3.2.1. Sledování minimální zbytové choroby u fúzního genu PML/RARα ……………….....38 3.2.2. Sledování zbytkové choroby u fúzních genů AML1/ETO, CBFβ/MYH11 a fúzních genů
s genem MLL ……….…………………………………………………………………….….41
3.2.2.1. Monitorování pacienta č. 1 …………………………………………………………..41
3.2.2.2. Monitorování pacienta č. 2 …………………………………………………………..41 3.2.2.3. Monitorování pacienta č. 3 …………………………………………………………..42
3.2.2.4. Monitorování pacientky č. 4 ………………………………………………………....44 3.2.2.5. Monitorování pacienta č. 5 …………………………………………………………..44
3.2.2.6. Monitorování pacienta č. 6 …………………………………………………………..45 3.2.2.7. Monitorování pacienta č. 7 …………………………………………………………..45
3.2.2.8. Monitorování pacientky č. 8 ………………………………………………………....47 3.2.2.9. Monitorování pacientky č. 9 ………………………………………………………....47
3.2.2.10. Monitorování pacientky č. 10 ……………………………………………………....48
3.2.2.11. Monitorování pacientky č. 11 ……………………………………………………....48 3.2.2.12. Monitorování pacienta č. 12 ………………………………………………………..50
3.2.2.13. Monitorování pacientky č. 13 ……………………………………………………....50 3.2.2.14. Monitorování pacienta č. 14 ………………………………………………………..51
3.2.2.15. Monitorování pacientky č. 15 ……………………………………………………....51 3.2.2.16. Monitorování pacientky č. 16 ……………………………………………………....52
3.2.2.17. Monitorování pacienta č. 17 ……………………………………………………….52
3.3. Sekvenování ……………………………………………………………………………..53
4. DISKUZE …………………………………………………………………………………54 4.1. Detekce fúzního genu PML/RARα ……………………………………………………...54 4.2. Detekce fúzního genu AML1/ETO a CBFβ/MYH11 …………………………………...55 4.3. Detekce fúzních genů s genem MLL ……………………………………………………56 4.4. Minimální zbytková choroba ……………………………………………………………56 4.4.1. Sledování zbytkové choroby u fúzního genu PML/RARα ……………………………57
4.4.2. Sledování zbytkové choroby u fúzního genu AML1/ETO, CBFβ/MYH11 a fúzních genů s genem MLL ……………………………..………………………………………………….57
5. ZÁVĚR ……………………………………………………………………………………59 6. SUMMARY ………………………………………………………………………………60
7. LITERATURA …………………………………………………………………………...61
8. SEZNAM PŘÍLOH ………………………………………………………………………67
1. ÚVOD A PROBLEMATIKA
1.1. Leukémie
Leukémie
patří
do
skupiny
maligních
hematoonkologických
onemocnění
s nekontrolovanou proliferací a expanzí hematopoetických buněk, které ztratily schopnost normální diferenciace do zralých krevních buněk. Od jiných nádorových onemocnění se liší
tím, že patří mezi onemocnění systémová, která postihují kmenové krvetvorné buňky (Krahulcová aj., 1994; Lexová aj., 2000), (obr. 1).
Obr. 1: Schéma hematopoézy znázorňující diferenciaci multipotentní kmenové buňky přes
hematopoetické prekurzory až po zralé krevní buňky a působení cytokinů na jednotlivých úrovních diferenciace (převzato Naeim, 2001).
Soudí se, že patologický proces je zahájen transformací (mutací) v jediné (nejvýše
několika) hematopoetické buňce, z níž se poté formuje leukemický klon. Hlavním defektem
patologické buněčné populace je maturační a diferenciační porucha, nikoliv rychlá
a nadměrná proliferace, jak se usuzovalo v minulosti. Na transformaci kmenové buňky se podílí více faktorů. Proto mluvíme o multifaktoriální etiologii leukémie (Krahulcová aj.,
1994; Lexová aj., 2000). Leukemické buňky mohou vykazovat určitou selekční výhodu oproti normálním buňkám, například jsou nezávislé na vnějších růstových faktorech a mají delší
životnost v důsledku poruchy apoptózy. Nezralé hematopoetické buňky se hromadí v kostní 1
dřeni a dalších krvetvorných orgánech a tím se snižuje normální krvetvorba a následně imunita organismu.
Leukémie se klasifikují podle buňky postižené leukemickou transformací. Může to být
myeloidní prekurzorová buňka, či lymfoidní prekurzor anebo buňka, která je schopna diferenciace do obou tzn. myeloidní i lymfoidní linie (Krahulcová aj., 1994; Lexová aj.,
2000). Kmenová buňka pro myeloidní linii se může diferencovat různým směrem
a v konečném stádiu dát vznik erytrocytům, granulocytům, monocytům a trombocytům. Z kmenové buňky lymfoidní linie vznikají postupnou diferenciací v thymu, uzlinách a slezině
lymfocyty T a B. Oba typy kmenových buněk vznikají ze společného prekurzoru, kterým je pluripotentní kmenová buňka (Klener, 2003).
Dále se leukémie klinicky dělí na akutní a chronické. Průběh akutních leukémií (AL)
je rychlejší, pokud nejsou léčeny, vedou ke smrti během týdnů až měsíců. U neléčených chronických leukémií (CL) je průběh zpočátku mírnější a doba přežití je delší, řádově měsíce až roky (Krahulcová, aj. 1994; Lexová aj., 2000).
1.2. Klasifikace akutní myeloidní leukémie (AML)
AML představují heterogenní skupinu maligních hematologických onemocnění
s maximem incidence u dospělých (Wingo aj., 1995). Klasifikace je důležitá pro stanovení prognózy a léčebného postupu (Krahulcová aj., 1994; Lexová aj., 2000).
FAB (French-American-British) klasifikace, poprvé publikovaná kooperativní
skupinou francouzsko americko britských hematologů v roce 1976, je v praxi stále používána. Tato klasifikace je založena především na morfologickém hodnocení myelogramu a diferenciálního krevního obrazu. Tato vyšetření se doplňují o speciální cytochemická vyšetření umožňující klasifikaci blastů (nezralé buňky obsahující granula). FAB klasifikace je
od roku 1999 užívaná v současné podobě a definuje několik subtypů AML, označovaných písmenem M a číslem (M0-M7), (Krahulcová aj., 1994; Lexová aj., 2000).
V roce 1997 byla navržena dle WHO (World Health Organisation) nová klasifikace,
která se snaží o ujednocení klasifikace všech nádorových hematologických onemocnění. Její
definitivní inovované vydání bylo v roce 2001. Tato klasifikace rozděluje AML do čtyř hlavních skupin: s rekurentními cytogenetickými abnormalitami, s multilineární dysplázií, spojená s předchozí léčbou a ostatní typy AML (Schoch aj., 2003). Všechny skupiny mají
dobrou vnitřní homogenitu kromě podskupiny s 11q23 (MLL) abnormalitami. U WHO
2
klasifikace AML je kladen mnohem větší důraz na cytogenetické a molekulárně genetické nálezy, jež mají prognostický význam.
1.3. Terapie AML
Současná strategie léčebné terapie AML je založena na úvodní, tzv. indukční terapii
a na terapii postremisní (Mayer, 1999).
Cílem indukční terapie je navodit kompletní remisi (complete remission, CR)
onemocnění, to znamená zmenšit leukemickou populaci až pod hranici morfologického
stanovení a dosáhnout regenerace fyziologické krvetvorby a normalizace krevního postupu. Podle metody detekce leukemických buněk hovoříme o klinické, hematologické, cytogenetické a molekulární remisi (Mayer a Starý, 2002).
Postremisní terapie má zajistit kvalitu remise a zabránit relapsu, tedy opětovné
progresi onemocnění. Zdrojem relapsů jsou zbytkové leukemické buňky, které přežívají po terapii nebo perzistují po předtransplantační přípravě. Podobně jako o remisi můžeme
hovořit o klinickém, hematologickém, cytogenetickém a molekulárním relapsu (Mayer a Starý, 2002).
Postremisní terapie obnáší tzv. konsolidační terapii, při níž nemocný dostává
konvenční chemoterapii, případně vysokodávkovanou chemoterapii s autologní či allogenní
transplantací kostní dřeně nebo kmenových buněk získaných z periferní krve (peripheral
blood stem cells, PBSC). Součástí postremisní terapie může ale být i déletrvající cytostatická
udržovací terapie, zpravidla nízkými dávkami cytostatik. Během léčby je nutné velmi šetrně balancovat mezi dvěma nebezpečími: málo intenzivní terapie sice nemá tolik vedlejších
efektů, ale je také méně účinná a ve svém důsledku vede k nižšímu procentu vyléčených; intenzivnější terapie s sebou zase nese riziko závažnějších vedlejších účinků a úmrtí nemocného na komplikace terapie (Mayer, 1999).
Z hlediska léčebného postupu je třeba vyčlenit akutní promyelocytární leukémii
(APL), jež je léčena odlišně od ostatních typů (viz. kap. 1.5.1.).
Pravděpodobnost navození CR se u dospělých nemocných pohybuje mezi 70-80%.
Podobně vysoká je však také pravděpodobnost relapsu (60-70%), (Černý aj., 2003). 75% AML pacientů starších šedesáti let přitom vykazuje velmi slabou odpověď na léčbu (Stone, 2002).
3
1.4. Molekulární markery u AML
Fúzní geny, které jsou výsledkem cytogenetických abnormalit zodpovědných za vznik
některých subtypů leukémií, jsou označovány jako molekulární markery (obr. 2). Tyto diagnosticky významné geny se vyskytují přibližně u 30% pacientů s AML (Giles aj., 2002).
Význačně se podílí na maligní transformaci buňky a mohou po přenosu do hematopoetických buněk transgenních zvířat vyvolat leukemická onemocnění podobná např. APL.
Přítomnost některých fúzních genů nebo jejich mutací v leukemických buňkách má
výrazný vliv na prognózu onemocnění. Mezi prognosticky příznivé faktory patří fúzní gen AML1/ETO, který se vyskytuje u 20-40% případů AML M2 a fúzní gen CBFβ/MYH11, jenž
je přítomný přibližně u 10% AML (van Dongen aj., 1999). Naproti tomu např. abnormality MLL genu představují prognostický faktor nepříznivý.
Bylo též zjištěno, že u AML pacientů s normálním karyotypem se nachází
prognostické faktory zahrnující: vnitřní tandemovou duplikaci a bodovou mutaci FLT3 genu,
částečnou tandemovou duplikaci MLL genu, mutaci CEBPα genu a zvýšenou expresi
BAALC genu (Marcucci aj., 2005).
Ve své diplomové práci jsem se zaměřila na detekci fúzních genů PML/RARα,
AML1/ETO, CBFβ/MYH11 a fúzních genů s genem MLL.
Obr. 2: Procentuální zastoupení fúzních genů u AML (převzato Hoffbrand aj., 2001).
4
1.5. Molekulární podstata AML
AML vznikají akumulací několika genetických změn, mezi které řadíme jak aktivaci
protoonkogenů na onkogeny, tak inaktivaci tumor-supresorových genů. Mutace vedoucí k leukemické transformaci, postihují jak signální molekuly signálních drah, tak proteiny
buněčného cyklu, apoptózy či proteiny udržující stabilitu genomu. Vznik AML je většinou asociován s mutacemi onkogenních transkripčních faktorů (TF), (Look, 1997).
1.5.1. Fúzní gen PML/RARα APL
je
charakteristická
expanzí
leukemických
buněk
blokovaných
v promyelocytárním stádiu myelopoézy. Klinickému obrazu dominuje abnormální fibrinolýza
a anémie. APL tvoří asi 10-15% všech případů AML mladších dospělých pacientů (Grimwade, 1999). Podle FAB klasifikace je označována jako AML subtypu M3. Vyskytuje se ve dvou odlišných formách jako klasická hypergranulární varianta a mikrogranulární varianta.
Specifickým molekulárním znakem všech APL jsou molekulární translokace
zahrnující gen pro α receptor kyseliny retinové (RARα) ležící na chromozómu 17q21
(Borrow aj., 1992). Tyto aberace dávají vznik fúzním genům, kde v pozici druhého partnera vedle RARα byla popsána řada dalších genů (obr. 3). Nejčastějším partnerem genu RARα je
gen PML (promyelocytic leukemia) lokalizovaný na chromozomu 15 v oblasti q22 (Melnick a Licht, 1999).
Obr. 3: Možnosti fúze genu RARα s dalšími geny u APL
a odpověď na terapii ATRA (převzato Mayer a Starý, 2002).
5
RARα patří do skupiny jaderných receptorů, které se vyskytují jako regulační faktory
závislé na interakcích s dalšími kofaktory. RARα v nepřítomnosti svých ligandů vytváří
společně s histondeacetylačními proteiny transkripční represorový komplex, který zabraňuje
transkripci genů. Naopak vazba ligandu tento komplex disociuje, dochází k acetylaci histonů a je umožněna transkripce genů. RARα významně ovlivňuje hamatopoézu převážně
myeloidní linie (Melnick a Licht, 1999). Ke zlomu na chromozomu 17 dochází v oblasti intronu 2 (Borrow aj., 1992).
Protein Pml má řadu biologických funkcí. Jsou známé jeho nádor supresorové a pro-
apoptické vlatnosti. V buňkách byla detekována lokalizace proteinu Pml s dalšími proteiny ve
specifických buněčných strukturách, nazývaných jaderná tělíska (nuclear bodies). Jejich počet kolísá během buněčného cyklu (Pacholíková aj., 2002a).
Výsledkem reciproké translokace t(15;17)(q22;q21) je fúzní gen PML/RARα
(případně fúzní gen RARα/PML), který je možno detekovat ve více než 95% všech APL
(Grimwade aj., 1996). Z něho translatovaný fúzní protein PML/RARα má několik funkcí při
leukemické transformaci buňky (Melnick a Licht, 1999). Upevňuje deacetylační komplex
histonů, který vede ke změně konformace chromatinu a zamezení transkripce genů (Slack
a Rusiniak, 2000). Při hematopoéze blokuje koncovou diferenciaci promyelocytárních buněk a současně s tím vede k jejich hyperproliferaci prostřednictvím deregulace mitotických signálních drah (Faretta aj., 2001). Tvoří heterodimery s wild-type Pml i RARα proteiny a tím
inhibuje jejich vlastní funkce. Díky zachované ligand-vazebné doméně RARα u fúzního
proteinu je zajištěna buněčná odpověď na retinoidy u patologických promyelocytů. Této
vlastnosti je využíváno při lěčbě APL aplikací ATRA (all-trans retinoic acid) u pacientů
(Pacholíková aj., 2002a). ATRA navozuje degradaci abnormálního receptoru kódovaného fúzním genem PML/RARα a umožňuje vyzrávání patologických
promyelocytů a jejich
apoptózu (Lo Coco aj., 1998; Pacholíková aj., 2002b). Po její aplikaci se předpokládá zrestaurování jaderných tělísek (Zhong aj., 2000).
V oblasti genu PML na chromozomu 15 byla popsána tři zlomová místa: v intronu 3,
intronu 6 a exonu 6 (Grimwade aj., 1996), (obr. 4). Díky těmto zlomům vznikají také různé
formy fúzního genu PML/RARα. Nejčastější variantou, vyskytující se téměř u 55% pacientů s detekovaným fúzním genem PML/RARα, je tzv. dlouhá forma (long form), vznikající
zlomem v intronu 6 (bcr 1 = breakpoint cluster region 1). Druhou nejvíce zastoupenou (asi
u 35% pacientů) variantou je tzv. krátká forma (short form), která je podmíněna zlomem
v intronu 3 (bcr 3 = breakpoint cluster region 3). Nejméně častá je variabilní forma (variable
form), při níž dochází ke zlomu genu PML v oblasti exonu 6 (bcr 2 = breakpoint cluster
6
region 2), (Lo Coco aj., 2003). Pokud je přítomna dlouhá nebo variabilní forma fúzního genu
PML/RARα, můžeme detekovat více rozdílných izoforem, které jsou produktem
alternativního sestřihu exonů genu PML zachovaného u fúzního genu PML/RARα (Pacholíková aj., 2002b).
Obr. 4: Schématické znázornění různých variant fúzního genu PML/RARα. Šipky
indikují přibližnou lokalizaci primerů pro
amplifikaci tohoto fúzního genu (převzato Lo Coco aj., 2003).
Fúzní gen PML/RARα patří mezi důležité molekulární markery a pro pacienty s APL
znamená velmi dobrou prognózu. Jeho detekce vycházející z transkriptů PML/RARα genu
metodou reverzně transkripční polymerázové řetězové reakce (RT-PCR) má zásadní význam
pro nasazení odpovídající terapie, sledování zbytkové choroby a život pacienta (Pacholíková aj., 2002b).
1.5.2. Fúzní gen AML1/ETO a CBFβ/MYH11
Translokace t(8;21)(q22;q22) byla popsána jako první rekurentní translokace u AML
Rowleyovou v roce 1973 (Michaud aj., 2003). Je to jedna z nejčastějších chromozomálních abnormalit vyskytující se přibližně u 20% dospělých případů a 40% dětských případů AML subtypu M2. Pacienti s t(8;21) mají relativně dobrou prognózu (Tobal aj., 2000).
Při této translokaci dochází k fúzi genu AML1 (synonyma CBFα, PEBPα2, RUNX1)
lokalizovaném na chromozomu 21 s genem ETO (eight twenty one, synonymum MTG8) z chromozomu 8 (Viehmann aj., 2003), (obr. 5). Fúzní gen AML1/ETO (lokalizován na 8q22) lze velmi dobře detekovat molekulárně geneticky i cytogeneticky.
Gen AML1 (acute myeloid leukemia 1) kóduje heterodimerický TF CBF (core binding
factor) nezbytný pro normální hematopoézu, zatímco funkce genu ETO je stále neznámá (Buonamici aj., 2004). CBF sestává ze dvou částí: α podjednotky (CBFα), která se váže přímo
7
na DNA a β podjednotky (CBFβ), která tvoří s podjednotkou α komplex, ale sama se na DNA neváže.
Gen AML1 je dlouhý přibližně 260 kb a skládá se ze 12 exonů. Aml1 protein obsahuje
vysoce evolučně konzervativní doménu zvanou runt doména. Runt doména je tvořena 128 aminokyselinami a má sekvenční homologii u Drosophily melanogaster (Michaud aj., 2003).
Gen AML1 reguluje za fyziologických podmínek expresi celé řady genů specifických
pro jednotlivé linie hematopoetických prekurzorů jako je například myeloperoxidáza, interleukin 3 a TCR β (T cell receptors β) geny (Roumier aj., 2003). Je rovněž nezbytný
v procesu normální krvetvorby v průběhu fetálního vývoje. Při translokaci t(8;21) je jeho
fyziologická funkce, kterou sehrává v procesu diferenciace myeloidních buněk, dominantně potlačena fúzním genem AML1/ETO. Gen AML1 hraje jednu z hlavních rolí při regulaci
buněčné proliferace a diferenciace. Má také vliv na buněčný cyklus a apoptózu (Michaud aj., 2003).
Obr. 5: (a) Schématické znázornění
exonů a intronů genů AML1 a ETO, kteří
se
podílejí
na
translokaci
t(8;21)(q22;q22). Centromera (cen),
telomera
(tel),
číslo
exonu
a odpovídající zlomové oblasti jsou vyznačeny.
(b) Schématické znázornění fúzního genu
AML1/ETO,
který
je
výsledkem fúze exonu 5 genu AML1 s exonem 2 genu ETO. Šipky indikují lokalizaci
amplifikaci
5
primerů
tohoto
pro
fúzního
(převzato van Dongen aj., 1999).
PCR
genu
Fúzní gen CBFβ/MYH11 se nějčastěji vyskytuje u AML s abnormálními eosinofily
(M4Eo) jako výsledek inverze chromozomu 16 inv(16)(p13;q22) nebo translokace
t(16;16)(p13;q22). Tento fúzní gen je cytogeneticky obvykle obtížně diagnostikovaný, zatímco na molekulární úrovni jej lze dobře identifikovat pomocí RT-PCR (Kadkol aj., 2004).
8
Fúzní gen CBFβ/MYH11 vzniká na základě fúze genu CBFβ (core binding factor β
subunit, 16q22) s genem MYH11 (myosin heavy chain 11, 16p13), (Claxton aj., 1994), (obr. 6).
Gen CBFβ je podobně jako gen AML1 nezbytný pro normální fetální krvetvorbu.
CBFβ je exprimován v hematopoetických kmenových buňkách, megakaryocytech, ve všech myeloidních buňkách a T lymfocytech, zatímco jeho exprese v B lymfocytech klesá s jejich
diferenciací. Jediné hematopoetické buňky, které neexprimují gen CBFβ, jsou erytrocyty (Kundu aj., 2002). Gen MYH11 je dlouhý přibližně 37 kb a skládá se z 21 exonů. 5´ oblast genu MYH11 často deletuje během procesu inverze (van Dongen aj., 1999).
Bylo popsáno několik různých typů fúzního genu CBFβ/MYH11. Více než 85%
pozitivních pacientů má typ A tohoto fúzního genu. Další dva typy (typ D a E) se vyskytují
v 5% případů. Všechny ostatní typy tohoto fúzního genu byly popsány jako vzácné (obr. 6). Jakákoliv změna chromozomu 16 je v zásadě spojena s dobrou prognózou (van Dongen aj., 1999).
Obr. 6: (a) Schématické znázornění exonů a intronů genu MYH11,
který se podílí na inv(16)(p13;q22).
Centromera (cen), telomera (tel), číslo exonu a odpovídající zlomová oblast jsou vyznačeny.
(b) Schématické znázornění 10 různých
typů
fúzního
genu
CBFβ/MYH11 a jejich procentuální zastoupení.
Šipky
indikují
lokalizaci 7 primerů pro PCR amplifikaci tohoto fúzního genu (převzato van Dongen aj., 1999).
1.5.3. Fúzní geny s genem MLL 9
Gen MLL (synonyma Hrx/Htrx/ALL-1) je lokalizován na 11. chromozomu v oblasti
11q23, je přibližně 90 kb dlouhý a skládá se ze 36 exonů. Název MLL (mixed lineage
leukemia či myeloid/lymphoid leukemia) vznikl vzhledem k výskytu translokací tohoto genu u AL myeloidní i lymfoidní linie. Právě translokace s účastí MLL genu a mnoha různých
fúzních partnerů jsou nejdéle známými přestavbami tohoto genu. Nejčastější jsou u dětských
AL a sekundárních leukémií, které se mohou rozvinout po terapii inhibitory topoizomerázy II, užívaných při léčbě jiných malignit. Pacienti s 11q23 přestavbou tvoří specifickou skupinu AL se špatnou prognózou (Cimino aj., 1998).
MLL gen obsahuje několik regionů se sekvenční homologií k Trithorax genu
kódujícímu epigenetický TF u D. melanogaster (Gu aj., 1992; Tkachuk aj., 1992). Tyto homologie vedou k předpokladu, že MLL gen kóduje TF kontrolující vývoj a diferenciaci
lidských buněk (Cimino aj., 1998). Produkty obou genů patří do skupiny „Trithorax-group“ (Trx-G) proteinů, které udržují expresi HOX homeotických genů během embryonálního vývoje a hematopoézy. MLL je exprimován v mnoha tkáních – například v mozku, tračníku,
játrech,
slezině,
brzlíku,
a varlatech (Butler aj., 1997).
tonsilách,
ledvinách,
srdci,
štítné
žláze,
plicích
Specifické skupiny HOX homeotických genů regulují diferenciaci u různých
hematopoetických linií (Lawrence a Largman, 1992). Podle Milne aj., 2002 je Mll protein
schopen regulovat HOX geny přímou vazbou na jejich promotory. Přestavby MLL genu
vedou díky deregulaci exprese HOX genů ke globální transkripční deregulaci hematopoetické buňky a následně k poruchám diferenciace a leukemogenezi. Proto patří MLL gen k nejdůležitějším leukemogenním genům (Look, 1997).
MLL gen kóduje protein s několika funčními doménami (obr. 7).
Obr. 7: Schéma MLL proteinových domén. DNMT-represivní doméma homologní
s vazebnými motivy DNA metyltransferázy I, TA-transaktivační doména, SET (Su(var)3-9, Enhacer of zeste, Trithorax), AT hook-AT háčky (převzato Hsieh aj., 2003).
10
Na N-konci se nachází 3 AT háčky, vážící menší žlábek DNA (Tkachuk aj., 1992)
a kooperující s dalšími DNA vazebnými aktivitami při změně struktury DNA. Tím mohou usnadnit interakce s TF. V této oblasti se nachází i represivní doména obsahující sekvenci,
která je homologní s vazebnými motivy represivní domény DNA metyltransferázy I a která váže nemetylované CpG sekvence a tím potlačuje transkripci (Birke aj., 2002).
Na karboxylovém konci se nachází SET doména (Su(var)3-9, Enhacer of zeste,
Trithorax protein D. melanogaster) a transaktivační doména, která váže přímo
histonacetyltransferázu Cbp (creb binding protein). Předpokládá se, že vazba Cbp je nezbytná
pro aktivaci MLL cílových genů (Ernst aj., 2001). Proteiny obsahující SET doménu spojují
epigenetickou regulaci se signálními drahami účastnícími se růstu a diferenciace (Cui aj., 1998).
MLL je promiskuitní gen, který fúzuje s mnoha fúzními partnery. Zatím bylo
identifikováno více než třicet MLL fúzních partnerů, jejich funkce však ve většině případů
není známa (Ayton a Cleary, 2001). MLL gen může být změněn translokací, částečnou tandemovou duplikací, amplifikací (Felix aj., 1998), vmezeřenou delecí nebo dvouřetězcovým zlomem.
Translokace 11q23 zahrnují přes 60 různých míst na partnerských chromozomech,
z toho nejméně 33 již bylo naklonováno a analyzováno na molekulární úrovni (Drexler aj., 2004). Fúzní partneři MLL genu za normálních okolností kódují jaderné TF a signální
molekuly lokalizované v cytoplazmě nebo buněčných spojích (Ayton a Cleary, 2001). U
AML
jsou
t(9;11)(p22;q23)
nějčastější
(MLL/AF9),
translokace
t(6;11)(q27;q23)
t(10;11)(p12;q23)
(MLL/ELL nebo MLL/ENL), (Strout aj., 1999).
(fúzní
(MLL/AF10)
a
gen
MLL/AF6),
t(11;19)(q23;p13)
Určení prognostického významu abnormalit MLL genu a možnosti jejich využití
při sledování zbytkové choroby umožní efektivnější léčbu pacientů s AL.
1.6. Minimální zbytková choroba
U hematoonkologických pacientů lze dosáhnout s vysokou pravděpodobností CR,
dochází však také ve vysokém procentu k návratu nemoci, tj. relapsu. Relapsy jsou ve své
konečné fázi nejčastější příčinou selhání protinádorové terapie. Předpokládá se, že k rekurenci onkologických onemocnění přispívají reziduální maligní buňky (Černý aj., 2003).
Pacienti s AML mohou mít v čase diagnózy celkově přibližně 1012 maligních buněk.
Onemocnění je v CR, když je v kostní dřeni (bone marrow, BM) morfologicky detekováno 11
méně než 5% maligních buněk. Tito pacienti však stále přechovávají až 1010 leukemických buněk (Michálek a Šmarda, 2000; Liu Yin, 2002).
Populace leukemických buněk, která již není detekovatelná běžnými morfologickými
metodami se označuje jako minimální zbytková choroba. Během posledních 20 let bylo
vynaloženo obrovské úsilí v popisu a charakterizaci zbytkových leukemických buněk co se týče prognózy a terapie (Michálek a Šmarda, 2000). Mnoho studií ukazuje, že stanovení
zbytkové choroby signifikantně koreluje s klinickými výsledky u řady hematologických malignit (van der Velden aj., 2003).
V současnosti jsou pro detekci zbytkové choroby používány tři odlišné techniky,
jejichž citlivost je nejméně 10-3 (mohou detekovat 1 leukemickou buňku mezi 103 buňkami
normálními). Jsou to: průtoková cytometrická imunofenotypizace, která je založena
na detekci abnormálních nebo neobvyklých fenotypů; RT-PCR analýza fúzních genů chromozomových aberací a PCR analýza pacient specifických přestaveb imunoglobulinových (Ig) a TCR genů (van Dongen aj., 1999; Gabert aj., 2003; van der Velden aj., 2003). U AML
lze použít pouze první dvě techniky, jelikož většina pacientů postrádá přestavby Ig a TCR genů (Campana, 2003).
Kvantitativní data pro zbytkovou chorobu mohou být získána „real-time“ kvantitativní
PCR (RQ PCR) analýzou fúzních genů asociovaných s chromozomálními abnormalitami.
Pro tento účel byly v rámci programu Europe Against Cancer (EAC) vyvinuty sekvence
primerů a prób. Byly též vybrány tři kontrolní geny (Abelson, ABL; beta-2-microglobulin, B2M a beta-glucuronidase, GUS) na základě jejich vhodnosti pro studie zbytkové choroby
u leukemických pacientů (Beillard aj., 2003; Gabert aj., 2003; van der Velden aj., 2004).
Protože jen okolo 30% případů AML má vhodný fúzní gen (nejčastěji frekventovaný
je PML/RARα, AML1/ETO, CBFβ/MYH11), je potřeba u pacientů s AML identifikovat
alternativní cílové geny, které budou exprimovány v dostatečné míře. Takovým markerem je gen Wilmsova tumoru (Wilm΄s tumour, WT1), jenž je nadměrně exprimován přibližně
u 90% AML pacientů (Liu Yin, 2002). Nicméně WT1 je exprimován i progenitory normální hematopoézy a někteří výzkumníci ho nepovažují za spolehlivý (Campana, 2003).
Monitorování zbytkové choroby se provádí v průběhu léčby a po ukončení terapie
v pravidelných intervalech podle léčebných protokolů. Materiálem vhodným k jejímu stanovení je u leukémií BM a periferní krev (peripheral blood, PB).
Práce publikované v první polovině devadesátých let nepřinesly zcela jasnou odpověď
na význam zbytkové choroby u AML. Při stabilním množství zbytkové choroby zachycené v průběhu CR nemusí u nemocných dojít k relapsu ani při opakované PCR pozitivitě (Černý
12
aj., 2003). To platí zejména pro AML M2 s fúzním genem AML1/ETO, který perzistuje i po více než 5 letech trvání hematologické remise (Campana, 2003). Naproti tomu u APL je
pozitivita zjištěná pomocí RT-PCR spojená s vysokým rizikem relapsu (Grimwade, 1999; Černý aj., 2003). Stejně tak varující je i trvalý nárůst molekulárního markeru, jenž může být spojen s pozdějším návratem onemocnění (Černý aj., 2003).
Mnoho studií bylo uskutečněno i u AML s fúzním genem CBFβ/MYH11. Pacienti,
kteří v průběhu remise měli při „real-time“ PCR expresi fúzního transkriptu CBFβ/MYH11
více než 10 kopií, měli významně kratší trvání remise a vyšší riziko relapsu než pacienti s méně než 10 kopiemi tohoto transkriptu (Liu Yin, 2002; Campana, 2003).
Z prací, které byli publikovány nedávno vyplývá, že vyšší hladina zbytkové choroby
u pacientů po indukční a konsolidační terapii koreluje s kratším obdobím bez relapsu (relaps free survival, RFS) a horším celkovým přežítím (overall survival, OS). Stanovení zbytkové
choroby má též mimořádný význam při transplantační terapii. Nejpravděpodobnější příčinou rekurence je perzistence nádorových buněk v organismu, nelze však vyloučit ani podíl infiltrace autologního štěpu (Černý aj., 2003).
Na základě monitorování dynamiky zbytkové choroby je možné u jednotlivých
pacientů předpovědět riziko relapsu onemocnění a zahájit záchrannou léčbu. Nicméně, multicentrické mezinárodní léčebné protokoly pro detekci zbytkové choroby potřebují
pečlivou standardizaci a kontrolu kvality metod použitých k jejímu stanovení (van Dongen aj., 1999; Michálek a Šmarda, 2000; Liu Yin, 2002; Černý aj., 2003).
1.7. RQ PCR („real-time“ PCR)
Nejčastěji používanou metodou pro kvantitativní stanovení DNA nebo RNA
v odebraném materiálu je v současné době RQ PCR. Principem metody je detekce signálu (fluorescence) produkovaného během amplifikace PCR produktu. Bylo vyvinuto několik
fluorescenčních systémů schopných hodnotit množství amplifikovaného produktu v průběhu celé PCR. U leukémií poskytuje nejpřesnější detekci TaqMan systém.
TagMan systém využívá jedné kratší próby fluorescenčně značené na obou koncích
(na 5΄ konci zářič, reporter; na 3΄ konci zhášeč, quencher). Ve výchozích stavu je
fluorescence blízkým zhášečem potlačena. V reasociační (annealing) fázi PCR dojde
k hybridizaci próby k cílovému místu vytvořeného amplifikovaného produktu. Záření je zatím
ještě potlačováno zhášečem. Při následném kroku, při vytvoření nového řetezce (elongaci) postupující Taq (Thermus aquaticus) polymeráza svojí 5΄ exonukleázovou aktivitou nejdříve
13
rozruší komplex próby s cílovou sekvencí DNA. Poté dojde k exonukleázovému rozštěpení TaqMan próby, čímž dojde k ukončení efektu zhášení (obr. 8). Vzniklá fluorescence je měřena na konci této elongační, syntetické fáze PCR (Priglová a Kınig, 2002) fotooptickým
systémem přístroje. Software pak vyhodnocuje zaznamenané hodnoty a sestrojuje amplifikační křivky (obr. 9). 1. Amplifikace
2. Exonukleázová aktivita Tag polymerázy
3. Štěpení fluorescenční próby
Obr. 8: Princip Taqman systému. Základem je
konstrukce specifické próby fluorescenčně značené na obou koncích.
4. Kompletní PCR produkt
Amplifikace standardní DNA
106 105 104 103 102
10
Obr. 9: Znázonění amplifikačních křivek standardní DNA o známém počtu částic, díky kterým je možné kvantifikovat množství vloženého templátu v
neznámých vzorcích.
U vzorků s vyšším počtem kopií je zaznamenán nárůst fluorescence v nižším cyklu jak
u vzorků s menším počtem kopií. Podobné amplifikační křivky jsou sestrojeny i pro neznámé vzorky pacientů.
14
Na základě intenzity fluorescence detekované během prvních 3 - 15 cyklů PCR je
určena threshold. Threshold slouží k výpočtu CT (cycle threshold) u každého vzorku a označuje číslo cyklu, ve kterém fluorescence poprvé překročila threshold. Hodnota CT je inverzně proporcionální k množství cílové sekvence ve vzorku (van der Velden aj., 2003).
Do PCR reakce je přidáván vnitřní referenční fluorochrom pro ověření kontroly
rozdílů fluorescence u vzorků. Fluorescence próby se vypočítává poměrně k fluorescenci
vnitřního referenčního fluorochromu (normalizovaná fluorescence, Rn). Nárůst fluorescence během PCR je vyjádřen jako ∆Rn (van der Velden aj., 2003), (obr.10).
Obr. 10: Amplifikační graf znázorňující situaci s jedním vzorkem a jednou negativní
kontrolou (všechny složky reakce mimo cDNA vzorku). Na ose „y“ je vynesená normalizovaná fluorescence Rn. Hodnota Rn- může být naměřena pouze v případě negativní
kontroly a nebo na začátku samotné RQ PCR reakce, kdy v počátečních cyklech ještě nedošlo k detekovatelnému navýšení emitované fluorescence. Tato hodnota z počátečních cyklů pak definuje baseline. Threshold leží vždy nad baseline (upraveno podle Ginzinger, 2002).
Použití standardů o známém počtu DNA molekul umožňuje vytvořit standardní křivku
(standard curve) a určit množství templátu ve vzorku. Teoretický sklon standardní křivky pro PCR reakci s maximální účinností je -3.32 (Gabert aj., 2003). Nejběžnějším zdrojem
standardní DNA pro známý vzorek cílového genu je plazmid. Standardní křivka je pak založena
na
postupném
ředění
spektrofotometricky (Ginzinger, 2002).
vstupního
množství
plazmidu
kvantifikovaného
15
Pro monitorování zbytkové choroby u leukemických pacientů je využívána RQ RT-
PCR („real-time“ kvantitativní RT-PCR). Ve srovnání se standardní RT-PCR umožňuje RQ
RT-PCR přesnou kvantifikaci genové exprese. Charakteristickým rysem této techniky je
možnost hodnocení kvality a kvantity RNA. Toho je dosaženo paralelní amplifikací cílového genu a jednoho nebo více kontrolních genů, které jsou též označovány jako houskeepingové nebo referenční geny (Beillard aj., 2003). V programu EAC byly vybrány tři kontrolní geny
(ABL, B2M, GUS) mající stabilní expresi u různých typů vzorků. Vzhledem k tomu, že jen u genu ABL nebyla exprese signifikatně rozdílná mezi normálními a leukemickými vzorky,
byl navržen jako kontrolní gen pro RQ RT-PCR detekci u leukemických pacientů (Beillard aj., 2003; Gabert aj., 2003; van der Velden aj., 2004).
Při analýze výsledků RQ RT-PCR se využívá relativní kvantifikace, u níž je
zhodnocením poměr procentuální exprese (neboli absolutních hodnot kopií) mezi cílovým fúzním genem a referenčním genem.
1.8. Cíle diplomové práce •
•
• •
Cíle předkládané diplomové práce jsou následující:
Zvládnutí vybraných molekulárně biologických technik.
Detekce fúzních genů u pacientů s AML kvalitativními metodami.
Sledování minimální zbytkové choroby u pacientů s AML metodou kinetického sledování amplifikace v reálném čase (RQ RT-PCR). Charakterizace fúzních genů s genem MLL.
16
2. MATERIÁL A METODY
Laboratorní práce byly provedeny v Centru molekulární biologie a genové terapie
(CMBGT) při Interní hematoonkologické klinice (IHOK) Fakultní nemocnice Brno.
2.1. Přístroje
Amplifikátor: GeneAmp® PCR System 5700 (Applied Biosystems)
Automatický sekvenátor: ABI PRISMTM 310 Genetic Analyzer (Applied Biosystems) Centrifuga: Joun BR 4i
Heraus Biofuge 22R Hettich EBA 12R
Dokumentační systém: Ultra-Lum
Elektroforetické aparatury: vertikální: Submarine Mini-gel (Sigma) Fotoaparát: Polaroid DS 34
Mini-Sub-Cell® GT (BIO-RAD)
Hlubokomrazící box: Sanyo Chladnička: Calex
Gorenje
Magnetická míchačka: Variomag Electrocrührer Mono Mikrovlnná trouba: Tescoma
Spektrofotometr: Eppendorf Biophotometer 6131 Sterilní box: Captair®Bio (Erlab)
Juan MSC9 (Biotech)
Termocykler: Biometra T3 Thermocycler
PTC-200 Peltier Thermal Cycler (MJ Research)
Termostat: Juan IG150
Třepačka: Wather bath shaker type 357 (Elpan) UV transluminátor: EBCS-40E (Ultra-Lum) Váhy: Denver Instrument XL-410D Vodní lázeň: OMNI-BIO Brno Vortex: TechoKartell TK3S
Zdroj elektrického proudu: POWER PAC 300 (BIO-RAD) 17
2.2. Biologický materiál
Výchozím materiálem pro vyšetření bylo 5 – 10 ml nesrážlivé PB a 2 – 5 ml aspirátu
BM pacientů s AML. Vzorky byly odebírány pacientům při záchytu onemocnění a následně
pacientům podstupujícím indukční chemoterapii v pravidelných měsíčních intervalech
dle terapeutického protokolu IHOK. PB i BM byly nabírány do odběrových zkumavek s přídavkem ethylendiamintetraoctové kyseliny (EDTA). Všechny vzorky byly dodány do laboratoře maximálně do 3h po odběru.
2.3. Metodika
2.3.1. Záchyt onemocnění
Po izolaci RNA z buněk PB nebo BM a změření její koncentrace byla RNA přepsána
reverzní transkriptázou do cDNA. Při následné PCR byl detekován příslušní typ fúzního genu charakteristický pro konkrétní onemocnění. PCR produkt byl následně vizualizován pomocí gelové elektroforézy.
2.3.1.1. Izolace leukocytů osmotickou lýzou Materiál:
- 10x koncentrovaný lyzační pufr (1,55M NH4Cl, 0,1M NH4HCO3, 1mM EDTA) - fyziologický roztok (0,9% NaCl) Postup:
1) Vzorek krve přemístit do plastové centrifugační kyvety, naředit 1x koncentrovaným lyzačním pufrem v poměru 1 : 4, resuspendovat pipetou.
2) Inkubovat 30 – 40 minut v ledové lázni.
3) Vychladit centrifugu na 10˚C, centrifugovat 20 minut při 690 rcf. Supernatant vylít.
4) Sediment resuspendovat v 5 ml vychlazeného lyzačního pufru, přenést do sterilní 10-ml zkumavky.
5) Centrifugovat při 380 rcf po dobu 5 minut. Odstranit supernatant.
6) Opakovat kroky 4 a 5, dokud nezůstane nažloutlý sediment propraných buněk.
18
7) Sediment resuspendovat v 5 ml fyziologického roztoku, centrifugovat 5 minut při 380 rcf.
8) Odstranit supernatant, sediment přenést do 1,5-ml zkumavky a centrifugovat 5 minut při 250 rcf.
9) Supernatant vylít, k buňkám přidat 1 ml fyziologického roztoku a rozsuspendovat.
10) Spočítat množství vyizolovaných leukocytů v Bőrkerově komůrce. Vzorec pro výpočet počtu buněk: φ počet leukocytů x 25 (plocha čtverce) x 10 (výška) x koeficient ředění
x 1000 = počet buněk/ml.
2.3.1.2. Izolace RNA z leukocytů a měření její koncentrace
Při izolaci RNA a práci s ní je nutné zabránit kontaminaci ribonukleázami (RNázy),
které by mohly snížit množství RNA nebo ji zcela rozložit.
RNA byla izolována z leukocytů v množství přibližně 107 buněk pomocí kitu RNeasy
Mini Kit (QIAGEN). Vyizolovaná RNA byla uchovávána při teplotě –70˚C.
Stanovení koncentrace a čistoty RNA byla provedeno na spektrofotometru Eppendorf
Biophotometer 6131. Pro čistotu RNA platí poměr: A260 / A280 = 2,0. Optimální koncentrace
RNA by měla být okolo 100 ng/µl.
2.3.1.3. Reverzní transkripce (RT)
Vzorek vyizolované RNA se používá pro syntézu cDNA revezní transkriptázou.
Produkt revezní transkripce pak slouží jako templát pro PCR.
Přibližně 1 µg celkové RNA byl použit pro syntézu cDNA ve 20 µl reakci pomocí
náhodných hexamerů a M-MuLV reverzní transkriptázy. Materiál:
- 10x GOLD-PCR pufr (Applied Biosystems) - 25 mM MgCl2 (Applied Biosystems)
- 10 mM dNTPs (dATP, dTTP, dCTP, dGTP), (Applied Biosystems) - náhodné hexamery (Applied Biosystems) - inhibitor RNáz (Applied Biosystems)
- reverzní transkriptáza (M-MuLV), (Applied Biosystems) - RNA
19
Postup:
1) Připravit reakční směs podle tabulky 1 do jedné zkumavky, protřepat a stočit. Objemy jednotlivých složek násobit počtem vzorků.
2) Rozpipetovat 17 µl reakční směsi do jednotlivých označených PCR mikrozkumavek. 3) Přidat 3 µl vyizolované RNA, stočit.
4) Inkubovat 10 minut při laboratorní teplotě.
5) Vzorky umístit do termocykleru, zvolit příslušný program (viz. příloha 1, tab. 8). 6) Po 20 minutách vzorky vyndat ze cykleru a ihned dát chladit na –20˚C.
Složky reakční směsi
Koncentrace Výchozí
GOLD-PCR pufr
Objem pro jednu reakční směs
Konečná
10x
[µl] 1x
2
1 mM
po 2
1 U/µl
1
MgCl2
25 mM
5 mM
Náhodné hexamery
100 µM
5 µM
Reverzní transkriptáza
50 U/µl
dNTPs
Inhibitor RNáz
RNA (cca 1 µg)
10 mM
20 U/µl
2,5 U/µl
Celkový objem
Tab. 1: Reakční směs pro RT.
4 1 1 3
20
2.3.1.4. Polymerázová řetězová reakce (PCR)
Je metoda pro mnohonásobné namnožení (amplifikaci) specifického úseku DNA
in vitro založená na principu replikace.
5 µl cDNA bylo použito jako výchozí templát pro PCR ve 25 µl reakci.
Materiál:
- 10x GOLD-PCR pufr (Applied Biosystems) - 25 mM MgCl2 (Applied Biosystems) - 10 mM dNTP mix (Roche)
- 100 µM primery (syntéza Generi Biotech), (viz. příloha 2) - cDNA
- destilovaná voda (D.W.)
- AmpliTaq Gold polymeráza (Applied Biosystems)
20
Postup:
1) Připravit reakční směs (viz. tab. 2 – 5) do jedné zkumavky, protřepat a stočit. Objemy jednotlivých složek násobit počtem vzorků.
2) Rozpipetovat 20 µl reakční směsi do jednotlivých předem označených 0,2-ml PCR mikrozkumavek.
3) Přidat 5 µl příslušné cDNA, stočit na mikrocentrifuze.
4) Vzorky umístit do termocykleru, zvolit příslušný program. Program amplifikace pro jednotlivé fúzní geny je uveden v příloze 1, tab. 9 – 12.
2.3.1.4.1. Detekce fúzního genu PML/RARα
Pro detekci fúzního genu PML/RARα při záchytu onemocnění byla použita
jednokolová RT-PCR (Tobal aj., 1998), kdy je cyklicky množena vybraná sekvence
ohraničená párem primerů. Citlivost této metody je přibližně 10-3 – 10-5.
Protože u fúzního genu PML/RARα bylo popsáno více variant, jejichž vznik je
podmíněn různými zlomovými místy v genu PML, bylo nutné pro detekci fúzního genu zavést
více kombinací primerů, které pokrývají všechny varianty.
Každý pacient s podezřením na expresi fúzního genu PML/RARα byl otestován
ve dvou jednokolových PCR s různými kombinacemi primerů (M2 x R8 a M4 x R8). Kontrola
amplifikovatelnosti cDNA byla potvrzena další PCR s primery pro provozní gen FLT3. Použité primery, jejich kombinace a sekvence je uvedena v příloze 2, tab. 15 a 16.
Složky reakční směsi GOLD-PCR pufr MgCl2
dNTP mix D.W.
F primer
Koncentrace Výchozí
Konečná 10x
25 mM
10 mM 25 µM
R primer
25 µM
AmpliTaq Gold polymeráza
5 U/µl
cDNA
Celkový objem
Objem pro jednu reakční směs [µl] 1x
2,5
0,2 mM
0,5
1,0 mM
0,5 µM 0,5 µM 0,06 U/µl
Tab. 2: Reakční směs pro jednokolovou RT-PCR pro detekci fúzního genu PML/RARα.
1,0 14,7 0,5 0,5 5,0 0,3
25,0
21
2.3.1.4.2. Detekce fúzního genu AML1/ETO a CBFβ/MYH11
Pro detekci fúzního genu AML1/ETO a CBFβ/MYH11 při záchytu onemocnění byla
použita dvoukolová nested RT-PCR (van Dongen aj., 1999). Nested PCR využívá navíc tzv. vnitřních primerů, které rozpoznávají úseky genetické informace již v předem
namnožených sekvencích z jednokolové PCR. Tím se může zvýšit citlivost metody
na přibližně 10-5 – 10-6.
5 µl cDNA bylo výchozím templátem pro první kolo nested PCR se specifickými
primery a AmpliTaq Gold polymerázou. Do druhého kola PCR byly přidány 2 µl 25x
ředěného produktu z externího kola PCR. Kontrola amplifikovatelnosti cDNA byla potvrzena jednokolovou PCR s primery pro provozní gen FLT3. Použité primery a jejich sekvence je uvedena v příloze 2, tab. 17.
Složky reakční směsi
Výchozí GOLD-PCR pufr MgCl2
dNTP mix D.W.
F primer
R primer
cDNA/ 25x ředěný PCR produkt externího kola
AmpliTaq Gold polymeráza Celkový objem
Objem pro jednu reakční směs
Koncentrace
10x
25 mM
10 mM 25 µM
25 µM
5 U/µl
[µl]
Konečná
Externí kolo
Interní kolo
1x
2,5
2,5
0,2 mM
0,5
0,5
2,5 mM
0,5 µM 0,5 µM
0,04 U/µl
2,5
2,5
13,3
16,3
0,5
0,5
0,5
0,5
5,0
2,0
0,2
0,2
25,0
25,0
Tab. 3: Reakční směs pro dvoukolovou nested RT-PCR pro detekci fúzního genu AML1/ETO a CBFβ/MYH11.
2.3.1.4.3. Detekce fúzních genů s genem MLL
Pro detekci nejběžnějších fúzních genů s genem MLL (MLL/AF4, MLL/AF6,
MLL/AF9, MLL/AF10, MLL/ENL, MLL/ELL) byla použita metoda multiplexové RT-PCR
(Andersson aj., 2001). Multiplexová PCR umožňuje amplifikaci ve více oblastech sledované DNA paralelně s využitím více než jedné dvojice primerů během jedné reakce.
22
Každý pacient s podezřením na expresi fúzního genu s genem MLL byl otestován
ve dvou multiplexových PCR (OUT – MIX MLL a IN – MIX MLL) s různými kombinacemi primerů. Kontrola amplifikovatelnosti cDNA byla též potvrzena jednokolovou PCR s primery pro provozní gen FLT3. Použité primery a jejich sekvence je uvedena v příloze 2, tab. 18.
Složky reakční směsi
Koncentrace Výchozí
GOLD-PCR pufr MgCl2
dNTP mix D.W.
Objem pro jednu reakci směs [µl]
Konečná 10x
25 mM
10 mM
1x
1,25 mM 0,2 mM
MIX-primer: OUT/IN
25 µM
4,5 µM
AmpliTaq Gold polymeráza
5 U/µl
0,04 U/µl
cDNA
Celkový objem
2,5
1,25 0,5
11,05 4,5 5,0 0,2
25,0
Tab. 4: Reakční směs pro multiplexovou RT-PCR pro detekci fúzních genů s genem MLL.
2.3.1.5. Elektroforéza na agarózovém gelu
Elektroforéza na agarózovém gelu se používá ke stanovení kvality produktu PCR.
K separaci PCR produktů a k jejich vizualizaci pod UV světlem byl použit 1,5% a 2%
gel s ethidiumbromidem (výchozí koncentrace 5 mg/ml). Materiál:
- 1x koncentrovaný TBE pufr (Tris-borát-EDTA pufr) - agaróza (Serva, NuSieve)
- ethidiumbromid (5 mg/ml)
- 6x koncentrovaný nanášecí pufr (0,25% bromfenolová modř, 15% Ficoll 400, 0,25% xylen cyanol FF, rozpuštěno v 100 mM EDTA pH 8,0)
- DNA hmotnostní marker XIII (Roche)
- GeneRulerTM 50bp DNA marker (Fermentas) - PCR produkt
23
Postup:
1) Navážit příslušné množství agarózy, přilít odměřený 1x koncentrovaný TBE pufr.
2) Gel připravit rozvařením agarózy v TBE pufru. Po ochlazení na 50˚C přidat do roztoku ethidiumbromid do výsledné koncentrace 0,5 µg/ml, řádně promíchat. Roztok nalít do elektroforetické vany s hřebenem.
3) Po ztuhnutí gelu odstranit hřeben a přilít dostatečné množství TBE pufru, tak aby byl gel ponořený.
4) Do startovacích jamek nanést 10 µl PCR produktu s 2 µl nanášecího pufru (v poměru 5 : 1).
5) Spustit elektroforézu (napětí 65 – 75 V).
6) Po dostatečném elektroforetickém rozdělení PCR produktů, gel vyfotografovat pod UV světlem.
2.3.2. Minimální zbytková choroba
Minimální zbytková choroba představuje populaci maligních reziduálních buněk, která
již není detekovatelná morfologicky. Rozsah a vývoj zbytkové choroby v průběhu onemocnění lze sledovat s různou citlivostí detekčních metod. Pro většinu leukémií je postačující citlivost detekce 10-3.
Monitorování zbytkové choroby bylo prováděno v průběhu léčby a po ukončení
terapie v pravidelných měsíčních intervalech dle terapeutického protokolu IHOK.
2.3.2.1. Sledování zbytkové choroby u fúzního genu PML/RARα
Pro sledování zbytkové choroby u fúzního genu PML/RARα byla použita dvoukolová
nested RT-PCR (Tobal aj., 1998). Kontrola amplifikovatelnosti cDNA byla potvrzena jednokolovou PCR s primery pro provozní gen FLT3. Použité primery, jejich kombinace a sekvence je uvedena v příloze 2, tab. 15 a 16.
Materiál a postup: viz. kap. 2.3.1.4. – materiál a postup u PCR. Program amplifikace
dvoukolové nested RT-PCR pro detekci fúzního genu PML/RARα je uveden v příloze 1, tab. 12.
24
Složky reakční směsi
Výchozí GOLD-PCR pufr MgCl2
Objem pro jednu reakční směs
Koncentrace
10x 25 mM
[µl]
Konečná
Externí kolo 1x
0,5 mM/ 1,0mM
dNTP mix
10 mM
0,2 mM
F primer
25 µM
0,5 µM
D.W.
R primer
cDNA/ 25x ředěný PCR produkt externího kola
AmpliTaq Gold polymeráza Celkový objem
25 µM
5 U/µl
0,5 µM
0,06 U/µl
Interní kolo
2,5
2,5
0,5
0,5
0,5
1,0
15,2
17,7
0,5
0,5
0,5
0,5
5,0
2,0
0,3
0,3
25
25
Tab. 5: Reakční směs pro dvoukolovou nested RT-PCR pro detekci fúzního genu PML/RARα
při sledování zbytkové choroby.
2.3.2.2. Sledování zbytkové choroby u fúzního genu AML1/ETO, CBFβ/MYH11 a fúzních genů s genem MLL
V současnosti je nejčastěji používanou metodou pro kvantitativní detekci zbytkové
choroby na molekulární úrovni kinetické sledování amplifikace v reálném čase („real-time" RT-PCR, RQ RT-PCR). Zbytkové onemocnění je určováno na základě detekce a následné kvantifikace exprese molekulárního markeru AML.
Standardní DNA o známém počtu částic umožňuje kvantifikovat množství vloženého
templátu v neznámých vzorcích pacientů. Jako standardní DNA byla použita jednak syntetizovaná standardní DNA (Ipsogen) a jednak standardní DNA připravená z plazmidu.
Jako referenční (kontrolní) gen pro normalizaci vzorků pacientů byl použit gen ABL
(Ipsogen).
RQ RT-PCR je rychlá, vysoce citlivá a specifická metoda, která umožňuje průběžné
sledování PCR produktů již během jednotlivých amplifikačních cyklů. Vyznačuje se též velmi dobrou reprodukovatelností.
V případě kvantitativní detekce fúzního genu AML1/ETO, CBFβ/MYH11 a fúzních
genů s genem MLL představuje RQ RT-PCR dvoukrokovou metodu. V prvním kroku je to 25
RT (viz. kap. 2.3.1.3.). Následuje amplifikace se specifickou TaqMan próbou, fluorescenčně značenou na obou koncích (na 5΄ konci zářič, na 3΄ konci zhášeč).
Taqman próba je cílově specifická pro příslušný fúzní gen a pro referenční gen.
Současně s fúzním genem je kvantifikován i referenční gen, detekce obou genů probíhá v oddělených reakcích.
Výsledkem stanovení zbytkové choroby je potom relativní procentuální exprese
příslušných fúzních genů vztažená k referenčnímu genu ABL (příslušný typu fúzního genu / referenční gen ABL x 100%).
U kvantitativní detekce fúzního genu AML1/ETO a CBFβ/MYH11 byly použity
podmínky metod vycházející z pokynů programu EAC (Gabert aj., 2003).
U kvantitativní detekce fúzních genů s genem MLL bylo přistoupeno k designování
vlastních podmínek pacient specifických metod RQ RT-PCR.
Použité primery a próby a jejich sekvence je uvedena v příloze 2, tab. 19.
Materiál:
- UniMix TaqMan (Applied Biosystems)
- 100 µM primery (syntéza Generi Biotech)
- 100 µM Taqman Próba (syntéza Generi Biotech) - destilovaná voda (D.W.) - cDNA
- standardní DNA (viz. kap. 2.3.3.) - referenční gen ABL (Ipsogen) Postup:
1) RT reakce: viz. kap. 2.3.1.3. – materiál a postup u RT. 2) RQ PCR reakce:
a) Naředit standardní DNA desítkovou řadou. (Ředění standardní DNA fúzních genů: 101 – 106. Ředění standardní DNA referenčního genu: 103 – 105).
b) Připravit reakční směs podle tabulky 6 do jedné zkumavky, protřepat a stočit. Reakční směs připravit zvlášť pro každý fúzní gen. Objemy jednotlivých složek
násobit počtem vzorků, přičemž každý vzorek pacienta je pipetován
ve 2 paralelách, referenční gen a negativní kontrola je pipetována po 1 paralele. Poté analogicky připravit reakční směs pro referenční gen. Je nutné si s každým
26
novým vzorkem pacienta pipetovat i jeho předchozí vzorek pro srovnání reprodukovatelnosti metody.
c) Rozpipetovat 20 µl reakční směsi (tab. 6) do jednotlivých jamek 96-jamkové
destičky podle předem připravené tabulky. Každou reakční směs rozpipetovat zvlášť, nejdříve pro fúzní geny, pak pro referenční gen.
d) Přidat 5 µl příslušné cDNA, opět dle předem připravené tabulky. Poté analogicky
přidat přislušnou standardní DNA (5 µl). V případě negativní kontroly se místo
5 µl cDNA přidá 5 µl D.W. Nakonec destičku přelepit fólií a přikrýt gumovou podložkou kvůli zabránění výparu vzorku. Vzorky v destičce sklepnout jedním táhlým pohybem ruky.
e) Destičku se vzorky umístit do amplifikátoru (Gene Amp® PCR System 5700), (Applied Biosystems), zachovat orientaci jako na předem připravené tabulce. Nastavit a spustit program. Program RQ RT-PCR je uveden v příloze 1, tab. 13. Tento program je univerzální pro jakýkoliv z detekovaných fúzních genů.
Složky reakční směsi
Koncentrace Výchozí
UniMix Taqman Primery
Taqman Próba D.W.
Objem pro jednu reakční směs [µl]
Konečná 2x
30 µM
20 µM
1x
12,5
0,2 µM
0,25
0,3 µM
cDNA
Celkový objem
0,25 6,75 5,0 25
Tab. 6: Reakční směs pro RQ RT-PCR pro kvantitativní detekci fúzního genu AML1/ETO, CBFβ/MYH11 a fúzních genů s genem MLL při sledování zbytkové choroby.
2.3.3. Příprava standardní DNA
Klonováním do plazmidu byla standardní DNA připravena v případě fúzních genů
s genem MLL. V ostatních případech (fúzní gen AML1/ETO, CBFβ/MYH11 a referenční gen ABL) byla standardní DNA syntetizovaná komerčně (Ipsogen).
27
2.3.3.1. Amplifikace PCR produktu
PCR produkt byl amplifikován s reakční směsí (viz. tab. 4, kap. 2.3.1.4.3.) v celkovém
objemu 100 µl (4 × 25 µl reakcí). PCR produkt může být starý maximálně jeden den. Použité
primery a jejich sekvence je uvedena v příloze 2, tab. 18.
Materiál a postup: viz. kap. 2.3.1.4. – materiál a postup u PCR. Program amplifikace PCR produktu je uveden v příloze 1, tab. 11.
2.3.3.2. Izolace a purifikace PCR produktu
PCR produkt byl vyříznut ostrým skalpelem z agarózového gelu (1,5% nebo 2%)
a přečištěn za použití QIAquick Gel Extraction Kitu (QIAGEN). DNA byla eluována pomocí
50 µl D.W., centrifugací 1 minutu při maximální rychlosti. Koncentrace přečištěné DNA byla změřena na spektrofotometru Eppendorf Biophotometer 6131.
2.3.3.3. pCR®2.1 vektor
Pro přípravu standardní DNA byl použit linearizovaný pCR®2.1 vektor (TA Cloning
Kit, Invitrogen) o výchozí koncentraci 25 ng/µl (obr.11).
Obr. 11: Schéma pCR®2.1 vektoru.
28
2.3.3.4. Ligace
Přečištěný PCR produkt byl ligován do EcoRI místa pCR®2.1 vektoru (25 ng/µl).
Ligační poměry vektor : inzert byly nastaveny jako 1 : 1. Příslušné množství PCR produktu byla spočítáno z rovnice uvedené v návodu TA Cloning Kitu (Invitrogen): X ng PCR produktu = (Y bp PCR produktu) (50 ng pCR®2.1 vektoru) 3900 bp pCR®2.1
Ligace probíhala přes noc při 14˚C se 4 U T4 DNA ligázy (Invitrogen) v příslušném
pufru v celkovém objemu 10 µl.
2.3.3.5. Transformace
Reakční směsí pro ligaci (2 µl z 10 µl reakce) byly transformovány One Shot®
kompetentní buňky Escherichia coli (TA Cloning Kit, Invitrogen). Po smíchání byly vzorky
inkubovány na ledu 30 minut, následoval tepelný šok (42˚C, přesně 30 s) a rychlé zchlazení na ledu (2 minuty). Po přidání 250 µl SOC média (Invitrogen) byly vzorky inkubovány
třepáním při 37˚C 1 hodinu. Bakteriální kultura byla přenesena na agarové misky s LB médiem s přídavkem ampicilinu (100µg/ml). Při přípravě agarových misek se nejdříve misky
nechaly chvíli vyhřívat při 37˚C. Potom se na každou misku rozetřelo 40 µl 100 mM
isopropyl-β-D-thiogalaktosidu (IPTG) a 40 µl 4% 5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-
galaktosidu (X-Gal) a misky se dále nechaly temperovat při 37˚C.
2.3.3.6. Analýza bakteriálních kolonií
Transformované baktérie s inzertem zůstávají bílé, baktérie bez inzertu jsou modré.
Přítomnost inzertu v transformovaných baktériích byla ověřena pomocí PCR reakce,
která byla provedena dle podmínek v práci již uvedených (viz. kap. 2.3.3.1.). PCR produkty byly separovány na 1,5% nebo 2% agarózovém gelu a vizualizovaný pod UV světlem.
29
2.3.3.7. Izolace plazmidové DNA
Pozitivní kolonie byly pomnoženy v kulturách: do 50 ml 1x koncentrovaného LB
média s přídavkem (50 µl) ampicilinu (100 µg/ml) byla sterilní špičkou přenesena pozitivní bakteriální kolonie. Kultura byla inkubována na třepačce při 37˚C, 12 – 16 hodin.
Plazmidová (standardní) DNA byla izolována za použití Plasmid Midi Kitu
(QIAGEN).
Poté
byla
změřena
její
koncentrace
na
spektrofotometru Eppendorf
Biophotometer 6131. Koncentrace plazmidové DNA byla přepočítána přes Avogadrovu konstantu na počet částic (kopií) a byly připraveny její 5 µl zásobní alikvoty o 1010 částic. Následně byly alikvoty standardní DNA naředěny desítkovým ředěním na 101 – 106 částic
pro monitorování zbytkové choroby.
2.3.4. Sekvenování
V případě pozitivní detekce fúzních genů s genem MLL při záchytu onemocnění byl
PCR produkt přečištěn za použití QIAquick Gel Extraction Kitu (QIAGEN) a následně sekvenován. Tento postup byl zvolen proto, aby v případě fúzních genů s genem MLL byla
známa sekvence těchto fúzních genů a mohla se nastavit metoda pro sledování zbytkové choroby.
2.3.4.1. Sekvenační reakce
K sekvenování vzorků byla použita dideoxyterminační metoda. Spočívá v amplifikaci
sledovaného úseku pomocí jednoho oligonukleotidového primeru v přítomnosti fluorescenčně značených terminačních dideoxynukleotidů, které začleněním do DNA řetězce zastaví jeho další prodlužování.
Sekvenace byla provedena na kapilátorovém sekvenátoru ABI PRISM 310 Genetic
Analyzer (Applied Biosystems) s využitím Gene Scan Analysis softwaru. Materiál:
- přečištěný PCR produkt - 10 µM primer
- sekvenační roztok BigDyeTMTerminator Ready Reaction Mix (Applied Biosystems) - 5x koncentrovaný sekvenační pufr (Applied Biosystems)
30
Postup:
1) Pipetovat PCR produkt podle koncentrace DNA (množství templátové DNA v závislosti na délce fragmentu je uvedeno v příloze 3, tab. 20), přidat 0,5 µl 10 µM primeru, 2 µl sekvenačního pufru, 4 µl sekvenačního roztoku a doplnit vodou do 20 µl.
2) Amplifikovat. Program amplifikace sekvenační reakce, který je obecný pro jakýkoliv PCR produkt, je uveden v příloze 1, tab. 14.
2.3.4.2. Purifikace produktu sekvenační reakce Materiál:
- 125 mM EDTA
- 3 M octan sodný pH 5,2 - 96% a 70% ethanol Postup:
1) K 20 µl PCR produktu přidat 2 µl 125 mM EDTA, 2 µl 3M octanu sodného a 50 µl 96% ethanolu, promíchat.
2) Protřepat a nechat inkubovat 15 minut při pokojové teplotě. 3) Centrifugovat 20 minut při maximální rychlosti.
4) Odstranit všechen supernatant a k sedimentu přidat 250 µl 70% ethanolu, protřepat. 5) Centrifugovat 5 minut při maximální rychlosti. 6) Vysušit sediment.
31
3. VÝSLEDKY
3.1. Záchyt onemocnění
Fúzní gen byl při vstupním vyšetření pacientů s nově diagnostikovanou AML
identifikován v CMBGT při IHOK ve 26 případech. Výchozím materiálem při záchytu onemocnění byla PB a BM. Výsledky pacientů s nalezeným fúzním genem jsou shrnuté v tabulce (tab. 7). Fúzní gen
Záchyt
Relaps Exitus
PML/RARa
BCR1 BCR3
AML1/ETO
6
3
8
2
0
2
0
0
CBFb/MYH11
typ A
5
2
typ D
1 1
Fúzní geny s MLL
1 0 0
MLL/AF6 MLL/AF9 3
2
1
2
1
Tab. 7: Výsledky detekce a monitorování fúzních genů u pacientů s AML.
1
MLL/ENL
1 0 0
3.1.1. Detekce fúzního genu PML/RARα
Fúzní gen PML/RARα byl identifikován v 9 případech. Z toho 6x byla zachycena
dlouhá varianta (bcr1) a 3x krátká varianta (bcr3) tohoto fúzního genu.
Pro detekci fúzního genu PML/RARα byla použita jednokolová RT-PCR (Tobal aj.,
1998). Pro toto vyšetření byla zvolena kombinace primerů M4 x R8, která zachytí všechny varianty fúzního genu PML/RARα. Avšak v případě exprese dlouhé varianty získáváme dva
PCR produkty o přibližné velikosti 400 bp a 700 bp, které odpovídají různým izoformám této varianty. Proto byla zavedena další PCR s párem primerů M2 x R8. Výsledkem reakce je
jediný pozitivní PCR produkt odpovídající buď dlouhé nebo variabilní variantě, což je výhodnější pro konečné zhodnocení PCR (obr. 12).
Použité primery, jejich kombinace a sekvence je uvedena v příloze 2, tab. 15 a 16.
Kontrola amplifikovatelnosti cDNA byla ověřena další PCR s primery (R5 x 12R) pro provozní gen FLT3 (obr. 13).
32
M2 x R8
M4 x R8
Obr.12: Záchyt onemocnění APL jednokolovou metodou RT-PCR. Každý pacient
s podezřením na expresi fúzního genu PML/RARα byl otestován ve dvou jednokolových PCR s různými kombinacemi primerů (M2 x R8 a M4 x R8).
1, 2…vyšetření odběru PB u pacienta ve dvou paralelách; K1…pozitivní kontrola dlouhé varianty; 3, 4…vyšetření odběru BM u pacienta ve dvou paralelách; M…DNA hmotnostní marker XIII (Roche), K2…pozitivní kontrola krátké varianty.
U pacienta byla potvrzena exprese krátké varianty fúzního genu PML/RARα.
Obr. 13: Ověření amplifikovatelnosti cDNA jednokolovou metodou RT-PCR s primery R5 x 12R pro provozní gen FLT3, který je exprimován ve všech jaderných buňkách BM i PB. 1 – 5…cDNA pacientů.
33
3.1.2. Detekce fúzního genu AML1/ETO a CBFβ/MYH11
Fúzní gen AML1/ETO byl detekován v 8 případech a fúzní gen CBFβ/MYH11 ve 3
případech, přičemž 2x byl zachycen typ A a 1x typ D u fúzního genu CBFβ/MYH11.
Pro vyšetření fúzního genu AML1/ETO a CBFβ/MYH11 ze vstupního materiálu byla
použita dvoukolová nested RT-PCR (van Dongen aj., 1999), (obr. 14 – 16).
Použité primery a jejich sekvence je uvedena v příloze 2, tab. 17. Kontrola
amplifikovatelnosti cDNA byla ověřena další PCR pro provozní gen FLT3 (viz. obr. 13).
Externí kolo PCR
Interní kolo PCR
Obr. 14: Záchyt onemocnění u fúzního genu AML1/ETO dvoukolovou nested RT-PCR.
1, 2…vyšetření odběru PB u pacientky ve dvou paralelách; 3, 4…vyšetření odběru BM
u pacientky ve dvou paralelách; K…pozitivní kontrola; M…DNA hmotnostní marker XIII (Roche).
U pacientky byla potvrzena exprese fúzního genu AML1/ETO v externím i interním kole PCR.
34
Externí kolo PCR
Interní kolo PCR
Obr. 15: Záchyt onemocnění u fúzního genu CBFβ/MYH11 dvoukolovou nested RT-PCR.
1, 2…vyšetření odběru BM u 1. pacientky ve dvou paralelách; K…pozitivní kontrola, typ A;
3, 4…vyšetření odběru BM u 2. pacienta ve dvou paralelách; M…DNA hmotnostní marker XIII (Roche).
U 1. pacientky byla potvrzena exprese fúzního genu CBFβ/MYH11, typ A v externím i interním kole PCR.
Externí kolo PCR
Interní kolo PCR
Obr. 16: Záchyt onemocnění u fúzního genu CBFβ/MYH11 dvoukolovou nested RT-PCR.
1, 2…vyšetření odběru BM u pacientky ve dvou paralelách; K…pozitivní kontrola, typ A; M…GeneRulerTM 50bp DNA marker (Fermentas).
U pacientky byla potvrzena exprese fúzního genu CBFβ/MYH11, typ D v externím i interním kole PCR.
35
3.1.3. Detekce fúzních genů s genem MLL
Fúzní geny s genem MLL byly zjištěny v 6 případech. 3x byl zachycen fúzní gen
MLL/AF6, 2x MLL/AF9 a 1x MLL/ENL.
Pro detekci nejběžnějších fúzních genů s genem MLL (MLL/AF4, MLL/AF6,
MLL/AF9, MLL/AF10, MLL/ENL, MLL/ELL) byla použita metoda multiplexové RT-PCR (Andersson aj., 2001), (obr. 17 – 19).
Použité primery a jejich sekvence je uvedena v příloze 2, tab. 18. Kontrola
amplifikovatelnosti cDNA byla prokázána další PCR pro provozní gen FLT3 (viz. obr. 13).
OUT – MIX MLL
IN – MIX MLL
Obr. 17: Záchyt onemocnění u fúzních genů s genem MLL multiplexovou metodou RT-PCR. Každý pacient s podezřením na expresi fúzního genu s genem MLL byl otestován ve dvou multiplexových PCR s různými kombinacemi primerů.
1, 2…vyšetření odběru PB u pacientky ve dvou paralelách; K1…pozitivní kontrola pro fúzní
gen MLL/AF6; M…GeneRulerTM 50bp DNA marker (Fermentas); K2…pozitivní kontrola pro fúzní gen MLL/AF9.
U pacientky byla potvrzena exprese fúzního genu MLL/AF6 v OUT – MIX MLL i IN – MIX MLL PCR. Tento typ přestavby byl ověřen následnou sekvenací (viz. příloha 3, obr. 23).
36
IN – MIX MLL
OUT – MIX MLL
Obr. 18: Záchyt onemocnění u fúzních genů s genem MLL multiplexovou metodou RT-PCR.
1…kontrola amplifikovatelnosti cDNA; K…pozitivní kontrola pro fúzní gen MLL/AF6; 2, 3…vyšetření odběru BM u pacientky ve dvou paralelách; M…DNA hmotnostní marker
XIII (Roche).
U pacientky byla potvrzena exprese fúzního genu MLL/AF9 v IN – MIX MLL PCR. Tento typ přestavby byl ověřen následnou sekvenací (viz. příloha 3, obr. 24). V OUT MIX MLL PCR nedošlo k amplifikaci u cDNA pacientky ani u cDNA pozitivní kontroly.
OUT – MIX MLL
IN – MIX MLL
Obr. 19: Záchyt onemocnění u fúzních genů s genem MLL multiplexovou metodou RT-PCR.
37
1, 2…vyšetření odběru PB u pacienta ve dvou paralelách; 3, 4…vyšetření odběru BM
u pacienta ve dvou paralelách; K…pozitivní kontrola pro fúzní gen MLL/AF6; M…DNA hmotnostní marker XIII (Roche).
U pacienta byla potvrzena exprese fúzního genu MLL/ENL v OUT – MIX MLL i IN – MIX MLL PCR. Tento typ přestavby byl ověřen následnou sekvenací (viz příloha 3, obr. 25).
3.2. Minimální zbytková choroba
Minimální zbytkovou chorobu je možné sledovat na základě exprese molekulárního
markeru AML. Ve zhruba 30% všech případů AML je možné molekulární marker identifikovat. Ve své diplomové práci jsem se zaměřila na detekci a sledování zbytkové
choroby u fúzních genů PML/RARα, AML1/ETO, CBFβ/MYH11 a u fúzních genů s genem MLL.
Pro kvantitativní vyšetřování exprese fúzních genů AML1/ETO a CBFβ/MYH11 byla
použita metoda RQ RT-PCR. Podmínky pro detekci těchto fúzních genů vychází z pokynů
programu EAC (Gabert aj., 2003). Do PCR je přidávána specifická TaqMan fluorescenční sonda, která je značena dvěma fluorochromy. V případě
pacientů
s detekovaným
MLL
fúzním
genem
bylo
k designování vlastních podmínek pro RQ RT-PCR (viz. příloha 3, obr. 23 – 25).
přistoupeno
Pro sledování pacientů s APL na terapii byla použita vysoce senzitivní metoda
dvoukolové nested RT-PCR (Tobal aj., 1998).
Materiálem pro stanovení zbytkové choroby byla PB a BM. Výsledkem vyšetření je
relativní procentuální exprese příslušného fúzního genu vzhledem k referenčnímu genu ABL. Použité primery a próby a jejich sekvence je uvedena v příloze 2, tab. 19.
3.2.1. Sledování zbytkové choroby u fúzního genu PML/RARα
Zbytková choroba byla u fúzního genu PML/RARα sledována u 9 pacientů.
2 pacienti zemřeli v počáteční fázi indukční chemoterapie. Molekulární relaps nebyl zaznamenán (viz tab. 7).
K monitorování zbytkové choroby u fúzního genu PML/RARα byla použita
dvoukolová nested RT-PCR (Tobal aj., 1998). Stejně jako v případě jednokolového vyšetření k stanovení záchytu onemocnění APL i zde byly zavedeny různé kombinace primerů pro detekci dlouhé, variabilní a krátké varianty fúzního genu PML/RARα. Páry primerů M4 x
38
RAR v externím a P2 x R8 v interním kole RT-PCR zachytí všechny varianty fúzního genu PML/RARα. (obr. 20 – 22). Opět v případě dlouhé a variabilní varianty zaznamenáváme více
pozitivních PCR produktů, které odpovídají různým izoformám těchto variant. Proto ke stanovení dlouhé a variabilní varianty byly použity kombinace primerů M1 x RAR v externím a M2 x R8 v interním kole RT-PCR.
Použité primery, jejich kombinace a sekvence je uvedena v příloze 2, tab. 15 a 16.
Kontrola amplifikovatelnosti cDNA byla ověřena pro provozní gen FLT3 (viz. obr. 13).
Externí kolo PCR
Interní kolo PCR
Obr. 20: Sledování zbytkové choroby dvoukolovou nested RT-PCR u pacienta na terapii s exprimovanou krátkou variantou fúzního genu PML/RARα.
1, 2…vyšetření odběru BM u 1. pacienta ve dvou paralelách; 3, 4…vyšetření odběru PB
u 2. pacienta ve dvou paralelách; K…pozitivní kontrola krátké varianty; M…GeneRulerTM 50bp DNA marker (Fermentas).
U 1. pacienta byla potvrzena exprese krátké varianty fúzního genu PML/RARα v externím i interním kole PCR – pacient není v remisi onemocnění.
39
Externí kolo PCR
Interní kolo PCR
Obr. 21: Sledování zbytkové choroby dvoukolovou nested RT-PCR u pacienta na terapii s exprimovanou krátkou variantou fúzního genu PML/RARα.
1, 2…vyšetření následného odběru BM u 1. pacienta ve dvou paralelách; 3, 4…vyšetření
následného odběru PB u 2. pacienta ve dvou paralelách; K…pozitivní kontrola krátké varianty; M…GeneRulerTM 50bp DNA marker (Fermentas).
U 1. pacienta byla potvrzena exprese krátké varianty fúzního genu PML/RARα v interním
kole PCR – u pacienta došlo k poklesu pozitivity fúzního genu PML/RARα. Pacient není v remisi onemocnění.
Interní kolo PCR
Externí kolo PCR
Obr. 22: Sledování zbytkové choroby dvoukolovou nested RT-PCR u pacienta na terapii s exprimovanou krátkou variantou fúzního genu PML/RARα.
1, 2…vyšetření následného odběru BM u 1. pacienta ve dvou paralelách; K1…pozitivní
kontrola krátké varianty; 3, 4…vyšetření následného odběru PB u 2. pacienta ve dvou paralelách; K2…pozitivní kontrola dlouhé varianty; M…GeneRulerTM 50bp DNA marker (Fermentas).
40
U 1. pacienta nebyla potvrzena exprese fúzního genu PML/RARα v externím i interním kole PCR – pacient je v remisi onemocnění.
3.2.2. Sledování zbytkové choroby u fúzních genů AML1/ETO, CBFβ/MYH11 a fúzních genů s genem MLL
Zbytková choroba byla u fúzních genů AML1/ETO, CBFβ/MYH11 a fúzních genů
s genem MLL sledována u 17 pacientů. Z toho u 8 pacientů byl zaznamenán molekulární relaps, přičemž u 3 pacientů byl molekulární relaps zaznamenán 2x a u 1 pacienta 3x. 6 pacientů zemřelo (viz. tab. 7).
K monitorování zbytkové choroby u fúzních genů AML1/ETO a CBFβ/MYH11 byla
použita metoda RQ RT-PCR (Gabert aj., 2003). V případě
pacientů
s detekovaným
MLL
fúzním
genem
bylo
přistoupeno
k designování vlastních podmínek pacient specifických metod RQ RT-PCR (viz. příloha 3, obr. 23 – 25).
Použité primery a próby a jejich sekvence je uvedena v příloze 2, tab. 19.
3.2.2.1. Monitorování pacienta č.1
U pacienta byl detekován fúzní gen AML1/ETO ve věku 53 let v době záchytu
onemocnění. Pacient byl diagnostikován jako AML M1 dle FAB klasifikace. U tohoto pacienta byla podána reindukční terapie po zaznamenání 1. relapsu onemocnění. Kvůli
infekčním komplikacím byla chemoterapie přerušena a zahájena paliativní léčba. Poté u pacienta došlo ke 2. relapsu. Pacient zemřel na progresi základního onemocnění spojenou s infekčními komplikacemi (graf 1).
3.2.2.2. Monitorování pacienta č. 2
U pacienta byl detekován fúzní gen AML1/ETO ve věku 24 let v době záchytu
onemocnění. Pacient byl diagnostikován jako AML M2 dle FAB klasifikace. U pacienta byly
zaznamenány 3 molekulární relapsy onemocnění. V případě 1. relapsu byla reindukční terapie zahájena hned v období záchytu molekulárního relapsu. V případě 2. a 3. relapsu byla
41
reindukční terapie podána v době hematologického relapsu. Pacient zemřel na progresi základního onemocnění spojenou s podávanou terapií (graf 2).
Exprese AML1/ETO
Naměřené hodnoty
200,00% 150,00%
E
1.RI
250,00%
I
2.RI 1.K
2.K
3.K
I… indukce
K... konsolidace
100,00%
RI… reindukce E… exitus
50,00%
20.2.2004
20.1.2004
20.12.2003
Datum odběru
20.11.2003
20.10.2003
20.9.2003
20.8.2003
20.7.2003
20.6.2003
20.5.2003
20.4.2003
20.3.2003
20.2.2003
0,00%
Graf 1: Dlouhodobé monitorování pacienta č. 1 s AML M1, u kterého byl detekován fúzní gen AML1/ETO.
3.2.2.3. Monitorování pacienta č. 3
U pacienta byl detekován fúzní gen AML1/ETO ve věku 39 let v době záchytu
onemocnění. Pacient byl diagnostikován jako AML M5 dle FAB klasifikace. Rovněž u tohoto pacienta byla podána reindukční terapie po zaznamenání relapsu onemocnění, na níž byla
velmi dobrá odpověď. Následně pacient podstoupil 2 cykly konsolidační chemoterapie a je nyní v dlouhodobé remisi onemocnění a dochází k pravidelným kontrolám (graf 3).
42
Exprese AML1/ETO 5000%
2.K
4500% Naměřené hodnoty
4000%
3.RI 3.RI
3500% 3000% 2500%
I
2000%
1.K
2.K
1.RI
3.K
2.RI
1.K
I… indukce
1.K
E
1500% 1000%
K... konsolidace RI… reindukce E… exitus
500%
24.4.2005
24.2.2005
24.12.2004
Datum odběru
24.10.2004
24.8.2004
24.6.2004
24.4.2004
24.2.2004
24.12.2003
24.10.2003
24.8.2003
24.6.2003
0%
Graf 2: Dlouhodobé monitorování pacienta č. 2 s AML M2, u kterého byl detekován fúzní gen AML1/ETO.
Exprese AML1/ETO 350,00%
Naměřené hodnoty
300,00% 250,00% 200,00%
I 1.RI
I… indukce
2.K
K... konsolidace
1.K
150,00%
RI… reindukce
100,00% 50,00%
17.8.2005
17.6.2005
17.10.2005
Datum odběru
17.4.2005
17.2.2005
17.12.2004
17.10.2004
17.8.2004
17.6.2004
17.4.2004
17.2.2004
0,00%
Graf 3: Dlouhodobé monitorování pacienta č. 3 s AML M5, u kterého byl detekován fúzní gen AML1/ETO.
43
3.2.2.4. Monitorování pacientky č. 4
U pacientky byl cytogeneticky prokázán fúzní gen AML1/ETO ve věku 61 let v době
záchytu onemocnění. Pacientka byla diagnostikována jako AML M4 dle FAB klasifikace.
Tato pacientka začala být monitorována pro zbytkovou chorobu až ve 4. cyklu konsolidační chemoterapie a pacientka byla v této době v remisi onemocnění. Následně byl u pacientky
zaznamenán molekulární relaps onemocnění, po kterém byla nasazena reindukční terapie, na níž byla též velmi dobrá odpoděď. Pacientka je nyní v dlouhodobé remisi onemocnění a dochází k pravidelným kontrolám (graf 4).
Exprese AML1/ETO 1.RI
20,00% 18,00% Naměřené hodnoty
16,00% 14,00% 12,00% 10,00%
4.K
K... konsolidace
1.K
RI… reindukce
8,00% 6,00% 4,00% 2,00%
Datum odběru
20.9.2005
20.7.2005
20.5.2005
20.3.2005
20.1.2005
20.11.2004
20.9.2004
20.7.2004
20.5.2004
20.3.2004
20.1.2004
20.11.2003
20.9.2003
20.7.2003
20.5.2003
20.3.2003
20.1.2003
0,00%
Graf 4: Dlouhodobé monitorování pacientky č. 4 s AML M4, u které byl detekován fúzní gen AML1/ETO.
3.2.2.5. Monitorování pacienta č. 5
U pacienta byl cytogeneticky prokázán fúzní gen AML1/ETO ve věku 61 let v době
záchytu onemocnění. Pacient byl diagnostikován jako AML M1 dle FAB klasifikace. Také tento pacient začal být monitorován pro zbytkovou chorobu až ve 2 cyklu konsolidační
chemoterapie. Třičtvrtě roku po 4. cyklu konsolidační chemoterapie byl u pacienta
zaznamenán molekulární relaps, po kterém byla ihned podána reindukční terapie mylotargem a monitoruje se jaká na ni bude odpověď (graf 5).
44
Exprese AML1/ETO 0,80%
1.RI
Naměřené hodnoty
0,70% 0,60% 0,50% 0,40%
2.K
3.K
4.K
K... konsolidace RI… reindukce
0,30% 0,20% 0,10%
27.8.2005
27.6.2005
27.4.2005
27.2.2005
27.10.2005
Datum odběru
27.12.2004
27.10.2004
27.8.2004
27.6.2004
27.4.2004
27.2.2004
27.12.2003
27.10.2003
27.8.2003
27.6.2003
27.4.2003
27.2.2003
0,00%
Graf 5: Dlouhodobé monitorování pacienta č. 5 s AML M1, u kterého byl detekován fúzní gen AML1/ETO.
3.2.2.6. Monitorování pacienta č. 6
U pacienta byl detekován fúzní gen AML1/ETO ve věku 52 let v době záchytu
onemocnění. Pacient byl diagnostikován jako AML M2 dle FAB klasifikace. Po indukční terapii pacient podstoupil 2 cykly konsolidační chemoterapie. Pacient je nyní v dlouhodobé remisi onemocnění a dochází k pravidelným kontrolám (graf 6).
3.2.2.7. Monitorování pacienta č. 7
U pacienta byl detekován fúzní gen AML1/ETO ve věku 22 let v době záchytu
onemocnění. Pacient byl diagnostikován jako AML M2 dle FAB klasifikace. Rovněž u tohoto pacienta byla po indukční terapii zahájena konsolidační chemoterapie. Pacient podstoupil 3 cykly konsolidační chemoterapie a je nyní v dlouhodobé remisi onemocnění (graf 7).
45
I
Exprese AML1/ETO
600,00%
Naměřené hodnoty
500,00%
1.K
400,00%
2.K I... indukce
300,00%
K… konsolidace
200,00% 100,00%
Datum odběru
1.10.2005
1.9.2005
1.8.2005
1.7.2005
1.6.2005
1.5.2005
1.4.2005
1.3.2005
1.2.2005
1.1.2005
0,00%
Graf 6: Dlouhodobé monitorování pacienta č. 6 s AML M2, u kterého byl detekován fúzní gen AML1/ETO.
Exprese AML1/ETO 1400,00%
Naměřené hodnoty
1200,00% 1000,00%
I
1.K
2.K
3.K
800,00%
I... indukce
600,00%
K… konsolidace
400,00% 200,00%
28.9.2005
28.8.2005
28.7.2005
28.6.2005
28.5.2005
28.4.2005
28.3.2005
28.2.2005
28.1.2005
28.12.2004
0,00%
Datum odběru
Graf 7: Dlouhodobé monitorování pacienta č. 7 s AML M2, u kterého byl detekován fúzní gen AML1/ETO.
46
3.2.2.8. Monitorování pacientky č. 8
U pacientky byl detekován fúzní gen AML1/ETO ve věku 35 let v době záchytu
onemocnění. Pacientka byla diagnostikována jako AML M2 dle FAB klasifikace. Tato pacientka podstoupila po 1. cyklu konsolidační chemoterapie allogenní transplantaci krvetvorných buněk od příbuzného dárce. Pacientka je nyní v remisi onemocnění a dochází k pravidelným kontrolám. U pacientky byl také zjištěn středně diferencovaný epidermoidní
karcinom malé pánve s infiltrací rekta. Tato pacientka začala být monitorována pro zbytkovou chorobu v pravidelných intervalech až od roku 2005 (graf 8).
800,00%
Naměřené hodnoty
700,00%
Exprese AML1/ETO
I
1.K
600,00%
alloT
500,00%
I... indukce
K… konsolidace
400,00%
alloT...
300,00%
transplantace PBSC
200,00% 100,00%
1.11.2005
1.8.2005
1.5.2005
1.2.2005
1.11.2004
1.8.2004
1.5.2004
1.2.2004
1.11.2003
1.8.2003
1.5.2003
1.2.2003
1.11.2002
1.8.2002
0,00%
Datum odběru
Graf 8: Dlouhodobé monitorování pacientky č. 8 s AML M2, u které byl detekován fúzní gen AML1/ETO.
3.2.2.9. Monitorování pacientky č. 9
U pacientky byl detekován fúzní gen CBFβ/MYH11, typ A ve věku 61 let v době
záchytu onemocnění. Pacientka byla diagnostikována jako AML M5 dle FAB klasifikace. U pacientky byly zaznamenány 2 molekulární relapsy onemocnění. V případě 1. relapsu byla
reindukční terapie zahájena v době hematologického relapsu. V případě 2. relapsu byla
reindukční terapie podána hned v období záchytu molekulárního relapsu. Pacientka zemřela na infekční komplikace (graf 9).
47
Exprese CBFb/MYH11, typ A 140,00%
I
1.RI
Naměřené hodnoty
120,00%
1.K
100,00% 80,00%
2.K
3.K
4.K
1.K
3.K
2.K
E
2.RI
I... indukce
K… konsolidace
60,00%
RI... reindukce
40,00%
E… exitus
20,00%
26.4.2004
26.2.2004
26.12.2003
26.10.2003
Datum odběru
26.8.2003
26.6.2003
26.4.2003
26.2.2003
26.12.2002
26.10.2002
26.8.2002
26.6.2002
26.4.2002
26.2.2002
0,00%
Graf 9: Dlouhodobé monitorování pacientky č. 9 s AML M5, u které byl detekován fúzní gen CBFβ/MYH11, typ A.
3.2.2.10. Monitorování pacientky č. 10
U pacientky byl detekován fúzní gen CBFβ/MYH11, typ A ve věku 31 let v době
záchytu onemocnění. Pacientka byla diagnostikována jako AML M4Eo dle FAB klasifikace.
Rovněž u této pacientky byla podána reindukční terapie po zaznamenání relapsu onemocnění.
Po ní pacientka podstoupila allogenní transplantaci krvetvorných buněk od nepříbuzného dárce. Pacientka je nyní v dlouhodobé remisi onemocnění a dochází k pravidelným kontrolám (graf 10).
3.2.2.11. Monitorování pacientky č. 11
U pacientky byl detekován fúzní gen CBFβ/MYH11, typ D ve věku 20 let v době
záchytu onemocnění. Pacientka byla diagnostikována jako AML M2 dle FAB klasifikace.
Tato pacientka podstoupila 4 cykly konsolidační chemoterapie. Nyní je pacientka v dlouhodobé remisi onemocnění a dochází k pravidelným kontrolám (graf 11).
48
Exprese CBFb/MYH11, typ A
I
180,00% 160,00% Naměřené hodnoty
3.K
1.K
140,00% 120,00%
1.RI
2.K
100,00%
I... indukce
alloT
K… konsolidace RI… reindukce
80,00%
alloT...
60,00%
transplantace PBSC
40,00% 20,00% 4.10.2005
4.9.2005
4.8.2005
4.7.2005
4.6.2005
4.5.2005
4.4.2005
4.3.2005
4.2.2005
4.1.2005
4.12.2004
4.11.2004
4.10.2004
4.9.2004
4.8.2004
4.7.2004
4.6.2004
4.5.2004
4.4.2004
4.3.2004
0,00%
Datum odběru
Graf 10: Dlouhodobé monitorování pacientky č. 10 s AML M4Eo, u které byl detekován fúzní gen CBFβ/MYH11, typ A.
350,00%
I
Exprese CBFb/MYH11, typ D
Naměřené hodnoty
300,00% 250,00%
1.K
200,00%
2.K
3.K
4.K
I... indukce
K… konsolidace
150,00% 100,00% 50,00%
26.9.2005
26.8.2005
26.7.2005
26.6.2005
26.5.2005
26.4.2005
26.3.2005
26.2.2005
26.1.2005
26.12.2004
26.11.2004
26.10.2004
0,00%
Datum odběru
Graf 11: Dlouhodobé monitorování pacientky č. 11 s AML M2, u které byl detekován fúzní gen CBFβ/MYH11, typ D.
49
3.2.2.12. Monitorování pacienta č. 12
U pacienta byl detekován fúzní gen MLL/AF6 ve věku 20 let v době záchytu
onemocnění. Pacient byl diagnostikován jako AML M5 dle FAB klasifikace. Pacient podstoupil po 3. cyklu konsolidační chemoterapie allogenní transplantaci krvetvorných buněk od nepříbuzného dárce. Nyní je pacient v dlouhodobé remisi onemocnění a dochází k pravidelným kontrolám (graf 12).
Exprese MLL/AF6 3000% 2500% Naměřené hodnoty
I
2000%
I
3.K alloT
I... indukce
K… konsolidace
1500%
alloT...
1000%
transplantace PBSC
500%
21.9.2005
21.7.2005
21.5.2005
21.3.2005
21.1.2005
21.11.2004
21.9.2004
21.7.2004
21.5.2004
21.3.2004
21.1.2004
21.11.2003
21.9.2003
21.7.2003
21.5.2003
21.3.2003
0%
Datum odběru
Graf 12: Dlouhodobé monitorování pacienta č. 12 s AML M5, u kterého byl detekován fúzní gen MLL/AF6.
3.2.2.13. Monitorování pacientky č. 13
U pacientky byl detekován fúzní gen MLL/AF6 ve věku 43 let v době záchytu
onemocnění. Pacientka byla diagnostikována jako AML M5 dle FAB klasifikace. Rovněž tato pacientka podstoupila allogenní transplantaci krvetvorných buněk, a to od příbuzného dárce po 2. cyklu konsolidační chemoterapie. Nyní je pacientka v dlouhodobé remisi onemocnění a dochází k pravidelným kontrolám (graf 13).
50
Expre se MLL/AF6 160,00%
Naměřené hodnoty
140,00%
I
120,00%
1.K
100,00%
2.K
alloT
I... indukce
K… konsolidace
80,00%
alloT...
60,00%
transplantace PBSC
40,00% 20,00%
18.9.2005
18.8.2005
18.7.2005
18.10.2005
Datum odběru
18.6.2005
18.5.2005
18.4.2005
18.3.2005
18.2.2005
18.1.2005
18.12.2004
18.11.2004
18.10.2004
0,00%
Graf 13: Monitorování pacientky č. 13 s AML M5, u které byl detekován fúzní gen MLL/AF6.
3.2.2.14. Monitorování pacienta č. 14
U pacienta byl detekován fúzní gen MLL/AF6 ve věku 47 let v době záchytu
onemocnění. Pacient byl diagnostikován jako AML M5 dle FAB klasifikace. Poté co byla nasazena indukční terapie, byl u pacienta zaznamenán rychlý relaps onemocnění. Vzhledem
k úmrtí pacienta na komplikace v průběhu indukční terapie, nebyl u tohoto pacienta fúzní gen dále kvantifikován.
3.2.2.15. Monitorování pacientky č. 15
U pacientky byl detekován fúzní gen MLL/AF9 ve věku 56 let v době záchytu
onemocnění. Pacientka byla diagnostikována jako AML M5 dle FAB klasifikace. Rovněž
vzhledem k úmrtí pacientky na infekční komplikace v průběhu indukční terapie, nebyl u této pacientky fúzní gen dále kvantifikován.
51
3.2.2.16. Monitorování pacientky č. 16
U pacientky byl detekován fúzní gen MLL/AF9 ve věku 27 let v době záchytu
onemocnění. Pacientka byla diagnostikována jako AML M0 dle FAB klasifikace. Tato pacietka podstoupila po 1. cyklu konsolidační chemoterapie allogenní transplantaci
krvetvorných buněk od HLA (Human Luekocyte Antigens) identického bratra. Půl roku po transplantaci byl u pacientky zaznamenán rychlý relaps onemocnění, po kterém byla nasazena
reindukční chemoterapie, na kterou však nebyla zaznamenána požadovaná odpověď. Pacientka zemřela na komplikace v souvislosti s podávanou terapií (graf 14).
Exprese MLL/AF9
E
140%
Naměřené hodnoty
120% 100%
I
1.RI
1.RI 2.RI
80%
1.K
I... indukce
alloT
K… konsolidace RI… reindukce
60%
alloT...
40%
transplantace PBSC E… exitus
20%
1.11.2004
1.10.2004
1.9.2004
1.8.2004
1.7.2004
1.6.2004
1.5.2004
1.4.2004
1.3.2004
1.2.2004
1.1.2004
1.12.2003
1.11.2003
1.10.2003
0%
Datum odběru
Graf 14: Dlouhodobé monitorování pacientky č. 16 s AML M0, u které byl detekován fúzní gen MLL/AF9.
3.2.2.17. Monitorování pacienta č. 17
U pacienta byl detekován fúzní gen MLL/ENL ve věku 39 let v době záchytu
onemocnění. Pacient byl diagnostikován jako AML M0 dle FAB klasifikace. Tento pacient podstoupil dvě allogenní transplantace. První transplantace krvetvorných buněk od HLA
identického bratra byla provedena po 2. cyklu konsolidační chemoterapie. Po zaznamenání
molekulárního relapsu 10 měsíců poté bylo přistoupeno ke druhé transplantaci, v tomto 52
případě od příbuzného dárce. Nyní je pacient v remisi onemocnění a dochází k pravidelným kontrolám (graf 15).
Exprese MLL/ENL 30%
I
Naměřené hodnoty
25% 20%
1.K
15%
2.K
1.alloT
2.alloT
1.RI
I... indukce
K… konsolidace RI… reindukce
10%
alloT...
transplantace PBSC
5%
1.9.2005
1.8.2005
1.7.2005
1.6.2005
1.5.2005
1.4.2005
1.3.2005
1.2.2005
1.1.2005
1.12.2004
1.11.2004
1.9.2004
1.10.2004
1.8.2004
1.7.2004
1.6.2004
1.5.2004
1.4.2004
1.3.2004
0%
Datum odběru
Graf 15: Dlouhodobé monitorování pacienta č. 17 s AML M0, u kterého byl detekován fúzní gen MLL/ENL.
3.3. Sekvenování
K sekvenování byla použita dideoxyterminační metoda. Spočívá v amplifikaci
sledovaného úseku pomocí jednoho oligonukleotidového primeru v přítomnosti fluorescenčně značených terminačních dideoxynukleotidů, které začleněním do DNA řetězce zastaví jeho další prodlužování.
Sekvenace byla provedena u pacientů s pozitivní expresí fúzních genů s genem MLL
při záchytu onemocnění, aby se ověril identifikovaný typ přestavby a mohla se nastavit
pacient specifická metoda RQ RT-PCR pro sledování zbytkové choroby. Výsledky sekvenace jsou uvedeny v příloze 3, obr. 23 – 25.
53
4. DISKUZE
Molekulární diagnostika, která je založena na detekci molekulárních markerů
jednotlivých onemocnění, se stala nedílnou součástí vyšetření hematologických malignit. Řada těchto markerů má kromě diagnostického i význam prognostický, proto molekulární
vyšetření přispívají k upřesnění diagnózy, k volbě léčebné strategie a podávají informace o průběhu a vývoji onemocnění.
AML jsou heterogenní skupinou onemocnění, vznikající maligní transformací
kmenových hematopoetických buněk a mají maximum incidence u dospělých (Wingo aj.,
1995). Sestávají z řady podskupin s různým klinickým i laboratorním nálezem, prognózou a odpovědí na terapii. Fúzní geny, které jsou výsledkem chromozomálních abnormalit
vyskytujících se u některých subtypů leukémií, lze využít jako molekulární markery. Ve zhruba 30% všech případů AML je možné molekulární marker identifikovat (Giles aj., 2002).
Cílem mé diplomové práce byla detekce fúzních genů a sledování minimální zbytkové
choroby u pacientů s AML. Ve své diplomové práci jsem se zaměřila na fúzní geny PML/RARα, AML1/ETO, CBFβ/MYH11 a fúzní geny s genem MLL.
Celkový soubor nemocných, u kterých byl nalezen fúzní gen, obsahuje 26 pacientů.
Vyšetření pacientů pomocí molekulárních metod zahrnovalo expresní analýzu fúzních
transkriptů (RT-PCR) a kinetické sledování amplifikace v reálném čase (RQ RT-PCR). V případě fúzních genů s genem MLL bylo přistoupeno k podrobnější charakterizaci sekvenací.
4.1. Detekce fúzního genu PML/RARα
Typickým molekulárním markerem APL je u většiny pacientů přítomnost fúzního
genu PML/RARα, který vzniká chromozomální translokací t(15;17), postihující gen RARα na chromozomu 17 (Borrow aj., 1992). Zároveň je však přítomnost fúzního genu PML/RARα dobrým prognostickým faktorem, proto je zásadní pro život pacientů s APL rychlé stanovení fúzního genu PML/RARα a rychlé zahájení terapie, jež spočívá v aplikaci ATRA v kombinaci s chemoterapií (Lo Coco aj., 1998).
Pro prokázání fúzního genu PML/RARα byly užívány kombinace primerů, které
zachytí všechny varianty tohoto fúzního genu. Z tohoto důvodu byla k ověření exprese
54
fúzního genu PML/RARα u pacientů s podezřením na diagnózu APL použita metoda RT-PCR, založená na rychlé jednokolové identifikaci transkriptů ve dvou různých PCR s odlišnými páry primerů pro jednotlivé varianty fúzního genu PML/RARα (Tobal aj., 1998).
Touto jednokolovou RT-PCR byla detekována 3x krátká varianta a 6x dlouhá varianta
fúzního genu PML/RARα.
4.2. Detekce fúzního genu AML1/ETO a CBFβ/MYH11
Translokace t(8;21)(q22;q22) byla poprvé popsána v roce 1973 a nachází se primárně
u de novo AML subtypu M2. Při této translokaci dochází k fúzi genu AML1 na chromozomu
21 s genem ETO na chromozomu 8. AML1/ETO fúzní transkripty jsou zjistitelné RT-PCR metodou prakticky ve všech případech AML s pozitivní t(8;21). Převládají při ní PCR produkty konstantní velikosti, odpovídající fúzi AML1 exonu 5 s ETO exonem 2.
AML1/ETO fúzní transkripty nacházíme také u pacientů s komplexním karyotypem (van Dongen aj., 1999). Pericentrická
inverze
chromozomu
16
inv(16)(p13;q22)
a
translokace
t(16;16)(p13;q22) jsou spojeny s výskytem fúzního genu CBFβ/MYH11, který je nejčastěji
přítomný u AML subtypu M4Eo. Fúzní gen CBFβ/MYH11 vzniká fúzí genu CBFβ na chromozomu 16 s genem MYH11 na chromozomu 16 (Claxton aj., 1994). Bylo popsáno
10 odlišných CBFβ/MYH11 fúzních transkriptů. Nejčastěji (85%) se vyskytuje typ A fúzního genu CBFβ/MYH11. Další dva typy (D a E) reprezentují 5% případů a se zbývajícími typy se
setkáváme vzácně. CBFβ/MYH11 fúzní transkripty nalézáme i u dalších subtypů AML, zahrnující M4 bez abnormálních eosinofilů, M2 a M5 (van Dongen aj., 1999).
Přítomnost fúzního genu AML1/ETO a CBFβ/MYH11 znamená relativně dobrou
prognózu (van Dongen aj., 1999).
Při identifikaci fúzního genu AML1/ETO a CBFβ/MYH11 bylo vycházeno z práce
autorů van Dongen aj., 1999, ve které standardizovali RT-PCR analýzu 9 fúzních genů s častým výskytem u AL. Za tímto účelem zavedli metodu dvoukolové nested RT-PCR dosahující citlivosti 10-4 – 10-5, pro kterou navrhli a ověřili sady primerů a jejich kombinace pro externí a interní kolo PCR.
Metodou nested RT-PCR byl 8x zjištěn fúzní gen AML1/ETO a 3x fúzní gen
CBFβ/MYH11. Ve 2 případech byl prokázán typ A a v 1 případě typ D fúzního genu CBFβ/MYH11.
55
4.3. Detekce fúzních genů s genem MLL
Chromozomová změna 11q23 zahrnující přestavbu MLL genu, je častá u de novo
AML i u akutních lymfoidních leukémií (ALL) a u leukémií následujících po terapii
inhibitory topoizomerázy II (Andersson aj., 2001). Pacienti s MLL přestavbou mají špatnou prognózu, rozhodnutí o postupu léčby tedy vyžaduje přesnou detekci mutace.
MLL přestavby jsou značně heterogenní, zatím bylo identifikováno více než 30 MLL
fúzních partnerů (Ayton a Cleary, 2001). Zjištění konkrétního typu fúzního transkriptu MLL
u nemocných v době diagnózy umožňuje průkaz zbytkových buněk před transplantací, sledování odpovědi na léčbu a monitorování zbytkové choroby transplantovaných pacientů (van Dongen aj., 1999).
Bylo popsáno několik RT-PCR metod pro detekci chromozomálních přestaveb MLL
genu. Andersson aj., 2001 vyvinuli párovou multiplexovou metodu RT-PCR, umožňující
rychlou a přesnou detekci nejčastěji se vyskytujících MLL fúzních genů u dětských a dospělých AL. Pro zvýšení specifičnosti navrhli dvě sady primerů pro každý fúzní gen,
které byly použity paralelně ve dvou oddělených jednokolových multiplexových PCR. Za těchto podmínek byli schopni úspěšně amplifikovat a stanovit 6 klinicky závažných MLL
fúzních genů: MLL/AF4, MLL/AF6, MLL/AF9, MLL/AF10, MLL/ENL a MLL/ELL při jedné analýze. Vzhledem k těmto okolnostem byla metoda multiplexové RT-PCR zvolena k detekci MLL fúzních transkriptů.
Přestavby MLL genu byly nalezeny u 6 pacientů. Jednalo se: 3x o fúzní transkript
MLL u nemocných s translokací MLL na chromozom 6q27, 2x o fúzní transkript MLL/AF9
u nemocných s translokací MLL na chromozom 9p22 a 1x o fúzní transkript MLL/ENL u pacienta s translokací MLL na chromozom 19p13.3.
4.4. Minimální zbytková choroba
Jako minimální zbytkovou chorobu označujeme subklinickou úroveň nemoci, kdy
maligní buňky již nejsou běžnými cytologickými metodami detekovatelné a jejich zastoupení
v BM je menší než 5%. I pod touto hladinou však přežívají a mohou způsobit budoucí relaps.
Postupy založené na PCR, schopné odhalit jednu maligní buňku až v milionu buněk zdravých, jsou výborným nástrojem pro monitorování průběhu reziduální leukémie, jejíž stupeň má významný vliv pro prognózu nemocného. Ukazuje se totiž, že pacienti s vyšší hladinou
zbytkové choroby na konci indukční terapie mají signifikantně vyšší riziko relapsu onemocnění (Trka aj., 1999).
56
V současnosti je nejčastěji používanou metodou pro detekci zbytkové choroby
na molekulární úrovni RQ RT-PCR. V roce 1999 se 25 univerzitních laboratoří z 10
evropských zemí zapojilo do EAC programu. Jejich cílem byla standardizace a ověření kontroly kvality RQ RT-PCR analýzy u nejčastěji se vyskytujících transkriptů fúzních genů u leukémií. Pro tento záměr vybrali 3 kontrolní geny: ABL, B2M a GUS. Během testování
zjistili, že nejvhodnější pro leukemické studie je kontrolní gen ABL, jelikož jeho exprese
není signifikantně rozdílná u zdravých i nemocných pacientů. Při designování sad primerů a prób vycházeli z práce autorů van Dongen aj., 1999. Provedli velké množství analýz RNA vzorků leukemických pacientů, které ve výsledku umožnily validaci EAC sad primerů a prób (Gabert aj., 2003).
Mapování dynamiky zbytkové choroby významně přispívá k hodnocení průběhu léčby
– dává možnost předvídat relaps onemocnění a kontrolovat navození remise onemocnění. Stanovení zbytkové choroby má mimořádný význam též při transplantační terapii. Zbytkovou chorobu je podle literatury vhodné detekovat z odběrů BM nebo PB.
4.4.1. Sledování zbytkové choroby u fúzního genu PML/RARα
Při monitorování zbytkové choroby u fúzního genu PML/RARα byl kladen důraz
na dostatečnou citlivost testovací metody, zatímco při záchytu onemocnění tohoto fúzního genu to bylo rychlé a přesné stanovení diagnózy.
Tobal aj., 1998 vyvinuli vysoce senzitivní metodu dvoukolové nested RT-PCR
verifikované pro jednotlivé varianty fúzního genu PML/RARα, která umožňuje zachytit 2 aberantní buňky exprimující fúzní gen PML/RARα mezi 106 zdravými leukocyty.
Zbytková choroba u fúzního genu PML/RARα byla sledována u 9 pacientů. Z této
skupiny monitorovaných pacientů došlo u 7 pacientů k navození remise onemocnění. 2 pacienti zemřeli krátce po zahájení terapie. Molekulární relaps nebyl zaznamenán.
4.4.2. Sledování zbytkové choroby u fúzního genu AML1/ETO, CBFβ/MYH11 a fúzních genů s genem MLL
Pro kvantitativní vyšetření exprese fúzních genů AML1/ETO a CBFβ/MYH11 byla
použita metoda RQ RT-PCR. Podmínky pro detekci těchto fúzních genů vychází z pokynů
programu EAC (Gabert aj., 2003). Do PCR je přidávána specifická TaqMan fluorescenční
57
sonda, která je značena dvěma fluorochromy. Výsledkem vyšetření je relativní procentuální exprese příslušného fúzního genu vzhledem k referenčnímu genu ABL.
Jelikož MLL gen fúzuje s více než 30 fúzními partnery, nebylo možné
pro kvantitativní detekci fúzních genů s genem MLL použít univerzální protokol. Proto bylo
v případě pacientů s detekovaným MLL fúzním genem přistoupeno k designování vlastních podmínek pro RQ RT-PCR detekci transkriptů tohoto fúzního genu, které byly získány sekvenováním.
Minimální zbytková choroba byla metodou RQ RT-PCR monitorována u 17 pacientů.
V 8 případech byl sledován fúzní gen AML1/ETO, ve 3 případech fúzní gen CBFβ/MYH11 a v 6 případech fúzní geny s genem MLL. Dva pacienti (pacient č. 14 a pacientka č. 15) zemřeli na komplikace krátce po zahájení indukční chemoterapie a nebyl u nich fúzní gen dále kvantifikován.
U 15 pacientů, kteří byli dlouhodobě monitorováni byl molekulární relaps
zaznamenán u 8 pacientů (pacient č. 1, č. 2, č. 3, č. 5, a pacientka č. 4, č. 9, č. 10, č. 16), z nichž u 3 pacientů (pacient č. 1 a pacientka č. 9, č. 16) byl molekulární relaps zaznamenán
2x a u jednoho pacienta (pacient č. 2) 3x. Z této skupiny sledovaných pacientů zemřeli 2 pacienti (pacient č. 1, č. 2) na progresi základního onemocnění. U pacientky č. 9 došlo k úmrtí
na infekční komplikace. Pacientka č. 16 zemřela na komplikace spojené s podávanou terapií. 6 pacientů (pacient č. 12, č. 17 a pacientka č. 8, č. 10, č. 13, č. 16) podstoupilo allogenní
transplantaci krvetvorných buněk. V současnosti je 10 pacientů ( pacient č. 3, č. 6, č. 7, č. 12, č. 17 a pacientka č. 4, č. 8, č. 10, č. 11, č. 13) v remisi onemocnění a dochází k pravidelným
kontrolám. U pacienta č. 5 došlo v nedávné době k molekulárnímu relapsu, po kterém byla nasazena indukční terapie mylotargem a monitoruje se jaká na ni bude odpověď.
Z výsledků diplomové práce výplývá, že dlouhodobé sledování minimální zbytkové
choroby u pacientů s AML pomocí kvantifikace exprese fúzních genů (RQ RT-PCR) je
proveditelné. Lze předpovědět cytogenetický a hematologický relaps. Molekulární relaps je
možné pravděpodobně ovlivnit chemoterapií. Pro potvrzení těchto závěrů by bylo potřeba většího množství dat a delšího sledování pacientů. Naléhavou nutností zůstává vytvoření standardizovaných léčebných protokolů pro detekci minimální zbytkové choroby.
58
5. ZÁVĚR
Akutní myeloidní leukémie (AML) představují skupinu maligních hematologických
onemocnění, sestávající z řady podskupin s různým klinickým i laboratorním nálezem, prognózou a odpovědí na terapii. Fúzní geny, které jsou výsledkem chromozomálních
abnormalit zodpovědných za vznik některých subtypů leukémií, jsou označovány jako molekulární markery. Tyto diagnosticky významné geny se vyskytují přibližně u 30%
pacientů s AML a jsou vhodné pro dlouhodobé sledování minimální zbytkové choroby, tedy populace leukemických buněk, která již není detekovatelná morfologicky. V současnosti je
nejčastěji používanou metodou pro detekci zbytkové choroby u leukémií na molekulární
úrovni kvantitativní „real-time“ RT-PCR (RQ RT-PCR). Zbytkové onemocnění je určováno na základě detekce a následné kvantifikace exprese molekulárního markeru AML.
Pro detekci fúzních genů u AML pacientů jsem používala RNA izolovanou
z leukocytů BM nebo PB, kterou jsem amplifikovala pomocí RT-PCR metod. Zbytkovou chorobu jsem u pacientů s AML monitorovala pomocí metody RQ RT-PCR. U fúzních genů s genem MLL jsem provedla sekvenaci.
Fúzní gen jsem identifikovala u 26 dospělých pacientů s AML. Jednalo se : 9x o fúzní
gen PML/RARα, 8x o fúzní transkript AML1/ETO, 3x o fúzní gen CBFβ/MYH11 a 6x
o MLL fúzní transkripty. U 15 pacientů , u kterých byla dlouhodobě monitorována zbytková
choroba metodou RQ RT-PCR, jsem v 8 případech zaznamenala molekulární relaps. Z této skupiny sledovaných pacientů je nyní 10 pacientů v remisi onemocnění.
Z výsledků diplomové práce je zřejmé, že na základě monitorování dynamiky
zbytkového onemocnění u jednotlivých pacientů je možné předpovědět riziko relapsu a zahájit záchrannou léčbu.
59
6. SUMMARY
Monitoring of minimal residual disease in patients with acute myeloid leukemia Diploma thesis
Acute myeloid leukemias (AML) are heterogenous group of malignant hematological
disorders, consisting of a number of subgroups with various clinical and laboratory findings, prognosis and response to a therapy. Fusion
genes, they originate in chromosomal
abnormalities responsible for the development of some leukemia subtypes, are called
molecular markers suitable for the long-term monitoring of minimal residual disease
– the leukemic population undetectable by morphologic methods. Currently, the most frequent method used for the detection of residual disease in leukemias is „real-time“ quantitative RT-PCR (RQ RT-PCR). Residual disease is determined based on quantification of AML molecular marker expression.
I used RNA isolated from BM or PB leukocytes for the detection of fusion genes
in AML patients. RNA was amplified by RT-PCR methods. I used RQ RT-PCR method for the long-term monitoring of minimal residual disease in patients with AML. Fusion genes including MLL gene were sequenced.
I identified fusion gene in 26 adult AML patients. It was: 9x fusion gene PML/RARα,
8x fusion transcript AML1/ETO, 3x fusion gene CBFβ/MYH11 and 6x MLL fusion transcripts. In 15 AML patients, which were in the long-term monitoring of residual disease by RQ RT-PCR method, I detected molecular relaps in 8 cases. 10 patietns of this group in the long-term monitoring achieved remission after treatment.
Based on the results of this diploma thesis, I can demostrate an effective using of RQ
RT-PCR method as a predictor of the molecular relaps and as the assesment tool for treatment options in individual patients.
60
7. LITERATURA
1. Andersson, A., M. Höglund, B. Johansson, C. Lassen, R. Billström, S. Garwicz, P.G. Nilsson, F. Mitelman, and T. Fioretos. 2001. Paired multiplex reverse-transcriptase
polymerase chain reaction (PMRT-PCR) analysis as a rapid and accurate diagnostic tool for the detection of MLL fusion genes in hematologic malignancies. Leukemia 15: 1293-
1300.
2. Ayton, P.M., and M.L. Cleary.2001. Molecular mechanisms of leukemogenesis mediated by MLL fusion proteins. Oncogene 20: 5695-5707.
3. Beillard, E., N. Pallisgaard, V.H.J. van der Velden, W. Bi, R. Dee, E. van der Schoot,
E. Delabesse, E. Macintyre, E. Gottardi, G. Saglio, F. Watzinger, T. Lion, J.J.M. van Dongen, P. Hokland, and J. Gabert. 2003. Evaluation of candidate control genes for
diagnosis
and
residual
disease
detection
in
leukemic
patients
using
„real-time“ quantitative reverse-transcriptase polymerase chain reaction (RQ-PCR) – a Europe against cancer program. Leukemia 17/12: 2474-2486.
4. Birke, M., S. Schreiner, M.P. García-Cuéllar, K. Mahr, F. Titgemeyer, and R.K. Slany. 2002. The MT domain of the proto-oncoprotein MLL binds to CpG-containing
DNA and discriminates against metylation. Nucleid Acid. Res. 30: 958-965.
5. Borrow, J., A.D. Goddard, B. Gibbons, F. Katz, D. Swirsky, T. Fioretos, I. Dube, D.A. Winfield, J. Kingston, and A. Hagemeijer. 1992. Diagnosis of acute
promyelocytic leukaemia by RT-PCR: detection of PML-RARA and RARA-PML fusion transcripts. Br. J. Haematol. 82: 529-540.
6. Buonamici, S., E. Ottaviani, G. Visani, F. Bonifazi, M. Fiacchini, M. Baccarani, and G. Martinelli. 2004. Patterns of AML1-ETO transcript expression in patients
with acute myeloid leukemia and t(8;21) in complete hematologic remission. Haematologica 89/1: 103-105.
7. Butler, L.H., R. Slany, X. Cui, M.L. Cleary, and D.Y. Mason. 1997. The HRX protooncogene product is widely expressed in human tissues and localizes to nuclear structures. Blood 89/9: 3361-3370.
8. Campana, D. 2003. Determination of minimal residual disease in leukaemia patients. Br. J. Haematol. 121: 823-838.
9. Cimino, G., M.C. Rapanotti, T. Sprovieri, and L. Elia. 1998. ALL1 gene alterations in acute leukemia: biological and clinical aspects. Haematologica 83/4: 350-357.
61
10. Claxton, D.F., P. Liu, H.B. Hsu, P. Marlton, J. Hester, F. Collins, A.B. Deisseroth,
J.D. Rowley, and M.J. Siciliano. 1994. Detection of Fusion Transcripts Genereted
by the Inversion 16 Chromosome in Acute Myelogenous Leukemia. Blood 83/7: 1750-
1756.
11. Cui, X., I. De Vivo, R. Slany, A. Miyamoto, R. Firestein, and M.L. Cleary. 1998.
Association of SET domain and myotubularin-related proteins modulates growth control. Nat. Genet. 18/4: 331-337.
12. Černý, J., M. Trněný, and P. Klener. 2003. The significance of minimal residual
disease and methods of its detection in patients with hematological malignancies. Klin. onkologie 16/2: 41-48.
13. Drexler, H.G., H. Quentmeier, and R.A. MacLeod. 2004. Malignant hematopoietic cell lines: in vitro models for the study of MLL gene alterations. Leukemia: 18/2: 227-232.
14. Ernst, P., J. Wang, M. Huang, R.H. Goodman, and S.J. Kosmayer. 2001. MLL
and CREB bind cooperatively to the nuclear coactivator CREB-binding protein. Mol. Cell. Biol. 21: 2249-2258.
15. Faretta, M., L.D. Croce, and P.G. Pelicci. 2001. Effects of the acute myeloid leukemia: associated fusion proteins on nuclear architecture. Semin. Hemat. 38/1: 42-53.
16. Felix, C.A., M.R. Hosler, D.J. Slater, R.I. Parker, M. Masterson, J.A. Whitlock, T.R. Rebbeck, P.C. Nowell, and B.J. Lange. 1998. MLL genomic breakpoint distribution
within the breakpoint cluster region in de novo leukemia in children. J. Pediatr. Hematol. Oncol. 20/4: 299-308.
17. Gabert, J., E. Beillard, V.H.J. van der Velden, W. Bi, D. Grimwade, N. Pallisgaard,
G. Barbany, G. Cazzaniga, J.M. Cayuela, H. Cavé, F. Pane, J.L.E. Aerts, D. De Micheli, X. Thirion, V. Pradel, M. González, S. Viehmann, M. Malec, G. Saglio, and J.J.M. van Dongen. 2003. Standardization and quality control studies of „real-time“ quantitative reverse transcriptase polymerase chain reaction of fusion gene
transcripts for residual disease detection in leukemia – A Europe Against Cancer Program. Leukemia 17: 2318-2357.
18. Giles, F.J., A. Keating, A.H. Goldstone, I. Avivi, C.L. Willman, and H.M. Kantarjian. 2002. Acute Myeloid Leukemia. Hematology (Am. Soc. Hematol. Educ.
Program): 73-110.
19. Ginzinger, D.G. 2002. Gene quantification using real-time quantitative PCR: An emerging technology hits the mainstream. Exp. Hematol. 30: 503-512.
62
20. Grimwade, D., K. Howe, S. Langabeer, L. Davies, F. Oliver, H. Walker, D. Swirsky,
K. Wheatley, A. Goldstone, A. Burnett, and E. Solomon. 1996. Establishing
the presence of the t(15;17) in suspected acute promyelocytic leukaemia: cytogenetic,
molecular and PML immunofluorescence assessment of patients entered into the M.R.C. ATRA trial. Br. J. Haematol. 94: 557-573.
21. Grimwade, D. 1999. The Pathogenesis of acute promyelocytic leukemia: evaluation
of the role of molecular diagnosis and monitoring in the management of the disease. Br. J. Haematol. 106: 591-613.
22. Gu, Y., T. Nakamura, H. Adler, R. Prasad, O. Canaani, G. Cimino, C.M. Croce,
and E. Canaani. 1992. The t(4;11) chromosome translocation of human acute leukemias
fuses the ALL-1 gene, related to Drosophila trithorax, to the AF-4 gene. Cell 71/4: 701708.
23. Hoffbrand, A.V., and J.E. Pettit. 2001. Color Atlas of Clinical Hematology, Third edition, Mosby.
24. Hsieh, J.J., P. Ernst, H. Erdjument-Bromage, P. Tempst, and S.J. Korsmeyer. 2003. Proteolytic cleavage of MLL generates a complex of N– and C–terminal fragments that confers protein stability and subnuclear localization. Mol. Cell. Biol. 23/1: 186-194.
25. Kadkol, S.S., A. Bruno, C. Dodge, V. Lindgren, and F. Ravandi. 2004. Comprehensive Analysis of CBFβ-MYH11 Fusion Transcripts in Acute Myeloid Leukemia by RT-PCR
Analysis. J. Mol. Diagn. 6/1: 22-27.
26. Krahulcová, E., M. Matýšková, and M. Penka. 1994. Hematologie. IDVPZ Brno: 40-43.
27. Klener, P. 2003. Hematologie, Vnitřní lékařství. Svazek VIII. Galén: 54.
28. Kundu, M., A. Chen, S. Anderson, M. Kirby, L. Xu, L.H. Castilla, D. Bodine, and P. P. Liu. 2002. Role of Cbfb in hematopoiesis and perturbations resulting from expression
of the leukemogenic fusion gene Cbfb-MYH11. Blood 100/7: 2249-2456.
29. Lawrence, H. J., and C. Largman. 1992. Homeobox genes in normal hematopoiesis and leukemia. Blood 80/10: 2445-2453.
30. Lexová, S., A. Buliková, E. Krahulcová, L. Bourková, and M. Jarošová. 2000. Hematologie pro zdravotní laboranty 1. díl. IDVPZ Brno: 92-93.
31. Liu Yin, J.A. 2002. Minimal residual disease in acute myeloid leukaemia. Best Pract. Res. Clin. Haematol. 15/1: 119-135.
32. Lo Coco, F., C. Nervi, G. Avvisati, and F. Mandelli. 1998. Acute promyelocytic leukemia: a curable disease. Leukemia 12: 1866-1880.
63
33. Lo Coco, F., M. Breccia, and D. Diverio. 2003. The importance of molecular monitoring in acute promyelocytic leukaemia. Best Pract. Res. Clin. Haematol.: 16/3: 503-520.
34. Look, A.T. 1997. Oncogenic transcription factors in the human acute leukemias. Science 278: 1059-1064.
35. Marcucci, G., K. Mrozek, and C.D. Bloomfield. 2005. Molecular heterogenity and prognostic biomarkers in adults with acute myeloid leukemia and normal cytogenetics. Curr. Opin. Hematol. 12/1: 68-75.
36. Mayer, J. 1999. Jaká je optimální terapie mladších nemocných s akutní myeloidní leukémií? Klin. onkologie 12/3: 82-90.
37. Mayer, J., and J. Starý. 2002. Leukemie. Grada Publishing: 96, 100-101.
38. Melnick, A., and J.D. Licht. 1999. Deconstructing a disease: RARα, its fusion partners,
and their role in the pathogenesis of acute promyelocytic leukemia. Blood 93/10: 3167-
3215.
39. Michaud, J., H.S. Scott, and R. Escher. 2003. AML1 Interconnected Pathways of Leukemogenesis. Cancer Invest. 21/1: 105-136.
40. Michálek, J., and J. Šmarda. 2000. Detection of minimal residual disease in acute myeloid leukemia. Scr. Med. 73/4: 223-228.
41. Milne, T.A., S.D. Briggs, H.W. Brock, M.E. Martin, D. Gibbs, C.D. Allis, and J.L. Hess. 2002. MLL targets SET domain methyltransferase activity to Hox gene promoters.
Mol. Cell 10/5: 1107-1117.
42. Naeim, F. 2001. Atlas of Bone Marrow and Blood Patology. Philadelphia Saunders.
43. Pacholíková, J., D. Dvořáková, and J. Mayer. 2002a. Molekulární diagnostika
hematoonkologických onemocnění založená na detekci fúzních genů. XXVI. brněnské onkologické dny, Brno.
44. Pacholíková, J., D. Dvořáková, Y. Brychtová, M. Doubek, M. Protivánková,
and J. Mayer. 2002b. Možnosti a úskalí diagnostiky akutní promyelocytární leukémie na molekulární úrovni. Kongres MEFA. Brno.
45. Priglová, M., and J. Kınig. 2002. Kvantitativní PCR (Q-PCR). Zprávy CEM 11/2: 8286.
46. Roumier, C., P. Fenaux, M. Lafage, M. Imbert, V. Eclache, and C. Preudhomme.
2003. New mechanisms of AML1 gene alteration in hematological malignancies. Leukemia 17: 9-16.
47. Schoch, C., S. Schnittger, W. Kern, M. Dugas, W. Hiddemann, and T. Haferlach.
2003. Acute myeloid leukemia with recurring chromosome abnormalities as defined 64
by the WHO-classification: incidence of subgroups, additional genetic abnormalities,
FAB subtypes and age distribution an unselected series of 1,897 patients with acute myeloid leukemia. Haematologica 88:351-352.
48. Slack, J.L., and M.E. Rusiniak. 2000. Current issues in the management of acute promyelocytic leukemia. Ann. Hematol. 79: 227-238.
49. Stone, R.M. 2002. Treatment of acute myeloid leukemia: state-of-the-art and future directions. Semin. Hematol. 39/3: 4-10.
50. Strout, M.P., G. Marcucci, M.A. Caligiuri, and C.D. Bloomfield. 1999. Core-binding factor (CBF) and MLL-associated primary acute myeloid leukemia: biology and clinical implications. Ann. Hematol. 78/6: 251-264.
51. Tkachuk, D.C., S. Kohler, and M.L. Cleary. 1992. Involvement of a homolog
of Drosophila trithorax by 11q23 chromosomal translocations in acute leukemias. Cell 71: 691-700.
52. Tobal, K., and J.A. Liu Yin. 1998. RT-PCR method with increased sensitivity shows
persistence of PML-RARA fusion transcripts in patiens in long-term remission of APL. Leukemia 12: 1349-1354.
53. Tobal, K., J. Newton, M. Macheta, J. Chang, G. Morgenstern, P.A.S. Evans, G. Morgan, G.S. Lucas, and J.A. Liu Yin. 2000. Molecular quantitation of minimal
residual disease in acute myeloid leukemia with t(8;21) can identify patients in durable remission and predict clinical relaps. Blood 95/3: 815-819.
54. Trka, J., J. Zuna, C. Haškovec, A. Brabencová, M. Kalinová, K. Mužíková, R. Paukertová, O. Hrušák, Z. Zemanová, K. Michalová, and J. Starý. 1999. Detection of BCR/ABL, MLL/AF4 and TEL/AML1 Hybrid Genes and Monitoring of Minimal Residual Disease in Paediatric Pacients with Acute Lymphoblastic Leukaemia. Čas. Lék. čes. 138/1: 12-17.
55. van der Velden, V.H.J., A. Hockhaus, G. Cazzaniga, T. Szczepanski, J. Gabert, and J.J.M. van Dongen. 2003. Detection of minimal residual disease in hematologic
malignancies by real-time quantitative PCR: principles, approaches, and laboratory aspects. Leukemia 17: 1013-1034.
56. van der Velden, V.H.J., N. Boeckx, M. Gonzalez, M. Malec, G. Barnaby, T. Lion, E. Gottardi, N. Pallisgaard, E. Beillard, W.C.J. Hop, P.G. Hoogeveen, J. Gabert, and J.J.M. van Dongen. 2004. Differential stability of control gene and fusion gene
trascripts over time may hamper accurate quantification of minimal residual disease – a study within the Europe Against Cancer Program. Leukemia 18: 884-886.
65
57. van Dongen, J.J.M., E.A. Macintyre, J.A. Gabert, E. Delabesse, V. Rossi, G. Saglio, E. Gottardi, A. Rambaldi, G. Dotti, F. Griesinger, A. Parreira, P. Gameiro,
M.González Diáz, M. Malec, A.W. Langerak, J.F. San Miguel, and A. Biondi. 1999. Standardized RT-PCR analysis of fusion gene transcripts from chromosome aberrations in acute leukemia for detection of minimal residual disease. Leukemia 13: 1901-1928.
58. Viehmann, S., A. Teigler-Schlegel, J. Bruch, C. Langebrake, D. Reinhardt, and J. Harbott. 2003. Monitoring of minimal residual disease (MRD) by real-time quantitative
reverse transcription PCR (RQ-RT-PCR) in childhood acute myeloid leukemia with AML1/ETO rearrangement. Leukemia 17: 1130-1136.
59. Wingo, P.A., T. Tong, and S. Bolden. 1995. Cancer statistics. CA Cancer J. Clin. 45/1: 8-30.
60. Zhong, S., P. Salomoni, and P.P. Pandolfi. 2000. The Transcriptional role of PML and the nuclear body. Nat. Cell Biol. 2: 85-90.
66
8. SEZNAM PŘÍLOH
Příloha 1: programy amplifikace a reverzní transkripce (3 strany)
Tab. 8: Program reverzní transkripce
Tab. 9: Program amplifikace jednokolové RT-PCR pro detekci fúzního genu PML/RARα
Tab. 10: Program amplifikace dvoukolové nested RT-PCR pro detekci fúzního genu AML1/ETO a CBFβ/MYH11
Tab.11: Program amplifikace multiplexové RT-PCR pro detekci fúzních genů s genem MLL
Tab. 12: Program amplifikace dvoukolové nested RT-PCR pro detekci fúzního genu PML/RARα při sledování zbytkové choroby
Tab. 13: Program RQ RT-PCR pro kvantitativní detekci fúzního genu AML1/ETO,
CBFβ/MYH11 a fúzních genů s genem MLL při sledování zbytkové choroby Tab. 14: Program amplifikace sekvenační reakce
Příloha 2: sekvence primerů a prób (4 strany)
Tab.15: Primery pro detekci sledování zbytkové choroby
fúzního genu PML/RARα při záchytu onemocnění a při
Tab. 16: Kombinace primerů pro detekci fúzního genu PML/RARα při záchytu onemocnění a při sledování zbytkové choroby
Tab. 17: Primery pro detekci fúzního genu AML1/ETO a CBFβ/MYH11 při záchytu onemocnění
Tab. 18: Primery pro detekci fúzních genů s genem MLL při záchytu onemocnění Tab. 19: Primery a próby pro RQ RT-PCR při sledování zbytkové choroby
Příloha 3: sekvenování (4 strany)
Tab. 20: Množství templátové DNA v sekvenační reakci v závislosti na délce fragmentu Obr. 23: Sekvence fúzního genu MLL/AF6 Obr. 24: Sekvence fúzního genu MLL/AF9
Obr. 25: Sekvence fúzního genu MLL/ENL
67
Příloha 1: programy amplifikace a reverzní transkripce
Krok
Teplota
Čas
1.
45˚C
15 min
3.
-20˚C
Ihned
Počet cyklů
Teplota
Čas
1x aktivační krok
95˚C
10 min
2.
99˚C
Tab. 8: Program reverzní transkripce.
40x 1x konečná extenze
5 min
94˚C
45 s
72˚C
1 min
58˚C
72˚C
45 s
5 min
Tab. 9: Program amplifikace jednokolové RT-PCR pro detekci fúzního genu PML/RARα.
Počet cyklů
Teplota
Čas
1x aktivační krok
95˚C
10 min
35x 1x konečná extenze
94˚C
30 s
72˚C
60 s
65˚C
72˚C
60 s
7 min
Tab. 10: Program amplifikace dvoukolové nested RT-PCR pro detekci fúzního genu AML1/ETO a CBFβ/MYH11.
Příloha 1: (pokračování)
Počet cyklů
Teplota
Čas
1x aktivační krok
95˚C
10 min
35x 1x konečná extenze
95˚C
30 s
72˚C
60 s
60˚C
72˚C
30 s
7 min
Tab. 11: Program amplifikace multiplexové RT-PCR pro detekci fúzních genů s genem MLL.
Počet cyklů
Teplota
Čas
1x aktivační krok
95˚C
10 min
40x 1x konečná extenze
95˚C
50 s
72˚C
50 s
60˚C
72˚C
50 s
7 min
Tab. 12: Program amplifikace dvoukolové nested RT-PCR pro detekci fúzního genu PML/RARα při sledování zbytkové choroby.
Krok
Teplota
Čas
1.
95˚C
10 min
3.
60˚C
1 min
2. 50x
95˚C
15 s
Tab. 13: Program RQ RT-PCR pro kvantitativní detekci fúzního genu AML1/ETO, CBFβ/MYH11 a fúzních genů s genem MLL při sledování zbytkové choroby.
Příloha 1: (pokračování)
Počet cyklů
30x
Teplota
Čas
96°C
30 s
50°C
15 s
60°C
4 min
10°C
10 min
Tab. 14: Program amplifikace sekvenační reakce.
Příloha 2: sekvence primerů a prób
(F – přímý primer, R – zpětný primer)
Metoda Jednokolová RT-PCR Záchyt onemocnění
Primer
Sekvence 5΄ - 3΄
M2/F
AGT GTA CGC CTT CTC CAT CAA AG
R8/R
CAG AAC TGC TGC TCT GGG TCT CAA T
M4/F
AGC TGC TGG AGG CTG TGG ACG CGC GGT ACC
M4/F
AGC TGC TGG AGG CTG TGG ACG CGC GGT ACC
Dvoukolová nested
M1/F
Zbytková choroba
RAR/R
AGG GCT GGG CAC TAT CTC TTC
M2/F
AGT GTA CGC CTT CTC CAT CAA AG
RT-PCR/Externí kolo Dvoukolová nested
P2/F
Zbytková choroba
R8/R
RT-PCR/Interní kolo Kontrola
amplifikovatelnosti cDNA
FLT3-12R/F FLT3-R5/R
AGT CAG TGC CCG GGG CAC AC
TGT GCT GCA GCG CAT CCG CA
CAG AAC TGC TGC TCT GGG TCT CAA T
CTT TCA GCA TTT TGA CGG CAA CC
TGT CGA GCA GTA CTC TAA ACA TG
Tab. 15: Primery pro detekci fúzního genu PML/RARα při záchytu onemocnění a při sledování zbytkové choroby.
Metoda Jednokolová RT-PCR pro všechny varianty
Kombinace primerů M4 x R8
Jednokolová RT-PCR pro dlouhou a variabilní variantu
M2 x R8
Dvoukolová nested RT-PCR pro všechny varianty/Interní kolo
P2 x R8
Dvoukolová nested RT-PCR pro dlouhou a variabilní variantu/Interní kolo
M2 x R8
Dvoukolová nested RT-PCR pro všechny varianty/Externí kolo Dvoukolová nested RT-PCR pro dlouhou a variabilní variantu/Externí kolo
M4 x RAR M1 x RAR
Tab. 16: Kombinace primerů pro detekci fúzního genu PML/RARα při záchytu onemocnění a při sledování zbytkové choroby.
Příloha 2: (pokračování)
Metoda
Primer
Sekvence 5΄ - 3΄
Dvoukolová nested
AML1-A/F
CTA CCG CAG CCA TGA AGA ACC
Dvoukolová nested
AML1-C/F
ATG ACC TCA GGT TTG TCG GTC G
Dvoukolová nested
CBFβ-A/F
GCA GGC AAG GTA TAT TTG AAG G
Dvoukolová nested
CBFβ-C/F
GGG CTG TCT GGA GTT TGA TG
RT-PCR/Externí kolo RT-PCR/Interní kolo RT-PCR/Externí kolo RT-PCR/Interní kolo Kontrola
amplifikovatelnosti cDNA
ETO-B/R
ETO-D/R
MYH11-B2/R
AGA GGA AGG CCC ATT GCT GAA
TGA ACT GGT TCT TGG AGC TCC CT TCC TCT TCT CCT CAT TCT GCT C
MYH11-D2/R
CTT GAG CGC CTG CAT GTT
FLT3-R5/R
TGT CGA GCA GTA CTC TAA ACA TG
FLT3-12R/F
CTT TCA GCA TTT TGA CGG CAA CC
Tab. 17: Primery pro detekci fúzního genu AML1/ETO a CBFβ/MYH11 při záchytu
onemocnění.
Příloha 2: (pokračování)
Metoda
Primer
Sekvence 5΄ - 3΄
MLL-A/F
CCC AAA GAA AAG CAG TAG TGA
AF6-B2/R
TTC CCG ATC ATC TTT GTT C
AF4-B1/R
Multiplexová RT-PCR/ OUT – MIX MLL
AF9-B3/R
AF10-B4/R
ENL-B7/R
CGT ACC CCG ACT CCT CTA CT
MLL-C/F
CTC AGC CAC CTA CTA CAG GAC
AF6-D2/R
GAT AAC CCC TTC TTT TTC CTG
AF4-D1/R AF9-D3/R
AF10-D4/R
AF1O-D5/R ELL-D6/R
Kontrola
amplifikovatelnosti cDNA
CTG TTC TAT GCT GGC TGC TA
CTG GTT GAT CAT AGC GAA TC
ENL-B8/R
IN – MIX MLL
GAT TTG CTT TGC TTT ATT GG
AF10-B5/R ELL-B6/R
Multiplexová RT-PCR/
TTT GTA GGG AAA GGA AAC TTG
GCT TCC TTG AAA TCG GAT AG
GCC TGA CAC CTT GCT GTT
TTT GGT TTT GGG TTA CAG AAC AGC GAG CAA AGA TCA AAA TC
CCT GGA AAT TTG CAT TTG TAA TCT TCC AAG CGC TTC AAT
CCG ATG TTG GAG AGG TAG AA
ENL-D7/R
GGA CAA ACA CCA TCC AGT C
FLT3-12R/F
CTT TCA GCA TTT TGA CGG CAA CC
ENL-D8/R
FLT3-R5/R
GGC GCT GTT GTC ACT CTC
TGT CGA GCA GTA CTC TAA ACA TG
Tab. 18: Primery pro detekci fúzních genů s genem MLL při záchytu onemocnění.
Příloha 2: (pokračování)
Fúzní gen/
Referenční gen
Fúzní gen
AML1/ETO
Primer/ Próba
AML1/R
CAC CTA CCA CAG AGC CAT CAA A
AML1/ETO-Próba
AAC CTC GAA ATC GTA CTG AGA AGC ACT CCA
ETO/F
CBFβ/F Fúzní gen
CBFβ/MYH11
MLL/AF6
Fúzní gen MLL/AF9
Fúzní gen MLL/ENL
Referenční gen ABL
ATC CAC AGG TGA GTC TGG CAT T
CAT TAG CAC AAC AGG CCT TTG A
MYH11-1/R
AGG GCC CGC TTG GAC TT
MYH11-3/R
CTC TTT CTC CAG CGT CTG CTT AT
MYH11-2/R CBFβ/MYH11-Próba
Fúzní gen
Sekvence 5΄ - 3΄
CCT CGT TAA GCA TCC CTG TGA
TCG CGT GTC CTT CTC CGA GCC T
MLL/F
AGC CTC CAC CAC CAG AAT CA
MLL/AF6-Próba
AGA AAA AAG TGG CTC CCC GCC CAA
AF6/R
TTT CCA GCA GCT TTA TCT TGA AAA
MLL/F
AGC CTC CAC CAC CAG AAT CA
MLL/AF9-Próba
AGA AAA AAG TGG CTC CCC GCC CAA
AF9/R
GGT CTG GGA TGG TGT GAA GCT
MLL/F
TCT AAG CAA AAA ATT CCA GCA GAT G
MLL/ENL-Próba
ACG GTG CAC TTA AAG TCC ACT CTG GAT CCT G
ENL/R ABL/F
ABL/R
ABL-Próba
GGG CTT CTT GCG CAG TTG
TGG AGA TAA CAC TCT AAG CAT AAC TAA AGG T
GAT GTA GTT GCT TGG GAC CCA
CCA TTT TTG GTT TGG GCT TCA CAC CAT T
Tab. 19: Primery a próby pro RQ RT-PCR při sledování zbytkové choroby.
Příloha 3: sekvenování
Délka fragmentu DNA (bp)
Množství DNA (ng)
100 – 200
1–3
500 – 1000
5 – 20
200 – 500
1000 – 2000 >2000
3 – 10 10 – 40
40 – 1000
Tab. 20: Množství templátové DNA v sekvenační reakci v závislosti na délce fragmentu.
Příloha 3: (pokračování)
Obr. 23: Sekvence fúzního genu MLL/AF6. Na obrázku jsou znázorněny primery a próby použité ke kvantitativnímu stanovení fúzního genu MLL/AF6 u pacienta s expresí tohoto fúzního genu. Sekvence je vyobrazena v oblasti dvou možných zlomových míst.
Příloha 3: (pokračování)
Obr. 24: Sekvence fúzního genu MLL/AF9. Na obrázku jsou znázorněny primery a próby použité ke kvantitativnímu stanovení fúzního genu MLL/AF9 u pacienta s expresí tohoto fúzního genu. Sekvence je vyobrazena v oblasti dvou možných zlomových míst.
Příloha 3: (pokračování)
Obr. 25: Sekvence fúzního genu MLL/ENL. Na obrázku jsou znázorněny primery a próby použité ke kvantitativnímu stanovení fúzního genu MLL/ENL u pacienta s expresí tohoto fúzního genu. Sekvence je vyobrazena v oblasti zlomového místa.