Лейкозы и миелодиспластические синдромы с высокой экспрессией гена evi1: теоретические и клинические аспекты

ТОМ 5

НОМЕР 4

201 2

КЛИНИЧЕСКАЯ

ОНКО ГЕМАТОЛОГИЯ

КЛИНИКА, ДИАГНОСТИКА И ЛЕЧЕНИЕ МИЕЛОИДНЫХ ОПУХОЛЕЙ

Leukemias and myelodysplastic syndromes with high expression of EVI1 gene: theoretical and clinical aspects

N.N. Mamaev, N.V. Gorbunova, T.L. Gindina,

I.M. Barkhatov, N.N. Vainyunskaya, E.V. Morozova,

E.V. Kondakova, S.N. Bondarenko, O.A. Slesarchuk,

V.N. Vavilov, B.V. Afanasyev

SUMMARY

EVI1 gene overexpression was evidenced and analyzed in 27 patients (17 males, 10 females, mean age 34,3 ± 18,4 years) with acute myeloid leukemia (AML, n = 9), myelodysplastic syndromes (MDS, n = 3), chronic myeloid leukemia, resistant to tyrosine-kinase inhibitors (CML, n = 14), and Ph+ acute lymphoblastic leukemia (Ph+ ALL, n = 1). The higher levels of EVI1 gene expression (69,03 and 55,48 per 100 expressions of ABL gene) were diagnosed in patients with AML and Ph+ ALL, respectively. According to our data, the levels of EVI1 gene expressions ranged from 4,01 to 52,1 and from 10,36 to 69,03 per 100 expressions of ABL gene in patients with CML and AML-MDS, respectively. These pts. are characterized by different cytogenetic and molecular profiles, but EVI1 gene overexpression is not associated with such poor prognostic mutation of BCR/ABL gene as T3151. Despite allogeneic haematopoietic stem cell transplantation (HSCT) is considered to be a single curative approach in these patients, it was not successful in our study. It may be explained by late and unjustified alloHSCT at first remission. Probability of alloHSCT may be benefit in combination with such new therapeutic strategies as mTOR inhibitors, hypomethylating agents, and alemtuzumab.

Keywords: gene EVI1, acute myeloid leukemia, myelodys-plastic syndromes, chronic myeloid leukemia, allogeneic haematopoietic stem cell transplantation (alloHSCT).

R.M. Gorbachyeva Memorial Institute of Children Hematology and Transplantology, I.P. Pavlov State Medical University, St.-Petersburg

Контакты: nikmamaev524@gmail.com

Принято в печать: 1 октября 2012 г.

Лейкозы и миелодиспластические синдромы с высокой экспрессией гена EVI1: теоретические и клинические аспекты

Н.Н. Мамаев, Н.В. Горбунова, Т.Л. Гиндина, И.М. Бархатов,

Н.Н. Вайнюнская, Е.В. Морозова, Е.В. Кондакова, С.Н. Бондаренко,

О.А. Слесарчук, В.Н. Вавилов, Б.В. Афанасьев

_____________________РЕФЕРАТ___________________________

Наличие высокой экспрессии гена EVI1 было выявлено у 27 больных (17 мужчин, 10 женщин) в возрасте от 2 до 80 лет (средний возраст

34,3 + 18,4 года). У 9 из них был диагностирован острый миелоид-ный лейкоз (ОМЛ), у 3 — миелодиспластические синдромы (МДС), у 14 — хронический миелоидный лейкоз (ХМЛ), резистентный к терапии ингибиторами тирозинкиназ и у 1 — Ph+ острый лимфобластный лейкоз (Ph+ ОЛЛ). Наиболее высокий уровень экспрессии гена EVI1 был отмечен у больных ОМЛ и Ph+ ОЛЛ (69,03 и 55,48 на 100 экспрессий гена ABL соответственно). Согласно нашим данным, уровень экспрессии варьировал от 4,01 до 52,1 и от 10,36 до 69,03 на 100 экспрессий гена ABL в группах больных ХМЛ и ОМЛ/МДС соответственно. При лейкозах с высокой экспрессией гена EVI1 наблюдались различные цитогенетические и молекулярные профили клеток. Показано, что высокая экспрессия гена EVI1 не связана с наличием в клетках прогностически неблагоприятной мутации гена BCR/ABL — T315I. Несмотря на то что аллогенная трансплантация гемопоэтических стволовых клеток (аллоТГСК) считается оптимальным способом лечения этих больных, ее результаты в 11 наших наблюдениях оказались не столь обнадеживающими. Это можно объяснить неоправданной задержкой выполнения аллоТГСК, а также невозможностью ее проведения в первой ремиссии. В качестве альтернативы обсуждается возможность проведения аллоТГСК у больных с высокой экспрессией гена EVI1, в комбинации с блокаторами метаболического пути mTOR, гипометилирующими агентами и алемтузумабом.

Ключевые слова:

ген EVI1, острый миелоидный лейкоз, миелодиспластические синдромы, хронический миелолейкоз, аллоТГСК.

ВВЕДЕНИЕ

Исследования последних лет показали, что высокая экспрессия в неопластических клетках гена EVI1 (EVI1+) ассоциируется с резистентностью у больных острыми миелоидными лейкозоми (ОМЛ), миелодиспластическими синдромами (МДС), хроническим миелолейкозом (ХМЛ) и Ph-позитивным острым лимфобластным лейкозом (Ph+

ОЛЛ) к полихимиотерапии [1—5]. По данным литературы, аллогенная трансплантация гемопоэтических стволовых клеток (аллоТГСК), проведенная в первой ремиссии у этих больных, демонстрирует обнадеживающие результаты [6]. На начальных этапах разработки и решения проблемы резистентности представлялось, что этот феномен свойственен только острым лейкозам и МДС с повреждением локуса 3q26,

Институт детской гематологии и трансплантологии им. Р.М. Горбачевой ГБОУ ВПО СПбГМУ им. акад. И.П. Павлова, Санкт-Петербург

361

Н.Н. Мамаев и др.

где расположен ген EVI1 [3]. Вместе с тем недавние исследования показали, что повышенная экспрессия этого гена у 10—15 % больных имеет место и без повреждения данного локуса. В частности, выяснено, что повышенная экспрессия гена EVI1 у ряда больных острыми лейкозами и МДС связана с моносомией хромосомы 7 или перестройкой гена MLL [7, 8]. Из других цитогенетических нарушений при EVI1 + лейкозах следует упомянуть сложные перестройки хромосом: трисомию хромосомы 8, t(15;17) и некоторые другие. Напротив, у 21 % больных с лейкозами EVI1 + никаких хромосомных аберраций при стандартном цитогенетическом исследовании не выявляется [2]. Установлено, что варианты EVI1 + среди больных ХМЛ, резистентных к терапии ингибиторами тирозинкиназ (ИТК), встречаются достаточно часто, особенно на стадии бластного криза ХМЛ [4].

Механизмы этого молекулярного феномена начинают постепенно проясняться. В частности, установлено, что за повышение экспрессии гена EVI1 у больных с вовлеченным в перестройки геном MLL, ответственны такие эпигенетические механизмы, как метилирование гистонов Н3 и Н4 [9, 10]. Гены RUNX и ELK1 играют важную роль, регулируя экспрессию гена EVI1 в области его промотора [11]. Помимо этого интегрин а-6 (ITGA6) при лейкозах EVI1 + увеличивает резистентность опухолевых клеток к химиопрепаратам [12]. Стала очевидна связь гена EVI1 с ингибиторами PP2A фосфатазы (гены SET [13—16] и PTEN [2, 17, 18]).

Поскольку теоретическая и клиническая значимость этого феномена несомненна, в настоящем исследовании представлены данные о 27 больных с EVI1 + лейкозами и МДС. Обсуждены некоторые важные теоретические и практические аспекты проблемы.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Экспрессия в опухолевых клетках гена EVI1 была изучена у 190 больных. Определение уровня экспрессии гена EVI1 осуществляли с помощью количественной полимеразной

Таблица 1. Уровень экспрессии гена EVI1 у больных острыми миелоидными лейкозами и миелодиспластическими синдромами

Пациент

№ Возраст, пол EVI1 Кариотип

ОМЛ

1 13, Ж 69,03 46,XX

2 19, М 35,05 46,XY, t

3 19, Ж 30,37 46,XX, t

4 49, М 28,43 46,XY, t(3;3)(q21;q26), -5

5 2, Ж 16,49 46,XX, t

6 4, М 15,66 72-75,XY, inv(1)(p32;q11)x2, +2, +3x2, +4x2, del(5)(q13)x2, +6x2, +8, +del(8)(q11;q23), +10, +11, der(13)t(1;13)(q21;q34), del(13) (q11), +14, +15x2, +16, +17, +18, +19x2, +20x2,+21x2,+22

7 18, Ж 11,07 45,XX, inv(3)(q21;q26), -7

8 14, М 10,83 46,XY, t

9 21, М 10,36 82-83,X, -Y, del(1)(p22), t(8;21)(q22;q22), add(13)(q34), +mar1, +mar2, +mar3

M + m 25,26 + 6,3

МДС

10 39, Ж 34,17 46,XX, t

11 19, М 21,99 45,XY, -7

12 33, М 14,88 46,XY

M + m 23,7 + 5,6

Общее 24,66 + 4,6

цепной реакции в реальном времени [4], а полученные результаты рассчитывали на 100 экспрессий гена ABL. При этом у большинства обследованных больных ХМЛ методом прямого секвенирования определяли точечные мутации киназного домена гена BCR/ABL. Пороговыми значениями для диагностики EVI1+ ОМЛ/МДС и ХМЛ считали 10 и 4/100 экспрессий гена ABL соответственно. Цитогенетическое исследование проводили после краткосрочного (24 ч) культивирования клеток костного мозга. В приготовленных стандартным способом препаратах оценивали не менее 20 окрашенных G-методом метафазных пластинок. Идентификация хромосомных поломок осуществлялась в соответствии с требованиями последней версии Международной номенклатуры [19].

РЕЗУЛЬТАТЫ

У 27 из 190 обследованных больных экспрессия гена EVI1 была положительной (> 4/100 экспрессий гена ABL). У 21 (77,8 %) из 27 больных экспрессия EVI1 превышала выбранный для ОМЛ/МДС пороговый уровень 10/100 экспрессий гена ABL. Среди последних было 9 пациентов с ОМЛ, 3 — с МДС (табл. 1), 9 — с резистентными к ИТК вариантами ХМЛ и 1 больная с Ph+ ОЛЛ (табл. 2, рис. 1).

Больные были в возрасте от 2 до 80 лет (34,3 + 18,4 года). В группе ОМЛ/МДС возраст пациентов варьировал от 2 до 49 лет (20,83 + 13,6 года), а при ХМЛ/Ph+ ОЛЛ — от 20 до 80 лет (45,07 + 14,2 года). Цитогенетический анализ показал, что изменения локуса 3q26 имели место у 5 больных с различной патологией (пациенты № 2, 4, 7, 10 и 17), в т. ч. у больного с синдромом 8р11 (№ 2). У больной ОМЛ inv(3)(q21;q26) сочеталась с наличием в клетках моносомии хромосомы 7 (№ 7) (рис. 2).

Следует подчеркнуть, что у больных № 2 и 10 вовлечение ответственного за гиперэкспрессию гена EVI1 локуса 3q26 произошло в результате вариантных транслокаций t(2;3)(p22;q26) и t(3;21)(q26;q22). Что касается

Таблица 2. Уровень экспрессии гена EVI1 у больных хроническим миелолейкозом и Ph+ острым лимфобластным лейкозом

Пациент BCR/ABL

№ Возраст, пол EVI1 Кариотип Тип Мутации

13 80, Ж 52,10 46,XX, t(9;22)(q34;q11) — —

14 41, М 47,73 46,XY, t(9;22)(q34;q11) — —

15 45, М 40,97 46,XY, t(9;22)(q34;q11) — —

16 42, М 38,42 46,XY, -2, del(6)(q13;q21), -7, (9;22)(q34;q11), add(10)(q26), +20, +der(22), t(9;22) F317L, F359V

17 52, Ж 20,77 45,XX, t(3;3)(q21;q26), -7 p210/p190 —

18 50, Ж 16,22 46,XX, t(9;22)(q34;q11) — —

19 57, М 14,18 46,XY, t(9;22)(q34;q11) — —

20 33, М 11,89 46,XY, t(9;22)(q34;q11) — —

21 51, М 10,97 46,XY, t(9;22)(q34;q11) — —

22 49, М 9,66 46,XY, t(9;22)(q34;q11) p210 E355G, V299L, F317V

23 30, М 9,34 46,XY, t(9;22)(q34;q11) — —

24 52, М 5,20 46,XY, t(9;22)(q34;q11) p210 T315I

25 29, Ж 4,34 46,XX, inv(3)(q21;q26), t(9;22)(q34;q11) p210/p190 —

26 45, М 4,01 46,XY, t(9;22)(q34;q11) p210/p190 —

M + m 20,41 + 4,5

27 20, Ж* 55,48* — p190/p210 —

* Случай Ph+ ОЛЛ.

362

Клиническая онкогематология

Ген EVH при миелоидных опухолях

х

_0

X

_Q

с;

О

ю о с; и s Iг

80 -70 60 50 40 -30 20 10 0

EVI1

МДС

ОМЛ ХМЛ

Рис. 1. Частота EVI1+ лейкозов среди больных с миелодиспластически-ми синдромами, острыми миелоидными лейкозами и резистентным к терапии хроническим миелолейкозом

других больных, то у части из них в основе гиперэкспрессии гена EVI1 может лежать вовлечение в хромосомные перестройки локуса 11q23 (пациенты № 3 и 5) с находящимся в нем геном MLL или моносомия хромосомы 7 (№ 11 и 16). В то же время у 2 больных ОМЛ (№ 8 и 9) повышение экспрессии гена EVI1 было связано с транслокацией t(8;21) (q22;q22), что в доступной нам литературе пока не встречалось. У одного из детей (№ 6) высокая экспрессия гена EVI1 была отмечена на фоне высоко плоидного кариотипа. Напротив, у1 больного ОМЛ (№ 1), а также в случае редко встречающегося варианта МДС неклассифицированного (№ 12) никаких хромосомных изменений не выявлено.

Что касается гиперэкспрессии гена EVI1 у большинства больных ХМЛ, резистентных к терапии ИТК, теоретически она могла быть связана с применением этих препаратов. Однако, по литературным данным, это явление встречается и в отсутствие применения ИТК [5]. Поскольку группа больных с ХМЛ EVI1+ была цитогенетически однородной, она проанализирована более детально.

В результате было показано, что уровень экспрессии гена EVI1 у больных ХМЛ не зависел от продолжительности приема ИТК (рис. 3).

Кроме того, в данной работе высокая экспрессия гена EVI1 была отмечена только у 4 (11,7 %) из 34 больных с выявленными точечными мутациями киназного домена

о

о

од

од

5

5

ф

а.

с

U

т

л

х

ф

m

о

о.

40.00

35.00

30.00

25.00

20.00

15.00

10.00

5,00

0,00

0,00

• S •

0,50 1,00 1,50 2,00

Продолжительность наблюдения, годы

• •

2,50

Рис. 3. Зависимость экспрессии гена EVI1 от продолжительности приема ингибиторов тирозинкиназы

Нормальный

кариотип

СХП

t

inv

Вариант 3q26

Моносомия 7 t

t

Рис. 2. Частота лейкозов EVI1+ среди различных цитогенетических подвариантов острых миелоидных лейкозов, миелодиспластических синдромов и хронического миелолейкоза СХП — сложные хромосомные перестройки.

гена BCR/ABL (F317L, F359V и F359C), причем только в 1 из 8 случаев с прогностически неблагоприятной мутацией T315I (пациент № 24). Важной особенностью данного наблюдения было то, что помимо мутации T315I молекулярная петля содержала еще одно повреждение, что в определенной степени могло быть связано с длительным лечением иматинибом.

Поскольку оптимальным методом лечения лейкозов EVI1 + считается аллоТГСК в первой цитогенетической и молекулярно-биологической ремиссии аллогенная трансплантация костного мозга была выполнена 11 из 25 включенных в настоящее исследование больных с высокой экспрессией гена EVI1. Результаты аллоТГСК оказались неутешительными. Как видно из данных табл. 3, у большинства больных с аллоТГСК имели место рецидивы заболевания или отторжение трансплантата — 66,7 и 13,3 % соответственно.

ОБСУЖДЕНИЕ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, резистентные к химиотерапии лейкозы с высокой экспрессией гена EVI1 встречаются с разной частотой при всех основных цитогенетических вариантах ОМЛ [6]. Варианты с высокой экспрессией гена EVI1 наблюдаются с частотой 10—15 % при МДС, у 1/4 больных ХМЛ, резистентных к ИТК (см. рис. 3) и 40 % больных с бластным кризом ХМЛ, в т. ч. не получавших ИТК [4, 5].

В литературе встретилась только одна работа, в которой представлены отдаленные результаты аллоТГСК у 28 больных ОМЛ EVI1+, которым трансплантация была выполнена в первой полной ремиссии [6]. Показатели общей и безрецидивной 5-летней выживаемости в этой

Таблица 3. Результаты аллоТГСК у больных с высокой экспрессией гена

EVI1

Заболевание Больные с высокой экспрессией гена EVI1 и аллоТГСК

Число больных Ремиссия Отторжение Рецидив

ХМЛ* 6 1 2 3

ОМЛ 6 1 0 5

МДС 2 1 0 1

Ph+ ОЛЛ 1 0 0 1

* При ХМЛ порог экспрессии гена EVI1 равен 4/100 экспрессий гена ABL.

www.medprint.ru

363

Н.Н. Мамаев и др.

группе были статистически значимо выше (р = 0,05 и р = 0,001 соответственно) в сравнении с больными, получившими химиотерапию и аутоТГСК. При этом разницы в лейкоцитозе, типе ОМЛ и в цитогенетической характеристике лейкозов отмечено не было. В группе молодых пациентов показатели выживаемости были лучше. В свете этих данных результаты аллоТГСК у больных, включенных в настоящее исследование, несомненно, хуже, что частично может быть связано с более поздним выполнением трансплантации у '/3 пациентов (во второй и последующей ремиссиях или даже в рецидиве). В качестве одного из резервных средств усиления эффективности аллоТГСК при EVI1 + лейкозах и МДС может рассматриваться использование рапамицина (сиролимуса), обеспечивающего искусственное торможение активированного в условиях гиперэкспрессии гена EVI1 метаболического пути mTOR [17]. Кроме того, представляется целесообразным включение в качестве дополнительной терапии при аллоТГСК гипометилирующих препаратов, поскольку известно, что ген EVI1 принимает участие в метилировании промоторов многих генов [20]. Кроме того, повышение экспрессии гена EVI1, в свою очередь, связано с вовлечением в патологический процесс таких эпигенетических механизмов, как метилирование гистонов [9]. Наконец, наличие на клетках больных с лейкозами EVI1+ высокой экспрессии антигена CD52 дает надежду на успех лечения алемтузумабом [21]. Каким образом, все эти препараты будут комбинироваться с ТГСК, покажут ближайшие исследования, хотя времени для ожидания у клиницистов уже нет. Таким образом, выделение лейкозов EVI1+ из группы резистентных к стандартной химиотерапии больных ОМЛ/МДС и резистентных к ИТК больных ХМЛ имеет важное клиническое значение, поскольку отсрочка с выполнением аллоТГСК резко ухудшает прогноз.

ЛИТЕРАТУРА

1. Lugthart S., van Drunen E., van Norden Y. et al. High EVI1 levels predict adverse outcome in acute myeloid leukemia: prevalence of EVI1 overexpression and chromosome 3q26 abnormalities underestimated. Blood 2008; 111(8): 4329-37.

2. Lugthart S., Figueroa M.E., Bindels E. et al. Aberrant DNA hypermethyl-ation signature in acute myeloid leukemia directed by EVI1. Blood 2011; 117(1): 234-41.

3. Balgobind B.V., Lugthart S., Hollink I.H. et al. EVI1 overexpression in distinct subtypes of pediatric acute myeloid leukemia. Leukemia 2010; 24(5): 942-9.

4. Daghistani M., Marin D., Khorashad J.S. et al. EVI1 oncogene expression predicts treated with survival in chronic-phase CML patients resistant to imatinib treated with second-generation tyrosine kinase inhibitors. Blood 2010; 116(26): 6014-7.

5. Paquette R.L., NicolL J., Chalukya M. et al. Frequent EVI1 translocations in myeloid blast crisis CML that evolves through tyrosine kinase inhibitors. Cancer Genet. 2011; 204(4): 392-7.

6. Groschel S., Lugthart S., Schlenk R.F. et al. High EVI1 expression predicts outcome in younger adult patients with acute myeloid leukemia and is associated with distinct cytogenetic abnormalities J. Clin. Oncol. 2010; 28(12): 2101-7.

7. Stein S., Ott M.G., Schultze-Strasser S., Jauch A. et al. Genomic instability and myelodysplasia with monosomy 7 consequence to EVI1 activation after gene therapy for chronic granulomatous disease. Nat. Med. 2010; 16(2): 198-204.

8. Arai S., Yoshimi A, Shimabe M. et al. Evi-1 is a transcriptional target of MLL oncoproteins in hematopoietic stem cells. Blood 2011; 117(23): 6304-14.

9. Vazquez I., Maicas M., Crverf J. et al. Down-regulation of EVI1 is associated with epigenetic alterations and good prognosis in patients with acute myeloid leukemia. Haematologica 2011; 99(10): 1448-56.

10. Bindels E., Havermans M., Lugthart S. et al. EVI1 is critical for the pathogenesis of a subset of MLL-AF9 rearranged AMLs. Blood 2012, in press.

11. Maicas M., Vazquez I., Vicente C. et al. Functional characterization of the promoter region of the human EVI1 gene in acute myeloid leukemia: RUNX1 and ELK1 directly regulate its transcription. Oncogene 2012 Jun 11. doi: 10.1038/ onc.2012.222.

12. Yamakawa N., Kaneda K., Saito Y. et al. The Increased Expression of Integrin a6 (ITGA6) enhances drug resistance in EVI1high leukemia. PLoS ONE 2012; 7(1): e30706. doi: 10.1371/journal.pone.0030706.

13. Perrotti P., NevianiD. ReSETting PP2A tumour suppressor activity in blast crisis and imatinib-resistant chronic myelogenous leukaemia. Br. J. Cancer 2006; 95: 775-81.

14. Cristobal I., Blanco FJ., Garcia-Orti L. et al. SETBP1 overexpression in a novel leukemogenic mechanism that predicts adverse outcome in elderly patients with acute myeloid leukemia. Blood 2010; 115(3): 615-25.

15. Cristobal I., Garcia-Orti L., Cirauqui C. et al. PP2A impaired activity is a common event in acute myeloid leukemia and its activation by forskolin has a potent anti-leukemic effect. Leukemia 2011; 25(4): 606-14.

16. Cristobal I., Garcia-Orti L., Cirauqui C. et al. Overexpression of SET is a recurrent event associated with poor outcome and contributes to protein phosphatase 2A inhibition in acute myeloid leukemia. Haematologica 2012; 97(4): 543-50.

17. Yoshimi A, Goyama S., Watanabe-Okochi N. et al. Evi1 represses PTEN expression and activates PI3K/AKT/mTOR via interactions with polycomb proteins. Blood 2011; 117(13): 3617-28.

18. Yoshimi A, Kurokawa M. Evi1 forms a bridge between the epigenetic machinery and signaling pathways. Oncotarget 2011; 2(7): 575-86.

19. ISCN. In: An international system for human cytogenetic nomenclature. Ed. by F. Mitelman. Basel: S. Karger, 2005.

20. Ginder G.D. EV(I1)olution of AML DNA methylation. Blood 2011; 117(1): 4-5.

21. Saito Y., Nakahata S., Yamakawa N. et al. CD52 as a molecular target for immunotherapy to treat acute myeloid leukemia with high EVI1 expression. Leukemia 2011; 27: 921-31.

364

Клиническая онкогематология