Het genomische landschap van acute myeloïde leukemie wordt steeds verder blootgelegd. Het onderzoek van prof. dr. Hartmut Döhner (Universiteitsziekenhuis Ulm, Duitsland) droeg daaraan aanzienlijk bij, en daarom ontving hij de José Carreras Award tijdens het 19e congres van de European Hematology Association in Milaan. In zijn presentatie gaf Döhner een overzicht van recente en lopende genetische studies, en daaraan gerelateerde nieuwe ontwikkelingen in de kliniek.
Hoewel ongeveer 40-60% van de patiënten met acute myeloïde leukemie (AML) overleeft, blijft de prognose van AML vooral bij ouderen erg slecht. Kennis van de genetische afwijkingen die bijdragen aan de pathogenese van AML, kan helpen bij de ontwikkeling van nieuwe therapieën.
Mutatieprofiel
Döhner beschouwt een registratiestudie als een belangrijke tool om van de hele populatie gegevens over alle genetische afwijkingen te verzamelen– ofwel het genomische landschap – van AML. Daarom initieerden hij en zijn collega’s drie jaar geleden een registratiestudie die AML-patiënten van 18-92 jaar includeerde. Dat AML een zeer heterogene ziekte is, blijkt ook uit een recente studie van het Cancer Genome Atlas Research Network. De onderzoekers bepaalden de sequentie van het hele genoom of exoom (coderend gedeelte van het genoom) van 200 AML-patiënten.1 In totaal 23 genen, onderverdeeld in verschillende functionele categorieën, waren het vaakst gemuteerd. Nog eens 237 genen waren gemuteerd bij twee of meer patiënten. Bij de individuele patiënt draagt een complex samenspel van genetische afwijkingen bij aan de pathogenese van AML.
In een soortgelijke studie bepaalden Döhner en collega’s de sequentie van een set van 111 genen, geselecteerd op hun betrokkenheid bij de pathogenese van myeloproliferatieve aandoeningen, in een groep van 1.579 volwassen AML-patiënten. Ze identificeerden 4.031 mutaties, en 1.249 cytogenetische afwijkingen (afwijkingen aan chromosomen zoals deleties of translocaties). De meeste mutaties kwamen niet frequent voor, slechts vier genen waren gemuteerd bij meer dan 10% van de patiënten. Hoewel de mutaties veelal schijnbaar willekeurig voorkwamen, kwam een aantal mutaties vaak samen voor als comutaties, terwijl andere elkaar weer uitsloten. Door te zoeken naar interacties tussen gemuteerde genen, en deze te plaatsen in biologisch relevante pathways of patronen, hoopt Döhner interacties tussen genen te kunnen koppelen aan fenotype en uitkomst.
Mutatieprofielen kunnen ook nieuwe subgroepen van patiënten identificeren, zo bleek uit een andere studie van Döhners groep. De onderzoekers bepaalden daarbij de sequentie van het hele genoom of exoom van 165 AML-patiënten met een cytogenetische afwijking waarbij core binding factors (CBF) betrokken zijn. Patiënten met de afwijking inv(16) bleken een duidelijk verschillend mutatieprofiel te hebben, vergeleken met patiënten met de translocatie t(8;21), waarbij bijvoorbeeld vaker mutaties in epigenetische modulatoren voorkwamen. “Gebaseerd op deze resultaten zou ik voorspellen dat we deze twee subgroepen over een aantal jaren nogal verschillend zullen behandelen”, aldus Döhner.
Klonale evolutie
Niet alleen patiënten hebben verschillende mutatieprofielen, maar er bestaat ook klonale heterogeniteit tussen de leukemische cellen van één patiënt. In het proces van klonale evolutie blijft een subkloon van een klein aantal cellen met een afwijkend mutatieprofiel voortbestaan tijdens remissie, en kan dan later expanderen tot een recidief.
In een studie bij 53 AML-patiënten met een NPM1-mutatie waarbij gepaarde diagnose-recidiefmonsters met elkaar werden vergeleken, observeerden Döhner en collega’s vijf gevallen waarbij de NPM1-mutatie was verdwenen ten tijde van het recidief.2 In al die gevallen was een mutatie in de epigenetische modulator DNMT3A aanwezig, zowel bij diagnose als recidief. Dat wijst erop dat de DNMT3A-mutatie in een vroege kloon ontstond voordat de NPM1-mutatie opkwam, en dat de chemotherapie alleen de NPM1-kloon uitgeschakelde.
“De huidige gegevens ondersteunen een model waarbij mutaties in voornamelijk epigenetische modulatoren ontstaan in preleukemische stamcellen, terwijl bijvoorbeeld mutaties in signaaltransductiegenen zoals FLT3 en NRAS veel later ontstaan. Dat heeft belangrijke implicaties voor het ontwerp van moleculaire therapieën”, aldus Döhner. “Als minimal residual disease (MRD)-positiviteit van zulke preleukemische mutaties voorspellend is voor een recidief, zou dat een situatie kunnen zijn waarin een moleculaire therapie of mogelijk een immuuninterventie een recidief kan voorkomen.”
Klinische praktijk
Döhner werkt momenteel samen met anderen aan een revisie van de WHO-classificatie voor AML, die in 2015 zal verschijnen. Naar aanleiding van recent onderzoek verwacht hij onder meer een revisie van de moleculaire basis van de cytogenetische afwijking inv(3), beperking van AML met CEBPA-mutaties tot alleen de bi-allelische gevallen, en een nieuwe provisionele entiteit met RUNX1-mutaties. RUNX1-mutaties zijn geassocieerd met hogere leeftijd, mannelijk geslacht, en myeloproliferatieve aandoeningen. Patiënten met myelodysplastisch syndroom (MDS) en een RUNX1-mutatie ontwikkelen vaker AML. Döhner vraagt zich af of het nog steeds zinvol is om onderscheid te maken tussen MDS en AML op basis van morfologie, of dat men deze ziektebeelden moet benoemen als myeloïde neoplasie met RUNX1-mutatie of gecombineerde genotypes.
Genetische studies identificeerden een aantal genen waartegen therapie gericht kan worden, zoals kinases, epigenetische modulatoren en kernexporteiwitten. De tyrosinekinaseremmer dasatinib remt bijvoorbeeld zowel wild-type als gemuteerd cKIT, wat vaak voorkomt bij CBF-AML. Een combinatie van dasatinib en chemotherapie wordt momenteel onderzocht in fase 1- en 2-studies voor de behandeling van CBF-AML. Verschillende remmers van de kinase FLT3, bijvoorbeeld midostaurin, worden getest in klinische studies voor de behandeling van AML met activerende FLT3-mutaties. Twee gerandomiseerde studies toonden aan dat patiënten met een NPM1-mutatie profiteerden van behandeling met ATRA.
“Ik denk dat we nu een nieuw tijdperk betreden in de moleculaire genomics: next-generation sequencing zal binnenkort beschikbaar zijn als praktisch middel om het mutatieprofiel en de klonale architectuur van een AML te diagnosticeren, en op die manier een verfijning van de klinische praktijk mogelijk maken. Aan de horizon bevindt zich een aantal nieuwe middelen dat veelbelovend is voor toepassing in de kliniek”, aldus Döhner.
Referenties
1. Cancer Genome Atlas Research Network. N Engl J Med 2013;368:2059-74.
2. Krönke J, et al. Blood 2013;122:100-8.
Dr. A. Danen, wetenschapsjournalist
Commentaar prof. dr. B. Löwenberg, internist-hematoloog, Erasmus MC, Rotterdam
Tijdens het EHA-congres, juni jl. in Milaan, werd de José Carreras Award uitgereikt aan Hartmut Döhner vanwege zijn wetenschappelijke verdiensten inzake het moleculaire leukemieonderzoek. Het accent van het werk van de groep in Ulm, die sinds meer dan tien jaar onder leiding staat van Hartmut Döhner, ligt op de moleculaire karakterisering van acute myeloïde leukemie (AML) en de waarde van die moleculaire kenmerken voor de diagnostiek en therapie van AML-patiënten.
Bij de behandeling van AML is in de afgelopen jaren slechts mondjesmaat vooruitgang geboekt. De verwachting is dat inzicht in moleculaire kennis zal leiden tot de identificatie van therapeutische targets en van kritische signaalwegen in de cel, zodat nieuwe, krachtig werkende geneesmiddelen kunnen worden ontwikkeld. De meest bekende voorbeelden zijn de tyrosinekinaseremmers die inmiddels sinds enige jaren in klinisch onderzoek zijn bij KIT– en FLT3-gemuteerde AML-patiënten, maar waarvan tot op heden de klinische waarde overigens nog onduidelijk is.
Het belang van het onderzoek dat wordt uitgevoerd door Döhner c.s. komt ook tot uiting in sommige van de speerpunten van het leukemieonderzoek dat parallel in ons land wordt verricht en dat een vergelijkbare focus heeft. Zo worden binnen de HOVON AML-groep klinische studies uitgevoerd waarbij de moleculaire risicostatus wordt bepaald met state-of-the-art sequencingmethoden en minimal residual disease (MRD) dynamisch gemonitord met up-to-date flowcytometrie- and genomicstechnologieën.
De groep in Ulm verrichtte werk aan de prognostische waarde van diverse genmutaties van leukemiegenen, zoals RUNX1, IDH1, DNMT3, en cKIT. Een deel van dit werk hebben zij – Döhner refereerde hieraan in zijn voordracht bij de aanvaarding van de prijs- uitgevoerd in nauwe samenwerking met Amerikaanse (zoals uit het centrum in Columbus, Ohio) en Nederlandse hematologische onderzoekers (zoals uit het Erasmus MC, Rotterdam). Dit illustreert tegelijkertijd het groeiende belang van internationale samenwerking op dit terrein, waarbij stevig onderzoek veelal moet steunen op grote series van patiënten. Een voorbeeld van die samenwerking is het onderzoek naar de prognostische waarde van 3q-chromosoomafwijkingen en de betrokkenheid van het EVI1-oncogen dat samen met de collega’s van het Erasmus MC en in dit geval zelfs geïnspireerd vanuit Rotterdam, is uitgevoerd.
Het mooie onderzoek van de Duitse groep aan het gevoelig meten van MRD, gebaseerd op monitoring van NPM1– en DNMT3A-mutatietranscripten, is complementair aan het gevestigde onderzoeksprogramma over MRD dat aan het VU medisch centrum te Amsterdam wordt uitgevoerd en waarin flowcytometrische ontwikkelingen gericht op abnormale fenotypen en stamcelfenotypen centraal staan. De Duitse leukemiegroep AMLSG waaraan Döhner samen met zijn collega prof. dr. Arnold Ganser (Hannover, Duitsland) leiding geeft, zette de studie op, aangepast aan de verschillende genotypische subtypen die kunnen worden onderscheiden bij AML. Veel van deze subtypen kennen thans een eigen aparte studie.
In het leukemieveld bestaan talrijke intensieve interacties tussen de internationaal opererende wetenschappers waarin de Nederlandse hematologische onderzoeksgroepen binnen de diverse UMC’s een actieve en zichtbare plaats innemen.
Oncologie Up-to-date 2014 vol 5 nummer 5