Zijn alle oncogene mutaties die worden gezien in DNA geïsoleerd uit tumoren echt afkomstig uit de tumorcellen? Prof. dr. Carel van Noesel, hoogleraar Moleculaire pathologie en hematopatholoog in het Amsterdam UMC, besprak klonale hematopoëse en de consequenties hiervan voor het interpreteren van kankergerelateerde liquid biopsies en van beenmergdiagnostiek. Dr. Esther Korpershoek, KMBP in het Erasmus MC, Rotterdam, en Daan Vessies, promovendus in het Antoni van Leeuwenhoek, Amsterdam, bespraken vervolgens twee relevante casussen.
De gelijktijdige ontwikkeling op het gebied van sequencing, computertechnologie en bio-informatica hebben volgens Carel van Noesel geleid tot een bijna obsessieve drang om het hele tumorgenoomlandschap in kaart te brengen. “Dit drukt reeds jarenlang al het hypothesegedreven onderzoek opzij. Inmiddels beschikken we over honderdduizenden tumorgenomen, ook van zeldzame kankertypen, maar onze kennis over mutaties in normale cellen bleef relatief gering. Tot vijf jaar geleden was dat laatste nauwelijks een onderzoeksthema, mede omdat deze mutaties zo zeldzaam leken.” Toch was al in 1995 door Nederlandse onderzoekers aangetoond dat vrijwel iedereen drager is van één of meerdere circulerende B-celklonen met een (toch echt oncogene) t14,18-translocatie1, zonder daar overigens enige last van te hebben. Recent is duidelijk gemaakt dat aan zonlicht geëxposeerde huid behoorlijk veel mutaties bevat.2 Diverse studies hebben daarnaast leeftijdgerelateerde mutaties aangetoond in lever, endometrium en in bloedcellen gerelateerd aan klonale hematopoëse. In het Utrechtse Hubrecht Laboratorium slaagde men erin van adulte stamcellen (ASC’s) uit allerlei typen weefsels zogeheten organoïden te kweken, wat voldoende DNA-materiaal leverde om ASC-genomen te kunnen sequencen. Het bleek dat, hoewel de betreffende weefsels enorm kunnen variëren in kankerincidentie, zich in alle ASC’s jaarlijks zo’n veertig nieuwe mutaties opstapelen.3 “Een 50-jarige herbergt dus in elk ASC-genoom ongeveer 2.000 mutaties!”
De groep van Van Noesel evalueerde het ontstaan van mutaties in het exoom van individuele tetanusspecifieke B-geheugencellen van gezonde donoren. “Dat leverde tien tot dertig mutaties per B-celkloon op. Aangezien het exoom ongeveer 1% van het genoom vertegenwoordigt, komt dat ook neer op in totaal 2.000-3.000 mutaties per cel. Bovendien bleek er een correlatie tussen de frequenties van exoommutaties en mutaties in de immuunglobulinegenen van deze cellen.”4
Genetisch te onderscheiden subpopulaties
Als een myeloïde celkloon een mutatie herbergt die een overlevingsvoordeel oplevert, dan spreekt men van clonal hematopoiesis of indeterminate potential (CHIP), dus een subpopulatie in het bloed gekarakteriseerd door een gedeelde unieke mutatie. Het wordt gedefinieerd als een mutatie met een variant allele frequency (VAF) hoger dan 2%, in veelal leukemiegeassocieerde genen, maar zonder klinische aanwijzing voor hematologische neoplasie. Het risico op het ontwikkelen van een hematologische maligniteit (myelodysplasie, myeloproliferatieve neoplasieën, leukemie) is in dat geval ongeveer tien keer hoger dan gemiddeld. Van Noesel: “De normale hematopoëse blijkt voort te komen uit een vrij beperkt aantal stamcellen: op middelbare leeftijd bestaat het hele hematologische stamcelcompartiment uit maar 10.000-20.000 hematopoëtische stamcellen (HSC) en wordt CHIP gemakkelijker onderkend. Er ontstaat in een HSC ongeveer één mutatie per exoom per decade en als deze cellen gaan vermeerderen leidt dit tot genetisch mozaïcisme. Klonale overrepresentatie duidt op een selectievoordeel vanwege snellere vermeerdering, verhoogde overleving, differentiatieblokkade of het ontstaan van een soort stamcelfenotye. Mutaties in pluripotente stamcellen in het beenmerg manifesteren zich uiteindelijk in alle afstammingslijnen. Bij een 111-jarige vrouw wiens bloed negen jaar lang was bestudeerd, was 75% van de perifere bloedcellen afkomstig uit één enkele HSC met een mutatie in DNA(cytosine-5)-methyltransferase. De afstammelingen van de gemuteerde HSC hadden een duidelijke voorkeur om zich te ontwikkelen tot myeloïde in plaats van tot lymfoïde cellen.5 Was hier sprake van een soort ‘turbocel’ die er voor zorgt dat mensen op hoge leeftijd nog voldoende hematopoëse hebben?”
De prevalentie van klonale hematopoëse stijgt met de leeftijd. Bij 70 jaar is die 100 keer hoger dan van myelodysplasie en jaarlijks ontwikkelt 0,5-1% van mensen met CHIP-mutaties acute myeloïde leukemie.
CHIP in de klinische praktijk
Men kan, aldus Van Noesel, om velerlei redenen een liquid biopsy nemen: screening op ziekten, diagnostiek, bepalen van minimale restziekte na inductie of realtime monitoring van therapierespons of -resistentie. “CHIP kan de interpretaties van deze analyses lastig maken. Zelf testen wij liquid biopsies vooral in het kader van diagnostiek van solide tumoren. Daarin zijn de meeste CHIP-genen minder relevant, maar het panel bevat ook TP53 en KRAS, dus dan is het zaak na te gaan waar die mutaties vandaan komen. Een eenvoudige manier om dit op te helderen is door ook witte bloedcellen te analysen.”
Wat betekent dit verder voor de praktijk? “Wij testen regelmatig botbiopten met next generation sequencing (NGS) op mogelijk myelodysplastisch syndroom. Hoe te oordelen als je hierin laagfrequente CHIP-mutaties vindt? Wat moet je doen als de mensen verder geen klachten hebben? Moeten we de NGS-test routinematig gaan herhalen bij het vinden van een TP53- of U2AF1-mutatie, of bij het vinden van verschillende mutaties of een VAF hoger dan 20%? Is dat laatste het geval bij TP53, dan zou er sprake kunnen zijn van een kiembaanmutatie.”
Esther Korpershoek besprak een casus van een 66-jarige man met gemetastaseerd, matig gedifferentieerd adenocarcinoom van de oesofagus bij wie in de loop van het ziekteproces diverse weefselbiopten en liquid biopsies afgenomen. Korpershoek: “Bij de diagnose zaten in het celvrije DNA uit bloed twee verschillende TP53-mutates: R175H en V216M. Analyse van het leukocyten-DNA liet zien dat het bij de V216M-mutatie duidelijk ging om een CHIP.”
In een serie van 209 longkankerpatiënten uit de POPSTAR-studie vond Daan Vessies in het plasma van achttien patiënten 23 CHIP-kandidaatvarianten in kankerdrivergenen. “Uiteindelijk kon hiervan één worden bevestigd als CHIP: een uit leukocyten afkomstige KRAS-G12-mutant. De overige 22 werden geclassificeerd als variants of unknown source (VUSO). Die werden gezien in plasma, maar niet in tumorweefsel of leukocyten. Er kan dus sprake zijn van tumorheterogeniteit, uitzaaiingen, een tweede primaire tumor of eventueel fout-positieven.” Het aantal geanalyseerde patiënten is nog betrekkelijk klein, maar de conclusie lijkt gerechtvaardigd dat CHIP in kankerdrivergenen een vrij zeldzame aangelegenheid is.
Referenties
1.Limpens J, et al. Blood 1995;85:2528-6.
2. Martincorena I, et al. Science 2015;348:880-6.
3. Blokzijl F, et al. Nature 2016;538:260-4.
4. Slot LM, et al. Leukemia 2019;33:1219-30.
5. Van den Akker EB, et al. BioRxiv; doi: https://doi.org/10.1101/788752
Dr. Jan Hein van Dierendonck, wetenschapsjournalist
Oncologie Up-to-date 2020 vol 11 nummer 3
DEEL DIT ARTIKEL:
