Patiënten met acute megakaryoblastische leukemie (AMKL) kunnen op basis van genetische afwijkingen onderverdeeld worden in verschillende subgroepen, elk met een andere prognose. Dat blijkt uit een groot onderzoek bij 99 AMKL-patiënten, waaraan dr. Maarten Fornerod, databioloog, en prof. dr. Michel Zwaan, kinderarts-oncoloog en hoofd van de afdeling Kinderoncologie, beiden Erasmus MC – Sophia Kinderziekenhuis te Rotterdam, mede leiding gaven. Zij publiceerden hun resultaten onlangs in Nature Genetics.1 De resultaten bieden mogelijkheden voor therapie op maat bij AMKL.
“Het gaat om een groep met een heel slechte prognose”, vertelt Michel Zwaan. AMKL is een subtype van acute myeloïde leukemie (AML) dat zelden voorkomt bij volwassenen, maar 4-15% van de nieuw gediagnosticeerde gevallen bij kinderen uitmaakt. Slechts 25-30% geneest uiteindelijk. Bij kinderen met het downsyndroom die leukemie krijgen, gaat het in de meeste gevallen om AMKL, maar die hebben juist een zeer goede prognose.
Behalve over de translocatie t(1;22), die vaak bij zeer jonge kinderen met AMKL voorkomt, was er weinig bekend over de genetische achtergrond. Onlangs vonden de Rotterdamse onderzoekers en hun collega’s in het St. Jude Children’s Research Hospital (Memphis, Verenigde Staten) onafhankelijk van elkaar een aantal nieuwe genfusies.2,3 De twee onderzoeksgroepen sloegen daarop de handen ineen om gezamenlijk te proberen tot een beter inzicht te komen in het genomische landschap van AMKL. Het onderzoek werd mede mogelijk gemaakt met financiële steun van KiKa, KWF Kankerbestrijding en de Stichting Kinderoncologisch Centrum Rotterdam (KOCR).
“Je ziet nu dat de patiëntengroep helemaal uit elkaar getrokken wordt. Er zitten genafwijkingen bij die goed zijn en afwijkingen die slecht zijn. Met name patiënten met een goede prognose kun je een stamceltransplantatie onthouden”, aldus Zwaan. “Het gaat niet om enorm veel patiënten per jaar, maar wereldwijd gaat het toch om aardig wat kinderen die een betere kwaliteit van leven hebben. En wat ook belangrijk is, is dat je ouders beter kunt voorlichten.”
Next generation sequencing
In een internationaal samenwerkingsverband verzamelden de onderzoekers materiaal van 75 kinderen en 24 volwassenen met AMKL, zonder downsyndroom. “Meestal ging dat om ampullen met blasten, soms was alleen gezuiverd DNA of RNA beschikbaar”, vertelt Maarten Fornerod. “Maar we hebben alles meegenomen; je moet roeien met de riemen die je hebt. Van ongeveer de helft van de patiënten was ook kiemcelmateriaal aanwezig. Dat is nodig om genetische variaties die vaak voorkomen, zogeheten single nucleotide polymorphisms (SNP’s), eruit te kunnen filteren”, legt Fornerod uit.
Al het materiaal is vervolgens onderworpen aan next generation sequencing in het St. Jude Children’s Research Hospital. Met exome sequencing van het DNA zochten de onderzoekers naar mutaties en variaties in het aantal kopieën van een gen. Sequencen van het RNA gaf informatie over genexpressie en is een goede methode voor de detectie van fusiegenen. “Beide methoden hebben we geïntegreerd om ook het verband vast te stellen tussen het genexpressieprofiel en het optreden van mutaties en chromosomale translocaties”, vertelt Fornerod.
Dat leverde een enorme berg data op van 400 terabyte. De biostatistische analyse van die gegevens is grotendeels uitgevoerd in Rotterdam, in nauwe samenwerking met St. Jude. Het probleem met biologische data is dat ze niet perfect zijn, aldus Fornerod. “Je moet de achterliggende biologie en experimentele condities goed kennen om te kunnen bepalen hoe je die data moet interpreteren. Heel vaak moet je bepaalde data eruit filteren.”
Duidelijk onderscheid
Na het filteren van de achtergrond vonden de onderzoekers bij ongeveer 80% van de kinderen met AMKL een genetische afwijking: ofwel een herhaaldelijk voorkomende chromosomale translocatie, ofwel een mutatie in GATA1. Opvallend genoeg zagen ze bij volwassenen met AMKL veel minder genetische afwijkingen. De chromosomale translocaties vonden ze niet terug en de GATA1-mutatie kwam slechts bij een enkeling voor. Dat duidt erop dat de ziekte bij kinderen anders is dan bij volwassenen. In verdere analyses richtten de onderzoekers zich op de kinderen met AMKL.
“De cytogenetische groepen konden heel mooi van elkaar gescheiden worden op basis van het genexpressieprofiel”, vertelt Fornerod. “We vonden ook een nieuwe groep die op het eerste gezicht vrij heterogeen leek, maar bij wie telkens wel een HOX-gen betrokken was bij de translocatie.” Dat er een verband is tussen de genetische afwijkingen en het genexpressieprofiel is ook logisch, aldus Fornerod. “De fusiegenen zijn betrokken bij een differentiatiestop. Dat heeft grote invloed op de genexpressie. De genexpressie heeft dus een heel grote voorspellende waarde van welke differentiatieremmende mutatie aanwezig is.” In elk van de zeven subgroepen vonden de onderzoekers ook secundaire, coöpererende mutaties, met name in epigenetische factoren en kinases.
Opvallend was dat het onderscheid op basis van het genexpressieprofiel zich ook weerspiegelde in verschillende prognoses – sommige heel goed, andere heel slecht. Zowel de algehele als de ziektevrije overleving en het aantal patiënten dat een recidief krijgt, varieerden sterk per groep. De vijfjaarsoverleving liep uiteen van 14% voor de groep met de translocatie CBFA2T3-GLIS2 tot 100% bij patiënten met een GATA1-mutatie.
Behandeling aanpassen
Het kunnen identificeren van patiënten met een goede of slechte prognose maakt het mogelijk om de behandeling daarop aan te passen. Zwaan: “Vroeger dachten we dat de GATA1-mutatie alleen voorkwam bij kinderen met downsyndroom-AMKL, die een goede prognose hebben. Maar nu blijkt die mutatie ook bij AMKL-patiënten zonder downsyndroom voor te komen. Die patiënten kunnen waarschijnlijk met het protocol voor downsyndroom-AMKL met gereduceerde chemotherapie behandeld worden. Daar zijn we nu mee bezig, om te kijken of dat goed gaat bij die kinderen.” Alle AMKL-patiënten worden voortaan standaard getest op de aanwezigheid van de GATA1-mutatie.
Op basis van de prognose kan ook beslist worden welke kinderen wel en welke geen stamceltransplantatie nodig hebben. “Als de overleving van een bepaalde groep retrospectief lager blijkt dan 30-35% vinden we dat die patiënten in eerste complete remissie een transplantatie moeten krijgen. Als de overleving daarboven zit, geven we alleen chemotherapie”, legt Zwaan uit.
Tegen een aantal van de gevonden secundaire mutaties zijn doelgerichte middelen beschikbaar, waaronder MEK- en JAK-remmers. “Voor een klein deel van de patiënten kunnen dat in de toekomst mogelijk extra behandelopties zijn”, aldus Zwaan.
De genen die betrokken zijn bij de gevonden translocaties zijn meestal transcriptiefactoren, waartegen geen doelgerichte middelen bestaan. De onderzoekers willen nu biologische modellen maken met zowel de fusiegenen als de coöpererende mutaties, waarop ze specifieke remmers kunnen testen. Daarnaast gaan de onderzoekers in een soortgelijk project bekijken of de nieuwe HOX-translocaties die bij AMKL gevonden zijn ook voorkomen bij AML-patiënten die geen bekende genetische afwijking hebben.
Referenties
1. De Rooij JD, et al. Nat Genet 2017;49:451-6.
2. Gruber TA, et al. Cancer Cell 2012;22:683-97.
3. De Rooij JD, et al. Leukemia 2013;27:2280-8.
Commentaar dr. Friederike Meyer-Wentrup, kinderoncoloog, Prinses Máxima Centrum voor kinderoncologie
Het artikel dat dr. Maarten Fornerod en prof. dr. Michel Zwaan samen met hun collega’s uit het St. Jude Hospital in Nature Genetics hebben gepubliceerd, geeft ons niet alleen nieuwe inzichten in de biologische aspecten van acute megakaryoblastische leukemie (AMKL), maar verbetert ook de patiëntenzorg. Daarnaast is het een uitstekend voorbeeld van de bijzondere uitdagingen en de eruit resulterende kracht van kinderoncologisch onderzoek in zijn algemeenheid.
Pediatrische tumoren zijn zeldzaam en onderscheiden zich vaak van de volwassen vormen, als deze er al zijn. Zo laat de publicatie zien dat AMKL bij kinderen moleculair daadwerkelijk anders is dan bij volwassenen. Eerder gepubliceerde onderzoeksresultaten uit de groepen van Zwaan en Tanja Gruber vormen het uitgangspunt van deze studie. Maar om onderzoek met voldoende statistische power te kunnen doen, moeten kinderoncologische onderzoekers op internationaal niveau samenwerken, zoals Fornerod, Zwaan en Gruber in dit project hebben gedaan. Sponsors met interesse in kinderoncologie zoals KiKa, KWF Kankerbestrijding en lokale stichtingen zoals de Stichting Kinderoncologisch Centrum Rotterdam (KOCR) zijn even belangrijk, omdat commerciële interesse in kinderoncologische aandoeningen vaak gering is en technologieën zoals whole exome sequencing duur zijn. Kinderoncologisch onderzoek wordt dus in de meeste gevallen gedreven vanuit de academische wereld.
Hier ligt zeker ook de kracht van deze publicatie. De auteurs hebben nieuwe moleculaire technieken toegepast om het klinische beloop van AMKL bij kinderen zonder downsyndroom te begrijpen. Daaruit hebben zij nieuwe subtypes van AMKL op basis van genherschikkingen en mutaties geïdentificeerd. Deze genetische veranderingen blijken het beloop van de ziekte te beïnvloeden. Deze bevindingen vormen de basis voor risicostratificatie en behandeladviezen: kinderen met AMKL met GATA1-mutaties zonder genetische translocaties kunnen mogelijk minder intensief behandeld worden, terwijl patiënten met hoogrisicotranslocaties juist vroeger in aanmerking zullen komen voor een allogene stamceltransplantatie. De nieuwe inzichten in de fundamentele biologie van AMKL die de auteurs hebben verkregen, zijn het uitgangspunt voor de ontwikkeling van nieuwe doelgerichte therapieën tegen AMKL op de kinderleeftijd.
Dr. Astrid Danen, wetenschapsjournalist
Oncologie Up-to-date 2017 vol 8 nummer 2
DEEL DIT ARTIKEL:
