José Carreras award voor Ruud Delwel
Ontregeling van het EVI1-gen resulteert in een bijzonder agressieve vorm van acute myeloïde leukemie, blijkt uit het onderzoek van de groep van prof. dr. Ruud Delwel, hoogleraar Moleculaire Leukemogenese (Erasmus MC, Rotterdam). Tijdens het 22e congres van de EHA ontving hij de José Carreras award voor zijn belangrijke bijdrage aan dit veld van de hematologie. Ruud Delwel vertelde eerder al over zijn werk in Oncologie Up-to-date nummer 2, 2016. In Madrid gaf hij een overzicht van recente nieuwe ontdekkingen in een lezing met de titel ‘AML: The Evil side of gene regulation’.
“Ik voel me zeer vereerd om deze award toegekend te krijgen”, aldus Ruud Delwel, die opmerkte dat deze erkenning ook geldt voor de afdeling waar hij nu al meer dan dertig jaar werkt. “Ik heb het geluk gehad om gedurende mijn hele carrière omgeven te zijn geweest door toponderzoekers, en ik heb kunnen werken bij één van de beste hematologieafdelingen die ik ken.”
Translocatie leidt tot leukemie
Acute myeloïde leukemie (AML) is een heterogene ziekte met veel verschillende subtypen, gekarakteriseerd door specifieke cytogenetische afwijkingen die de uitkomst van therapie kunnen voorspellen. Defecte genregulatie is echter een gemeenschappelijk kenmerk, vertelde Delwel. Zijn interesse geldt met name een groep van AML-patiënten met een bijzonder slechte prognose, gekenmerkt door verkeerd aan elkaar geplakte stukken van chromosoom 3, translocatie 3q26/3q21. “Zeventig procent van deze patiënten zijn refractair en reageren totaal niet op chemotherapie”, aldus Delwel. Vlakbij translocatie 3q26/3q21 bevinden zich de genen RPN1 en EVI1. In de WHO 2008-classificatie kreeg deze vorm dan ook de benaming RPN1-EVI1-AML.
Het EVI1-eiwit bevat zinkvingers waarmee het aan DNA kan binden. EVI1 komt normaal gesproken vooral tot expressie in onrijpe, rustende hematopoëtische stamcellen. Zonder dit gen verliezen de stamcellen het vermogen tot repopulatie. De translocatie 3q26/3q21 zorgt echter voor een sterk verhoogde expressie van EVI1, wat in muizenmodellen resulteert in leukemie. “Een goede balans van EVI1-expressie is noodzakelijk in hematopoëtische stamcellen”, benadrukte Delwel. “Zonder EVI1 is er geen hematopoëse, overexpressie leidt tot AML.”
EVI1 als prognostische factor
AML-cellen waarin EVI1 verhoogd tot expressie komt zijn voor hun groei afhankelijk van dit gen, bleek uit experimenten van Delwels groep. Daarmee is EVI1 een potentieel doelwit voor therapie. De onderzoekers zagen dat expressie van EVI1 ook voorkomt in AML-cellen zonder de translocatie 3q26/3q21. In totaal bleek ongeveer 10% van alle AML-patiënten een verhoogde expressie te vertonen van dit gen. Opvallend daarbij was dat dit nooit gevonden werd bij patiënten met relatief ‘goede’ cytogenetische afwijkingen als t(8;21) en inv(16), die gerelateerd zijn aan een gunstige prognose. Expressie van EVI1 bleek een onafhankelijke prognostische factor te zijn, die een slechte uitkomst voorspelt. “In HOVON-studies wordt tegenwoordig getest op expressie van EVI1, positieve patiënten krijgen chemotherapie en in principe ook een allogene stamceltransplantatie.”
Ander mechanisme
Hoe komt EVI1 dan verhoogd tot expressie bij AML-patiënten zonder translocatie 3q26/3q21? EVI1-expressie werd ondermeer gevonden bij een deel van de patiënten met een 11q23(MLL)-afwijking, maar niet bij allemaal. Ook binnen deze groep was de overleving van EVI1-positieve patiënten significant slechter dan die van EVI1-negatieve patiënten. De onderzoekers vonden geen mutatie in het EVI1-gen. Experimenten met muizen in Amerika lieten zien dat het verschil in EVI1-expressie te maken heeft met de cel van origine: als de mixed lineage leukemia (MLL)-afwijking optreedt in een vroege hematopoëtische stamcel waarin EVI1 hoog tot expressie komt, resulteert dat in een agressieve vorm van AML, maar als de MLL-afwijking ontstaat in een latere voorlopercel die geen EVI1 meer heeft, leidt dat tot een mildere vorm van AML. Delwels groep liet zien dat uitschakeling van EVI1 in dit MLL-muizenmodel de tumorgroei verminderde en de overleving verbeterde.
Verkeerd geplaatste enhancer
Afwijkingen in het gebied 3q26/3q21 resulteren niet in een RPN1-EVI1-fusie, vaak komt alleen EVI1 verhoogd tot expressie. Een fusie-eiwit lijkt dus geen rol te spelen bij het ontstaan van AML. Delwel redeneerde dat een regulerend element, een promoter of enhancer, die waarschijnlijk bij RPN1 hoort, door de translocatie in de buurt van EVI1 komt en daardoor expressie van het gen activeert. Met behulp van next generation sequencing identificeerde zijn groep een gebied dat bij alle translocaties aanwezig is, en waarin waarschijnlijk een enhancer aanwezig is. Dat is een verder weg gelegen element dat na activering een complex kan vormen met een promoter, waarna transcriptie van een gen kan starten.
De onderzoekers knipten vervolgens de enhancer uit het DNA van AML-cellen met behulp van genome editing, en zagen dat de expressie van EVI1 daarmee compleet verdween, celgroei geremd werd en de cellen gingen differentiëren.
Verlies van GATA2-expressie
Anders dan verwacht bleek de enhancer in cellen zonder 3q26-afwijking niet bij RPN1 te horen, maar bij GATA2, een gen dat soms gemuteerd is bij AML. De translocatie van de enhancer leidt niet alleen tot verhoogde expressie van EVI1, maar mogelijk ook tot verlies van expressie van GATA2. Dat bleek inderdaad het geval te zijn bij patiënten met 3q26-afwijkingen, liet Delwel zien. In de WHO 2016-classificatie wordt nu gesproken over GATA2-EVI1-AML. “We zien dus dat één chromosomale afwijking leidt tot twee effecten: verhoogde EVI1-expressie en verlies van GATA2-expressie.” Of dit laatste ook bijdraagt aan het ontstaan van leukemie kan Delwel nog niet zeggen. Wel wees hij erop dat families die een GATA2-allel missen een verhoogd risico hebben op AML.
In samenwerking met een Duitse groep identificeerden de Rotterdamse onderzoekers nog vele andere translocaties met 3q26, waarin telkens een enhancer betrokken was van een gen met een rol in de vroege hematopoëse, net zoals GATA2. Meestal werden geen fusie-eiwitten gevonden. Ook vonden ze cryptische translocaties en amplificaties van EVI1. Bij veel patiënten is het mechanisme van EVI1-expressie echter nog steeds onbekend.
BET-inhibitor remt enhancer
Remming van de enhancer zou mogelijkheden kunnen bieden voor een nieuwe therapie. Delwel onderzocht daarom het effect van BET-inhibitoren. Deze remmen het eiwit BRD4, dat nodig is voor transcriptie en bindt aan geacetyleerde histonen, een belangrijk kenmerk van enhancers. Ook de enhancer in het 3q21-gebied vertoonde histonacetylatie en binding van BRD4.
Behandeling van 3q26/3q21-AML-cellen met BET-remmers verlaagde de expressie van EVI1, en remde de celgroei. “Dit is een proof-of-principle-experiment”, aldus Delwel. “BET-inhibitoren werken, maar zijn niet specifiek genoeg. Wij denken dat het nodig is om naar specifiekere middelen te zoeken gericht tegen de enhancer.” Zijn groep richt zich nu op het vinden van regulators van EVI1-expressie en specifieke remmers.
Dr. Astrid Danen, wetenschapsjournalist
Oncologie Up-to-date 2017 vol 8 nummer 5
DEEL DIT ARTIKEL:
