Dążymy do celu
Genetyczne zróżnicowanie ostrych białaczek szpikowych i jego znaczenie kliniczne
Mgr Marta Przestrzelska, dr n. med. Marta Libura
PW ostatnich latach jesteśmy świadkami postępu w identyfikacji markerów molekularnych, które leżą u podłoża rozwoju ostrych białaczek szpikowych. Postęp ten, obok znaczenia biologicznego, ma także wymiar praktyczny – pozwala na bardziej trafną ocenę ryzyka u poszczególnych chorych
Wprowadzenie
Początkowo ostra białaczka szpikowa (OBSz) była uznawana za jednolitą chorobę. Jednak analiza mikroskopowa wykazała, że istnieje dość duża różnorodność obrazu cytologicznego komórek u poszczególnych chorych i to stało się podstawą do zaproponowania przez grupę hematologów z Francji, Ameryki i Wielkiej Brytanii pierwszej klasyfikacji, tzw. klasyfikacji FAB, od pierwszych liter nazw państw, z których wywodzili się ci hematolodzy. W klasyfikacji FAB wyróżniono początkowo siedem, a następnie osiem rodzajów OBSz, które określono symbolami od M0 do M7. Ta klasyfikacja nadal ma znaczenie zwłaszcza u chorych, u których nie wykryto znanych markerów molekularnych, lub też z różnych względów nie udało się wykonać badania genetycznego przed rozpoczęciem leczenia.
Trzeba wyjaśnić, że obraz cytologiczny komórek w mikroskopie jest też określony genetycznie, stąd, wprawdzie pośrednio, ale jest powiązany z wynikiem badań genetycznych. Kolejnym przełomem było wykorzystanie badań cytogenetycznych. Okazało się, że około 50 proc. OBSz można powiązać z określonymi aberracjami chromosomowymi. To ugruntowało tezę, że te białaczki, podobnie jak wszystkie inne nowotwory, są nabytymi schorzeniami genetycznymi wtórnymi do wystąpienia określonych mutacji. Problemem było jednak to, że w około 40-60 proc. przypadków OBSz tych zmian się nie stwierdza i wysuwano nawet tezę o innym pochodzeniu tej grupy chorób. Jednakże postęp wiedzy i technologii w dziedzinie genetyki wykazał, że rozdzielczość klasycznych metod cytogenetycznych jest bardzo mała i że znaczące zmiany genetyczne mogą być poniżej tej rozdzielczości. W zgodzie z tą tezą, po wprowadzeniu technik biologii molekularnej do diagnostyki, zaczęto w tych przypadkach wykrywać określone zmiany genetyczne, a w kolejnych wydaniach klasyfikacji OBSz opracowywanej pod egidą WHO liczba jej rozróżnianych rodzajów urosła do ponad 20 i nie jest jeszcze zamknięta.
Ostre białaczki szpikowe to złośliwe nowotwory wywodzące się z nisko zróżnicowanych progenitorów linii mieloidalnej. Dokładne określenie podtypu OBSz ma istotne znaczenie rokownicze, gdyż poszczególne rodzaje mają różną podatność na leczenie. Określenie podtypu ma też znaczenie lecznicze, gdyż dla niektórych rodzajów już opracowano odmienne postępowanie, a badania dotyczące sposobów leczenia innych rodzajów trwają.
Ryc. 1. Genetyczny model rozwoju ostrej białaczki szpikowej zgodnie z teorią „dwóch uderzeń”.
W największym skrócie, poznane są takie rodzaje białaczek, które można wyleczyć:
- bez chemioterapii,
- samą chemioterapią,
- konieczne jest wykorzystanie przeszczepienia alogenicznych krwiotwórczych komórek macierzystych.[1]
Tym samym, z uwagi na to, że pierwotną przyczynę OBSz stanowią zmiany genetyczne, ich określenie aktualnie staje się podstawą diagnostyki.
Genetyczne podłoże transformacji nowotworowej w ostrych białaczkach szpikowych
Transformacja nowotworowa w OBSz jest, podobnie jak we wszystkich innych nowotworach, zdarzeniem klonalnym, tj. zachodzącym pierwotnie na poziomie jednej komórki; komórki potomne tej jednej zmutowanej komórki, czyli klon, stanowią chorobę. Komórka z pojedynczą mutacją zwykle nie może jeszcze rozwinąć nowotworu złośliwego, ale w wyniku tej mutacji nabywa kolejną cechę, jaką jest niestabilność genetyczna, którą również przekazuje komórkom potomnym. Powoduje to, że komórki pierwotnego klonu są bardziej niż inne podatne na kolejne mutacje, w następstwie których powstają podklony cechujące się znacznie bardziej złośliwym zachowaniem. Co więcej, w obrębie tego samego pierwotnego klonu u jednego chorego mogą w różnych jego komórkach potomnych wystąpić różne mutacje wtórne, co z kolei może spowodować współistnienie u takiego chorego de facto nawet kilku nieco różnych klonów OBSz.
Najkrócej te zjawiska można opisać jako proces dwuetapowy, polegający na zaburzeniu proliferacji i różnicowania komórek progenitorowych szpiku. Zgodnie z teorią „dwóch uderzeń”, zaproponowaną przez Degucchi i Gillilanda[2], do rozwoju pełnoobjawowej OBSz potrzebne są co najmniej dwie mutacje pojawiające się w pojedynczej komórce progenitorowej szpiku, która następnie staje się komórką macierzystą białaczki (rycina 1 A). Pierwsza mutacja, tzw. mutacja klasy I, zwykle dotyczy protoonkogenu. Jest nim jeden z genów szlaku przekaźnictwa sygnału proliferacji i przeżycia komórek. W OBSz może to być gen receptora cytokinowego o aktywności kinazy tyrozynowej, np. FLT3, cKIT, ale także gen, którego produkt przenosi wewnątrzkomórkowo sygnał od takiego receptora, do wnętrza komórki np. RAS. Jest to mutacja aktywująca, tzn. w jej wyniku dany gen ulega stałemu pobudzeniu i wytwarza sygnał do proliferacji, tak samo jak wtedy, gdy jest pobudzany z zewnątrz. Druga mutacja to mutacja blokująca różnicowanie, tzw. mutacja klasy II, dotycząca najczęściej genu kodującego czynnik transkrypcyjny np. CBF, MLL, RARA, EVI1, CEBPA, TEL, itd. Białka będące produktami tych ostatnich genów blokują dojrzewanie komórek, ze znikomym wpływem na ich proliferację.
Badania na przestrzeni ostatnich dekad wykazują, że mutacje obserwowane w OBSz, powodujące zarówno aktywację proliferacji, jak i blokadę dojrzewania – mogą być powodowane przez aberracje obejmujące zarówno przemieszczenie znacznych fragmentów DNA (widoczne w mikroskopie świetlnym translokacje chromosomowe, delecje, insercje, inwersje), jak również aberracje submikroskopowe, obejmujące rearanżacje wewnątrzgenowe (mikro-delecje, -insercje, -inwersje, mutacje punktowe). Diagnostykę tzw. dużych aberracji, widocznych w mikroskopie świetlnym, umożliwia klasyczne badanie cytogenetyczne (prążki w barwieniu chromosomów metodą GTG lub metodą fluorescencyjnej hybrydyzacji in situ; fluorescence in situ hybridization; FISH), natomiast diagnostyka aberracji submikroskopowych wymaga zastosowania czułych metod molekularnych, zapewniających rozdzielczość na poziomie jednej pary zasad. Metody te w większości oparte są na zastosowaniu reakcji łańcuchowej amplifikacji (PCR) z następową wizualizacją jej produktów metodami takimi jak elektroforeza na żelu agarozowym lub poliakrylamidowym czy wykrywanie znaczników znakowanych fluorescencyjnie w produktach PCR.
Dodatkowo, obok rearanżacji strukturalnych DNA, do transformacji OBSz przyczyniają się zaburzenia transkrypcji niezmienionych strukturalnie genów, które mogą znamiennie wpływać na progresję choroby. Ich zmienioną ekspresję bada się w rutynowych oznaczeniach metodą PCR w czasie rzeczywistym (tzw. real-time PCR lub RQ-PCR).
Ze względu na dużą niejednorodność ostrych białaczek szpikowych lista markerów pozwalających na ocenę ryzyka u poszczególnych chorych jest szeroka i stale poszerzana, zgodnie z wynikami najnowszych badań. Dodatkowo wykryte w czasie rozpoznania geny fuzyjne mogą stanowić marker, który w następnych etapach leczenia chorego umożliwi śledzenie choroby resztkowej (minimal residual disease; MRD). Celem monitorowania MRD stosuje się metodę RQ-PCR, która umożliwia wykrywanie komórek białaczkowych z wysoką rozdzielczością (jedna komórka pozytywna na milion komórek prawidłowych) oraz dalsze śledzenie zmian ilości patologicznych komórek w trakcie terapii.
Cytogenetyczne grupy ryzyka w ostrej białaczce szpikowej
Powyższy podział jest najstarszą klasyfikacją[3] umożliwiającą określenie rokowania chorego i niezależnie od rozwoju nowych metod diagnostycznych zakłada obowiązek wysłania przez lekarza materiału od każdego chorego z nowo diagnozowaną OBSz na badanie cytogenetyczne.