|
|
|
| Ugeskr Læger 2001;163(35):4721
|
STATUSARTIKEL
Peter Hokland & cand.scient. Niels Pallisgaard
Der konstateres årligt ca. 60 nye tilfælde af akut lymfoblastær leukæmi (ALL) i Danmark, heraf to tredjedele hos børn. Fra at være en sygdom, der i lærebøger blev betegnet som »stamcelleleukæmi«, kan ALL nu opdeles immunologisk i henhold til oprindelse fra B- eller T-lymfocytter (1). Desuden kan ALL – fuldt på linie med akut myeloid leukæmi – opdeles molekylærbiologisk i en række underkategorier, som har vist sig at have selvstændig prognostisk betydning (2). Ydermere vil kendskab til tilstedeværelsen af sådanne genetiske abnormiteter takket være udviklingen af nye – molekylærgenetiske – teknikker i vid udstrækning kunne anvendes i undersøgelser til opfølgning af restsygdom hos disse patienter. For at illustrere udviklingen i vor viden om de molekylærbiologiske aspekter af ALL gives her en oversigt, der fokuserer på, hvad de molekylære aspekter af denne sygdom har af betydning for valg af behandlingsstrategi hos disse patienter.
Rutinediagnostik ved ALL
Diagnosen af ALL involverer en både trinvis og multidisciplinær tilgang (3). Kan ikke-maligne årsager til knoglemarvssvigt med varierende grader af anæmi, leukopeni og trombocytopeni udelukkes, rettes koncentrationen mod en positiv identifikation af lymfoid-deriverede maligne celler i blod og marv. Hertil er immunologisk fænotypebestemmelse med flowcytometri en både hurtig og sikker metode, der skelner ALL fra AML i over 98% af tilfældene (1). På baggrund af denne diagnostik kan den primære induktionsbehandling af patienten iværksættes, idet næsten alle behandlingsprotokoller for såvel børn som voksne patienter med ALL først stratificerer mellem høj- og lavrisikogrupper på et senere tidspunkt i behandlingsregimerne.
Balancerede translokationer
De bedst karakteriserede molekylære forandringer ved ALL er de såkaldte balancerede translokationer, hvor brudstedet forekommer inden for en veldefineret region på de involverede kromosomer (4). I modsætning til de ubalancerede kromosomforandringer varierer positionen af brudstederne ikke i en grad, der forhindrer, at der – når regionen er molekylært klonet – kan udvikles prober til at identificere enten alle eller hovedparten af patienter med disse forandringer. I princippet ses to typer af balancerede translokationer (5): Enten kan et intakt proto-onkogen ved translokeringen blive placeret i tæt forbindelse med et andet gen med en aktiv promotor resulterende i en konstitutiv aktivering af onkogenet. Translokationen medfører således en fejlregulering af et intakt proto-onkogen, der herved transformeres til et onkogen (Fig. 1A [se UFL 163/35, p. 4721, 27. august 2001]). Den anden gruppe af translokationer er karakteriseret ved, at brudstedet findes inde i generne, således at der dannes et fusionsgen kodende for et fusions-RNA-transkript, der på sin side koder for et nyt kimærisk protein med ændret funktion (Fig. 1B [se UFL 163/35, p. 4721, 27. august 2001]). Som det fremgår af Tabel 1 (se UFL 163/35, p. 4722, 27. august 2001) , hvori de hyppigste balancerede translokationer ved ALL er opregnet, ses begge disse scenarier ved denne sygdom. Translokation t(8;14) placerer således promotoren for IgH-genet, der koder for den tunge kæde af immunglobulinmolekylet, ved siden af Myc-genet med en deraf følgende overekspression og malign transformation. Der er her tale om to intakte gener med konstant (konstitutiv) aktivering af c-Myc til følge (6). Translokation t(9;22) overfører på sin side en del af ABL-proto-onkogenet fra kromosom nr. 9 til nr. 22, hvor det indsættes ved en del af BCR-genet (7). Dette fusionsgen giver anledning til dannelsen af en abnorm tyrosinkinase med leukæmogene egenskaber (8). I det følgende gennemgås de væsentligste translokationer ved ALL rubriceret efter deres immunfænotype.
Pro/præ-B-ALL-associerede translokationer
Ved t(4;11) ses et immunologisk korrelat, idet cellerne er mindre differentierede end hos hovedparten af andre B-celle-deriverede ALL-patienter. Denne abnormitet ses hyppigst hos spædbørn, hvor den indebærer en dårlig prognose. I andre aldersgrupper er dens prognostiske betydning mindre klar (9). Den hyppigste balancerede translokation ved ALL er t(12;21), som dog ikke kan detekteres ved cytogenetisk undersøgelse. I større materialer varierer frekvensen af t(12;21)-positive patienter imellem 15 og 30 procent i de pædiatriske materialer, mens den blot er til stede hos under 5% af voksne patienter. Sygdommen er ydermere karakteriseret ved en overordentlig god prognose (10). Translokation t(1;19) har omtrent samme aldersfordeling som t(12;21), idet den ses hyppigere hos børn end hos voksne. I modsætning til t(12;21)-translokationen har denne forandring imidlertid en dårlig prognose, selv om højintensiveret behandling hos disse patienter på det seneste har forbedret prognosen (11). Translokation t(9;22) ses hos nogle få procent af pædiatriske ALL-patienter, men er til gengæld til stede hos en væsentlig højere del (i nogle materialer op imod 30%) af voksne patienter. Hos langt hovedparten af disse, der har symptomatologi som ved en akut leukæmi, er brudstedet et andet end ved den kroniske myeloide leukæmi, hvor den cytogenetiske pendant er det klassiske Philadelphia kromosom. For disse patienters vedkommende – såvel børn som voksne – er prognosen med højdosis kemoterapi yderst ringe, og den eneste kurative behandling anses i dag at være allogen stamcelletransplantation.
B-ALL-associerede translokationer
Som navnet antyder, er denne form for ALL udgået fra mere modne B-celler (bedømt immunologisk), og fælles for en række translokationer (t(8;14), t(2;8) og t(8;22)) er en deregulering af Myc-genet, hvor immunglobulingenregulatoriske elementer fra kromosom 2, 14 eller 22 medfører en Myc-overekspression (12). Det kliniske spektrum hos disse patienter varierer derimod betydeligt, fra leukæmi og til Burkitts lymfom, sidstnævnte med massiv ekstramedullær sygdom, især abdominal lymfadenopati. Hvor denne undertype tidligere havde en overordentlig dårlig prognose, har det nu vist sig, at dosisintensivering kan medføre remissionsrater og langtidsoverlevelser på over 70%.
T-ALL-associerede translokationer
T-ALL udgør ca. 15% af alle ALL-tilfælde. Hos op imod 25% af disse patienter ses translokationer, som involverer generne for T-celle-receptorer (altså den funktionelle antigenbindende pendant til immunglobulingenet ved de B-cellederiverede sygdomme), enten lokaliseret på kromosom 14q11 eller på 7q32-36 (henholdsvis TCRAD og TCRB loci) – resumeret i (9). Parallelt med situationen ved B-ALL med immunglobulingenet, translokeres her T-cellereceptorgener i nærheden af forskellige onkogene loci, således at den leukæmiske transformering kan ses på baggrund af ændret transkription af gener, der normalt er ansvarlige for T-cellers proliferation, modning og overlevelse. Blandt de vigtigste involverede gener i disse trans-lokationer er TAL-generne, som i deres normale konfiguration er nødvendige for modning af hæmatopoietiske stamceller. TAL1-genet kan således være translokeret ved t(1;14), eller en submikroskopisk deletion på kromosomet kan fusionere TAL1- med SIL-genet. Langt de fleste patienter med abnormiteter i TAL1-genet er børn, hvor betydningen af den genetiske abnormitet endnu ikke er endelig fastlagt.
Detektering af balancerede translokationer ved ALL
Som det vil være fremgået af ovenstående, kan ikke alle de nævnte translokationer ses ved en karyotypisk båndfarvning, og det er yderligere de seneste år blevet klart, at en række translokationer, som man mente at kunne detektere ved denne analyse, også kan være kryptiske (ved en kryptisk translokation kan et fusionsgen detekteres uden at den tilsvarende translokation kan ses ved cytogenetik). Alternative metoder er derfor nødvendige for at kunne demonstrere de balancerede translokationer (13). Vi har overført de positive erfaringer fra PCR-teknik til en undersøgelse, der tager udgangspunkt i den observation, at den molekylære heterogenitet ved ALL (og i lige så høj grad AML) udspringer af abnormiteter i gener, der går igen i forskellige translokationer, således MLL-genet, der blandt andet er involveret i både t(4;11), t(11;19) og duplikation af genet. Ved at kombinere primere i en række PCR-reaktioner er det således muligt at screene for op imod 30 translokationer (14), og i Fig. 2 (se UFL 163/35, p. 4723, 27. august 2001) ses, hvorledes det har været muligt at identificere den overordentlig sjældne t(17;19), der kan være svær at demonstrere cytogenetisk. Med et sådant redskab sikres, at patienter med translokationer med prognostisk betydning kan behandles med målrettede strategier.
Translokationer som redskab for måling af minimal residualleukæmi
Et af de centrale problemer ved ALL er muligheden for at detektere minimal restsygdom hos patienter, der med traditionelle teknikker er i komplet remission. Naturligt nok har PCR-teknikken med sin følsomhed været anvendt til vurdering af tilstedeværelse eller fravær af translokationer ved denne situation. Med traditionelle PCR-teknikker er det imidlertid kun muligt at undersøge, hvorvidt der er fravær eller tilstedeværelse af signal for translokationerne. Et sådant kvalitativt svar har vist sig at have begrænset betydning, da følsomheden af undersøgelsen vil afhænge af prøvens kvalitet og af den anvendte PCR-protokol. Kvantitative PCR-teknikker har indtil for få år siden ikke været mulige, medmindre tidsrøvende titreringsrækker skulle anvendes med inddragelse af en lang række kontroller. Med introduktionen af nye kvantitative PCR-teknikker med fluorokromkonjugerede primere, er kvantitering imidlertid blevet mulig med hidtil uset nøjagtighed og lethed. I denne såkaldte real-time (RQ-PCR) reaktion måles gen-amplifikationen løbende. Den lethed, hvormed prøver kan analyseres, muliggør, at der parallelt til translokationsspecifikke gener kan medtages en række kontrolgener. Eftersom sådanne »husholdningsgener« eksprimeres i uhyre stabilt niveau på friske isolerede celleprøver fra alle kroppens celler, vil et lavere udtryk altså være korreleret til prøvens kvalitet eller mængde, hvilket gør eksempelvis longitudinal sammenligning af fremsendte prøver fra samme patient mulig – trods vekselende RNA kvalitet i prøvematerialet (Fig. 3 [se UFL 163/35, p. 4723, 27. august 2001]). Denne teknik har vist sig at være et lovende redskab til opfølgning af patienter. Blandt de situationer, der undersøges, er den primære behandling (induktionskemoterapien), hvor det vurderes, hvorvidt faldet i niveau af fusionstranskript kan korreleres til langtidsrespons (15). Ligeledes undersøges, hvorvidt reversering fra PCR-negativitet til -positivitet og eventuelt et stadig stigende niveau kan anvendes som terapeutisk interventionstegn ved recidiverende leukæmi.
Andre genabnormiteter ved ALL
Selv om hovedvægten i denne fremstilling har været lagt på balancerede translokationer, skal det nævnes, at kromosomale deletioner og ændringer i tumorsuppressor-gener også forekommer ved ALL. Deletioner på kromosom 9p, hvor tre gener involverede i cellecyklusregulering (p14, p15 og p16) er lokaliserede, blev for nylig påvist (16). Selv om disse gener kan både deleteres og inaktiveres ved promotormetylering (17), er den individuelle betydning af sådanne genforandringer ved ALL endnu ikke fastlagt. Analogt med dette er tab af heterozygositet på kromosom 12p ved at blive undersøgt (18), og det er interessant i denne forbindelse, at en sådan deletion hovedsagelig ses hos voksne og sjældent hos børn, idet TEL-genet, som er en af fusionspartnerne ved t(12;21), der udelukkende ses hos børn, også er involveret her.
Perspektiver
De her beskrevne genetiske abnormiteter ved ALL definerer undergrupper af patienter, der ikke alene til en vis grad har forskellige præsentationsmønstre, men i høj grad forskelligt respons på højdosis behandling. Inklusion af molekylærgenetiske teknikker hos disse patienter vil således tillade stratificering af patienter i henhold til risiko. Inden for disse subgrupper kan det herefter meget vel antages, at sygdomsmonitorering af minimal residual-leukæmi med RQ-PCR vil blive det foretrukne redskab. Endelig vil den molekylære karakterisering af en række af de fusionsproteiner, der dannes som følge af translokationerne, kunne medføre fremstilling af farmaka, der hæmmer disse (nye) proteiners leukæmogene egenskaber. En sådan situation ses allerede for den tyrosinkinase, der dannes ved t(9;22)-abnormiteten (19), hvor de nyeste erfaringer fra patienter med kronisk myeloid leukæmi varianten af BCR/ABL-transkriptet tyder på, at leukæmiklonens vækst hæmmes hos langt de fleste patienter. Givet disse afledte effekter ved påvisningen af translokationer hos ALL- og lige så høj grad akut myeloid leukæmi (20) -patienter, bliver det næste spørgsmål uvilkårligt, hvad der så er de leukæmogene begivenheder hos den gruppe af ALL-patienter, der ikke har de her nævnte genetiske abnormiteter. Her må det erindres, at t(12;21), som er den hyppigste ved børneleukæmi, først blev demonstreret for nylig. Det kan derfor optimistisk formodes, at afkodningen af det humane genom kan være medvirkende til opsporing af lignende »kryptiske« translokationer hos den resterende del af disse patienter.
Korresponderende forfatter: Peter Hokland, Immunhæmatologisk Laboratorium, Århus Amtssygehus, Tage-Hansens Gade 2, 8000 Århus C. Tlf. 89 49 75 82. e-mail: hokland@gjallar.daimi.aau.dk
Vor forskning er støttet af blandt andet Kræftens Bekæmpelse, Statens Sundhedsvidenskabelige Forskningsråd, Børnecancerfondet og af Karen Elise Jensens Fond.
Litteratur
1. Kristensen JS, Hokland P. Ti års erfaringer med flowcytometrisk immunologisk fænotypebestemmelse ved maligne hæmatologiske sygdomme. Ugeskr Læger 1996; 158: 6098-102.
2. Thandla S, Aplan PD. Molecular biology of acute lymphocytic leukemia. Semin Oncol. 1997; 24: 45-56.
3. Hokland P, Pedersen B, Bendix K, Koch JE, Pallisgaard N. Multidisciplinær diagnostik af akut leukæmi. Ugeskr Læger 1998; 160: 5473-8.
4. Rowley, JD. The role of chromosome translocations in leukemogenesis. Semin Hematol 1999; 36: 59-72.
5. Look AT. Oncogenic transcription factors in the human acute leukemias. Science 1997; 278: 1059-64.
6. Kramer MH, Raghoebier S, Beverstock GC, de Jong D, Kluin PM, Kluin-Nelemans JC. De novo acute B-cell leukemia with translocation t(14;18): an entity with a poor prognosis. Leukemia 1991; 5: 473-8.
7. Westbrook CA. The ABL oncogene in human leukemias. Blood Rev 1988; 2: 1-8.
8. Honda H, Oda H, Suzuki T, Takahashi T, Witte ON, Ozawa K et al. Development of acute lymphoblastic leukemia and myeloproliferative disorder in transgenic mice expressing p210bcr/abl: a novel transgenic model for human Ph1-positive leukemias. Blood 1998; 91: 2067-75.
9. Ferrando AA, Look AT. Clinical implications of recurring chromosomal and associated molecular abnormalities in acute lymphoblastic leukemia. Semin Hematol 2000; 37: 381-95.
10. Romana SP, Le Coniat M, Berger R. t(12;21): a new recurrent transloca-tion in acute lymphoblastic leukemia. Genes Chromosom Cancer 1994; 9: 186-91.
11. Uckun FM, Sensel MG, Sather HN, Gaynon PS, Arthur DC, Lange BJ et al. Clinical significance of translocation t(1;19) in childhood acute lymphoblastic leukemia in the context of contemporary therapies: a report from the Children's Cancer Group. J Clin Oncol 1998; 16: 527-35.
12. Klein G. Immunoglobulin gene associated chromosomal translocations in B-cell derived tumors. Curr Top Microbiol Immunol 1999; 246: 161-7.
13. Hokland P, Pallisgaard N. Integration of molecular methods for detection of balanced translocations in the diagnosis and follow-up of patients with leukemia. Semin Hematol 2000; 37: 358-67.
14. Pallisgaard N, Hokland P, Riishøj DC, Pedersen B, Jorgensen P. Multiplex reverse transcription-polymerase chain reaction for simultaneous screening of 29 translocations and chromosomal aberrations in acute leukemia. Blood 1998; 92: 574-88.
15. Pallisgaard N, Clausen N, Schrøder H, Hokland P. Rapid and sensitive minimal residual disease detection in acute leukemia by quantitative real-time RT-PCR exemplified by t(12;21) TEL- AML1 fusion transcript. Genes Chromosomes Cancer 1999; 26: 355-65.
16. Heerema NA, Sather HN, Sensel MG, Liu-Mares W, Lange BJ, Bostrom BC et al. Association of chromosome arm 9p abnormalities with adverse risk in childhood acute lymphoblastic leukemia: A report from the Children's Cancer Group. Blood 1999; 94: 1537-44.
17. Aggerholm A, Guldberg P, Hokland M, Hokland P. Extensive intra- and interindividual heterogeneity of p15INK4B methylation in acute myeloid leukemia. Cancer Res 1999; 59: 436-41.
18. Stegmaier K, Pendse S, Barker GF, Bray-Ward P, Ward DC, Montgomery KT et al. Frequent loss of heterozygosity at the TEL gene locus in acute lymphoblastic leukemia of childhood. Blood 1995; 86: 38-44.
19. Druker BJ, Tamura S, Buchdunger E, Ohno S, Segal GM, Fanning S et al. Effects of a selective inhibitor of the Abl tyrosine kinase on the growth of Bcr-Abl positive cells. Nat Med 1996; 2: 561-6.
20. Hoffmann L, Jacobsen N, Nerlov C, Pedersen M, Pedersen-Bjergaard J. Molekylærbiologi ved akut myeloid leukæmi. Ugeskr Læger 1996; 158: 26-9.
Antaget den 12. juli 2001.
Århus Amtssygehus, Århus Universitetshospital, hæmatologisk afdeling, immunhæmatologisk laboratorium.
|
|
|
|
UGESKRIFT FOR LÆGER
Ugeskriftet betinger sig ret til at opbevare og publicere artikler (tekst og illustrationer) også i elektronisk form, fx via cd-rom og Internettet.
Eftertryk eller anden mangfoldiggørelse af Ugeskriftets tekst og illustrationer er kun tilladt med skriftlig tilladelse fra forfatter og redaktion og anførelse af Ugeskrift for Læger som kilde.
Gengivelse af informationer eller citater fra Ugeskriftet må tidligst offentliggøres på datoen (mandage) for det pågældende nummers udgivelse og med angivelse af Ugeskrift for Læger som kilde. |
|
|
|
|
|
