The genomic landscape of core-binding factor acute myeloid leukemias

La tecnologia del whole-genome and whole-exome sequencing ha consentito negli ultimi anni di acquisire nuove ed importanti acquisizioni per quanto concerne la patogenesi molecolare delle leucemie acute mieloidi (LAM) e ne ha evidenziato la notevole eterogeneità (vedi approfondimento: Ferrara F: Genetica molecolare delle leucemie mieloidi acute). Le LAM con t(8;21) e inv(16), che a livello molecolare corrispondono rispettivamente ai riarrangiamenti RUNX1-RUNX1T1 (precedentemente denominato AML1/ETO) e CBFB-MYH11, vengono raggruppate come core-binding-factor (CBF)-LAM, in quanto RUNX1T1 e CBFB codificano per le subunità alpha e beta del complesso CBF, un fattore di trascrizione coinvolto nella differenziazione emopoietica. Entrambe le traslocazioni determinano una perdita di funzione del complesso CBF, con grave compromissione della differenziazione, e hanno un ruolo nello sviluppo della LAM. Globalmente, le CBF-LAM rappresentano circa il 15% delle LAM, sono più frequenti nei giovani adulti e vengono considerate a prognosi favorevole con percentuali di remissione completa (RC) superiori al 90% e sopravvivenza mediana intorno ai 4-5 anni.

Lo studio di Faber e coworkers ha investigato le alterazioni genetiche che contribuiscono alla patogenesi delle CBF-AML mediante whole-genome and whole-exome sequencing. Sono stati studiati 165 pazienti, 87 pediatrici e 78 adulti, 85 con mutazione RUNX1-RUNX1T1 e 80 con CBFB-MYH11 (Tab. I). L’età mediana non differiva tra i due gruppi mutazionali. Una media di 9,86 mutazioni (+/- 6,16) era presente nell’intera casistica, con un maggior numero di mutazioni nel gruppo RUNX1-RUNX1T1 (11,86 ± 6,40 vs. 7,74 ± 5,13 per CBFB-MYH11; P < 0,0001) e nei pazienti adulti rispetto ai pediatrici (12,56 ± 6,55 vs. 7,44 ± 4,62; P < 0,0001).

Tabella I: Caratteristiche dei pazienti

In accordo con dati precedentemente pubblicati, il 66,1% dei casi mostrava mutazioni attivanti in NRAS, KIT, FLT3, KRAS, PTPN11 e/o perdita di funzione in NF1 (Fig. I) e queste mutazioni non avevano rilevanza prognostica.

Figura I: Eterogeneità genetica della LAM RUNX1-RUNX1T1 e CBFB-MYH11 e differenze nell’espressione di varie mutazioni tra i 2 sottogruppi.

In generale, le mutazioni di NRAS erano le più frequenti, ma senza rilevante influenza sulla prognosi (P = 0,638). Le mutazioni di NRAS erano più comuni nelle LAM CBFB-MYH11 (P = 0,032), ma era anche diverso lo spettro delle mutazioni, in quanto questa maggiore frequenza riguardava soprattutto le mutazioni al codon 61 (P = 0,0023).  Inoltre, le mutazioni di kit all’esone 17, come già noto, conferivano prognosi sfavorevole ed erano prevalenti nel sottogruppo RUNX1-RUNX1T1. Il gene MGA, un regolatore negativo del signaling di MYC era anche ricorrentemente mutato nelle CBF-LAM (Fig. II), determinando una perdita di funzione, decritta anche nel cancro del polmone, nella leucemia linfatica cronica e nella leucemia acuta linfoblastica. La mutazione di CCND2 (ciclina D1), un attivatore noto di  MYC, è stata evidenziata in 7 casi con RUNX1-RUNX1T1 e due con CBFB-MYH11.

Figura II: Mutazioni ricorrenti dei geni CCND2 e MGA. Struttura dei “domain” e localizzazione delle mutazioni dei due geni

Infine, un importante e statisticamente significativa associazione è stata dimostrata per quanto concerne le mutazioni “loss-of-function” in geni modificanti l’assetto della cromatina (ASXL2, EZH2, KDM6A, EED, SETD2, KMT2D, KMT2C and CREBBP) nei casi RUNX1-RUNX1T1 (44% versus 4%, Fig. I). In particolare mutazioni frameshift in ASXL2 erano comuni e pressoché esclusive nelle RUNX1-RUNX1T1 CBF-LAM, come anche mutazioni del complesso coesinico. In particolare, SMC1A, SMC3 and RAD21 codificano per proteine responsabili della coesione dei cromatidi durante la mitosi e nei meccanismi di riparazione post-replicativa del DNA. E’ da sottolineare che mutazioni di questi geni sono anche descritte nelle cellule germinali e sono tra le cause delle cosiddette coesinopatie.

In questo studio, mediante whole-exome sequencing, sono stati anche analizzati i campioni di 8 pazienti in recidiva ed i risultati (Fig. III) dimostrano un pattern dinamico di evoluzione durante l’evoluzione clonale della malattia in progressione, con perdita, ritenzione e acquisizione di nuove mutazioni somatiche e “copy number alterations”.

Figura III: Frequenza allelica mutata di differenti geni alla diagnosi ad alla recidiva. Il colore più scura indica una più alta frequenza di mutazione allelica.

Ad esempio, in un paziente erano presenti alla diagnosi mutazioni multiclonali di KIT, mentre alla recidiva si osservava l’espansione di un solo subclone; in un altro caso, gli autori hanno osservato alla recidiva la persistenza di mutazione KRAS, mentre veniva perduta la mutazione KIT.

In conclusione, nonostante le CBF-LAM condividano una comune alterazione molecolare interessante uno specifico componente del complesso trascrizionale CBF, le LAM con RUNX1-RUNX1T1 e CBFB-MYH11 mostrano marcate differenze per ciò che concerne lo spettro delle mutazioni cooperanti. In entrambi i sottotipi le mutazioni nei “signaling components” sono relativamente comuni, ma le LAM RUNX1-RUNX1T1 mostrano differenti alterazioni di segnale che includono prevalentemente mutazioni di CCND2. Le mutazioni che coinvolgono i regolatori epigenetici quali DHX15 eZBTB7A sono anche preferenzialmente osservate nelle LAM RUNX1-RUNX1T1. Gli autori concludono che, mentre questi risultati indicano un ruolo funzionale di queste mutazioni nella leucemogenesi delle LAM con RUNX1-RUNX1T1, studi ulteriori sono indispensabili nella valutazione del loro ruolo nella patogenesi delle CBF-LAM.

Fonte:

Faber ZJ, Chen X, Gedman AL, et al. The genomic landscape of core-binding factor acute myeloid leukemias. Nat Genet. 2016 Oct 31. [Epub ahead of print]