Akutní megakaryocytární leukemie
AMKL je podtyp AML charakterizovaný abnormálními megakaryoblasty, které exprimují povrchový glykoprotein specifický pro destičky. Biopsie kostní dřeně často prokazuje rozsáhlou myelofibrózu, což často ztěžuje aspiraci u těchto pacientů. AMKL je u dospělých vzácná, vyskytuje se pouze u 1 % pacientů s AML, ale tvoří 4 až 15 % případů dětské AML. V pediatrii se toto onemocnění dělí na dvě hlavní podskupiny: AMKL u pacientů s Downovým syndromem (DS-AMKL) a AMKL u pacientů bez Downova syndromu (non-DS-AMKL). AMKL je nejčastějším typem AML u dětí s Downovým syndromem a výskyt u těchto pacientů je 500krát vyšší než v běžné populaci. Somatické mutace v GATA1 se vyskytují téměř ve všech případech DS-AMKL a předcházejí vzniku leukemie, jak ukazuje jejich přítomnost u pacientů s přechodným myeloproliferativním onemocněním (TMD) v novorozeneckém období. Dětští pacienti bez DS-AMKL jsou heterogenní skupinou pacientů, z nichž značná část nese chimérické onkogeny včetně RBM15-MKL1, CBFA2T3-GLIS2, NUP98-KDM5A a přestavby genů MLL.
DS-AMKL je spojena s hematologickým onemocněním v kojeneckém věku, označovaným jako TMD. Při této poruše se v periferní krvi hromadí klonální populace megakaryoblastů. Tyto blasty jsou fenotypově neodlišitelné od leukemických blastů AMKL a ve většině případů dochází při absenci léčby ke spontánní remisi do 3 měsíců. Přibližně u 20 % pacientů s TMD se vyvine MDS nebo AMKL. Předpokládá se, že TMD vzniká in utero, protože u pacientů, kteří trpěli TMD, byly při narození zjištěny mutace v GATA1, genetické změně spojené s TMD. Exomové sekvenování TMD odhalilo, že nonsilentní mutace u těchto blastů se omezují především na gen GATA1. Naproti tomu blasty AMKL nesou vyšší zátěž mutací, přičemž další léze v epigenetických genech a genech signalizujících kinázy vedou k progresi onemocnění. Souhrnně tato zjištění podporují model, podle kterého blasty TMD vznikají sekundárně na základě mutací GATA1, získávají tento tzv. první zásah a přetrvávají v kostní dřeni. Poté se mohou objevit další léze, které zajistí kooperující události, jež jsou nezbytné pro rozvoj plnohodnotné leukemie.
Bílkoviny GATA jsou transkripční faktory, z nichž tři jsou exprimovány hlavně v hematopoetických buňkách (GATA1, GATA2 a GATA3). GATA1 je nezbytný pro vývoj erytrocytů, megakaryocytů, eozinofilů a žírných buněk. Mutace zjištěné u pacientů s DS s AMKL se skládají z krátkých delecí, inzercí a bodových mutací v exonu 2, které zavádějí předčasný stop kodon. Tento kratší mutantní protein si zachovává schopnost vázat DNA a interagovat se svým kofaktorem, ale postrádá transkripční aktivační doménu, a má tedy snížený transaktivační potenciál. GATA1 je schopen aktivovat geny specifické pro jednotlivé linie a potlačovat geny pro udržování progenitorů v závislosti na přítomných kofaktorech. Deregulace těchto cílů přispívá k zástavě diferenciace pozorované u zkráceného GATA1, který již není schopen transkripce transkripce genů specifických pro danou linii. Vzhledem k tomu, že pouze 20 % TMD přechází v leukémii, jaké jsou tedy následné události nebo změny, které povýší preleukemický stav na stav plně transformované malignity? Exomové a cílené sekvenování 46 genů umožnilo nahlédnout do této otázky a identifikovat opakovaně mutované geny ve třech hlavních kategoriích: kohezin, epigenetické regulátory a signální molekuly. Patří mezi ně geny kohezinového komplexu STAG2, RAD21, SMC3, SMC1A, NIPBL a CTCF; geny komplexu PRC2 EZH2 a SUZ12; a také kinázy, jako jsou JAK1, JAK2, JAK3, MPL, KRAS a NRAS.
t(1;22), která se vyskytuje výhradně u dětí s AMKL, spojuje RBM15 a MKL1. MKL1 je transkripční koaktivátor pro serum response factor (SRF), transkripční faktor, který reguluje expresi genů podílejících se na růstu, proliferaci a diferenciaci buněk a také genů, které řídí aktinový cytoskelet. V nestimulovaných buňkách se MKL1 spojuje s monomery G-aktinu a zůstává v cytoplazmě. Po stimulaci a Rho zprostředkované polymerizaci aktinu se G-aktinové pooly vyčerpají a MKL1 se přemístí do jádra, kde se spojí se SRF a aktivuje transkripci genů. RBM15 kóduje protein obsahující tři N-koncové RNA rozpoznávací motivy, které se vážou na nukleové kyseliny, a C-koncovou doménu paralogu a ortologu Spen (SPOC), o níž se předpokládá, že interaguje s komplexy korepresorů SMRT a NCoR a také s RBPJ, transkripčním faktorem následujícím po signalizaci Notch. Fúze MKL1 s RBM15 dereguluje normální intracelulární lokalizaci MKL1 tak, že je konstitutivně lokalizován v jádře, což vede k aktivaci SRF i v nepřítomnosti podnětů. Kromě transkripčního programu SRF fúze také aberantně aktivuje transkripční cíle RBPJ. Ačkoli bylo prokázáno, že oba transkripční programy jsou deregulovány fúzním genem, míra, do jaké přispívají k transformaci, je stále nejasná.
Do nedávné doby zůstávala genetická etiologie non-DS-AMKL, s výjimkou fúze RBM15-MKL1, nepolapitelná. Sekvenování transkriptomu malé kohorty identifikovalo u poloviny pacientů kryptickou inverzi na chromozomu 16, která vedla ke spojení CBFA2T3, člena rodiny jaderných korepresorů ETO, s GLIS2, členem rodiny transkripčních faktorů GLI. Profil genové exprese CBFA2T3-GLIS2 AMKL se lišil od profilu buněk AMKL bez tohoto chimérického transkriptu a od ostatních genetických podtypů dětské AML. Kromě toho fúzní gen CBFA2T3-GLIS2 poskytoval špatnou prognózu, což bylo následně potvrzeno. Exprese CBFA2T3-GLIS2 v drozofilních a myších hematopoetických buňkách indukuje signalizaci kostního morfogenního proteinu (BMP), což je cesta, která nebyla dříve u AML použita, a vede k výraznému zvýšení schopnosti sebeobnovy hematopoetických progenitorů. Buňky exprimující CBFA2T3-GLIS2 zůstaly in vitro závislé na růstových faktorech a neindukují leukémii u myší, což odpovídá požadavku na kooperativní mutace. Celkově je celková zátěž somatickými mutacemi u případů exprimujících CBFA2T3-GLIS2 nízká; bylo však zjištěno, že několik z nich nese léze buď v genu Janusovy kinázy(JAK) a/nebo somatickou amplifikaci kritické oblasti Downova syndromu na chromozomu 21.
Kromě CBFA2T3-GLIS2 nese přibližně 8 % dětských případů non-DS-AMKL fúzi NUP98-KDM5A. NUP98, člen rodiny nukleoporinů s transaktivační aktivitou, fúzovaný s KDM5A, PHD prstem vážícím H3K4me3, byl původně popsán u AML dospělých. Po vnesení do myší kostní dřeně tento fúzní onkogen vyvolá zástavu myeloidní diferenciace a u myší se vyvine AML s průměrnou latencí 69 dní. Wang a jeho kolegové prokázali, že tato fúze je vázána na mononukleozomy H3K4me3, což ukazuje, že prst PHD hraje roli při cílení fúze do genomu. Zajímavé je, že analýza mikročipů identifikovala několik polycombových proteinů nesoucích značky H3K4me3, které byly v reakci na fúzi transkripčně zvýšeny, zatímco správcovské geny s konstitutivními značkami H3K4me3 zůstaly nezměněny. Mezi postižené polycombové cíle potvrzené chromatinovou imunoprecipitací patří geny regulované u leukémie s MLL, jako jsou HOXA5, HOXA7, HOXA9, HOXA10, MEIS1 a PBX1. Autoři dále prokazují blok ve vazbě PRC2, komplexu, který antagonizuje polycomb proteiny prostřednictvím transkripční represe cílových genů. Fúze NUP98-KDM5A je tedy schopna zabránit umlčení kritických transkripčních faktorů, které hrají roli při udržování stavu hematopoetických progenitorů, podobně jako přestavby genů MLL. Není tedy asi překvapivé, že fúzní události MLL-AF9 a MLL-AF10 byly zjištěny také u jiných než DS-AMKL. Vzhledem k tomu, že se tyto změny vyskytují i u jiných podtypů AML, je pravděpodobné, že k rozvoji megakaryoblastického onemocnění přispívají další faktory. Spolupracující mutace, cílová buňka a mikroprostředí mají potenciál řídit linii během procesu transformace
.