Acute Megakaryocytic Leukemia
AMKL on AML:n alatyyppi, jolle on ominaista epänormaalit megakaryoblastit, jotka ilmentävät trombosyytti-spesifistä pintaglykoproteiinia. Luuydinbiopsiassa todetaan usein laaja myelofibroosi, mikä usein vaikeuttaa aspiraatiota näillä potilailla. AMKL on harvinainen aikuisilla, sillä sitä esiintyy vain yhdellä prosentilla AML-potilaista, mutta lapsuusiän AML-tapauksista se on 4-15 prosenttia. Pediatriassa tauti jaetaan kahteen suureen alaryhmään: AMKL potilailla, joilla on Downin oireyhtymä (DS-AMKL), ja AMKL potilailla, joilla ei ole Downin oireyhtymää (ei-DS-AMKL). AMKL on yleisin AML-tyyppi lapsilla, joilla on Downin oireyhtymä, ja esiintyvyys näillä potilailla on 500-kertainen yleiseen väestöön verrattuna. GATA1:n somaattisia mutaatioita esiintyy lähes kaikissa DS-AMKL-tapauksissa, ja ne edeltävät leukemian kehittymistä, kuten osoittaa niiden esiintyminen potilailla, joilla on ohimenevä myeloproliferatiivinen sairaus (TMD) vastasyntyneisyyskaudella. Pediatrinen ei-DS-AMKL on heterogeeninen potilasryhmä, josta merkittävä osa kantaa kimeerisiä onkogeenejä, mukaan lukien RBM15-MKL1-, CBFA2T3-GLIS2-, NUP98-KDM5A- ja MLL-geenien uudelleenjärjestelyjä.
DS-AMKL:ään liittyy imeväisiässä esiintyvä hematologinen häiriö, jota kutsutaan TMD:ksi. Tässä häiriössä perifeeriseen vereen kertyy klonaalinen populaatio megakaryoblasteja. Nämä blastit eivät fenotyyppisesti eroa AMKL:n leukemian blasteista, ja useimmissa tapauksissa remissio tapahtuu spontaanisti 3 kuukauden kuluessa ilman hoitoa. Noin 20 prosentissa TMD-tapauksista potilaille kehittyy MDS tai AMKL. TMD:n katsotaan saaneen alkunsa kohdussa, sillä TMD:hen liittyvän geenimuutoksen GATA1:n mutaatioita on todettu esiintyvän TMD:stä kärsivillä potilailla jo syntyessään. TMD:n eksomisekvensointi on paljastanut, että näissä blasteissa esiintyvät ei-hiljaiset mutaatiot rajoittuvat pääasiassa GATA1-geeniin. Sitä vastoin AMKL-blasteissa on enemmän mutaatioita, ja lisämuutokset epigeneettisissä ja kinaaseja signaloivissa geeneissä johtavat taudin etenemiseen. Yhdessä nämä havainnot tukevat mallia, jossa TMD-blastit syntyvät toissijaisesti GATA1-mutaatioiden seurauksena, saavat tämän niin sanotun ensimmäisen osuman ja pysyvät luuytimessä. Tämän jälkeen voi esiintyä lisämuutoksia, jotka tarjoavat ne yhteistyössä tapahtuvat tapahtumat, jotka ovat välttämättömiä täysimittaisen leukemian kehittymiselle.
GATA-proteiinit ovat transkriptiotekijöitä, joista kolme ilmentyy pääasiassa hematopoieettisissa soluissa (GATA1, GATA2 ja GATA3). GATA1:tä tarvitaan erytrosyyttien, megakaryosyyttien, eosinofiilien ja syöttösolujen kehittymiseen. DS-potilailla, joilla on AMKL, havaitut mutaatiot koostuvat lyhyistä deleetioista, insertioista ja pistemutaatioista eksonissa 2, jotka aiheuttavat ennenaikaisen stop-kodonin. Tämä lyhyempi mutanttiproteiini säilyttää kyvyn sitoutua DNA:han ja olla vuorovaikutuksessa kofaktorinsa kanssa, mutta siitä puuttuu transkription aktivointidomeeni, joten sen transaktivaatiopotentiaali on heikentynyt. GATA1 kykenee aktivoimaan linjaspesifisiä geenejä ja tukahduttamaan progenitorien ylläpitogeenejä läsnä olevista kofaktoreista riippuen. Näiden kohteiden deregulaatio vaikuttaa osaltaan erilaistumispysähdykseen, joka on havaittavissa typistetyllä GATA1:llä, joka ei enää kykene transaktivoimaan linjaspesifisten geenien transkriptiota. Kun otetaan huomioon, että vain 20 prosenttia TMD:stä etenee leukemiaksi, mitkä ovat ne myöhemmät tapahtumat tai muutokset, jotka edistävät leukemiaa edeltävän tilan muuttumista täysin pahanlaatuiseksi? 46 geenin eksomin ja kohdennetun sekvensoinnin avulla on saatu tietoa tästä kysymyksestä ja tunnistettu toistuvasti mutatoituneita geenejä kolmesta pääluokasta: kohesiini, epigeneettiset säätelijät ja signaalimolekyylit. Näihin kuuluvat kohesiinikompleksin geenit STAG2, RAD21, SMC3, SMC1A, NIPBL ja CTCF, PRC2-kompleksin geenit EZH2 ja SUZ12 sekä kinaasit, kuten JAK1, JAK2, JAK3, MPL, KRAS ja NRAS.
t(1;22), jota esiintyy yksinomaan AMKL:ää sairastavilla lapsilla, sulauttaa RBM15:n ja MKL1:n. MKL1 on transkriptionaalinen koaktivaattori SRF:lle (serum response factor), transkriptiotekijälle, joka säätelee solujen kasvuun, proliferaatioon ja erilaistumiseen osallistuvien geenien sekä aktiinisytoskelettiä säätelevien geenien ilmentymistä. Stimuloimattomissa soluissa MKL1 assosioituu G-aktiinimonomeereihin ja pysyy sytoplasmassa. Stimulaation ja Rho-välitteisen aktiinipolymerisaation jälkeen G-aktiinivarastot tyhjenevät, ja MKL1 translokoituu tumaan ja assosioituu SRF:n kanssa geenien transkription aktivoimiseksi. RBM15 koodaa proteiinia, joka sisältää kolme N-terminaalista RNA-tunnistusmotiivia, jotka sitoutuvat nukleiinihappoihin, ja Spen-paralogin ja ortologin C-terminaalisen (SPOC) domeenin, jonka ajatellaan olevan vuorovaikutuksessa SMRT- ja NCoR-korepressorikompleksien sekä Notch-signaloinnin jälkeisen transkriptiotekijän RBPJ:n kanssa. MKL1:n fuusio RBM15:een dereguloi MKL1:n normaalia solunsisäistä lokalisaatiota siten, että se lokalisoituu konstitutiivisesti ytimeen, mikä johtaa SRF:n aktivoitumiseen jopa ilman ärsykkeitä. SRF-transkriptio-ohjelman lisäksi fuusio aktivoi poikkeavasti myös RBPJ-transkriptiokohteita. Vaikka molempien transkriptio-ohjelmien on osoitettu olevan fuusiogeenin dereguloimia, on edelleen epäselvää, missä määrin ne vaikuttavat transformaatioon.
Muun kuin DS-AMKL:n geneettisen etiologian selvittäminen on viime aikoihin asti pysynyt vaikeasti selvitettävänä, lukuun ottamatta RBM15-MKL1-fuusiota. Pienen kohortin transkriptiosekvensoinnissa tunnistettiin puolella potilaista kromosomissa 16 kryptinen inversio, joka johti ETO-perheeseen kuuluvan ydinkorepressoreihin kuuluvan CBFA2T3:n ja GLI-perheeseen kuuluvan GLIS2:n yhdistymiseen. CBFA2T3-GLIS2 AMKL:n geeniekspressioprofiili erosi AMKL-soluista, joista puuttui tämä kimeerinen transkriptio, ja muista lasten AML:n geneettisistä alatyypeistä. Lisäksi CBFA2T3-GLIS2-fuusiogeeni aiheutti huonon ennusteen, mikä on sittemmin vahvistettu. CBFA2T3-GLIS2:n ilmentyminen Drosophilan ja hiiren hematopoieettisissa soluissa indusoi luun morfogeenisen proteiinin (BMP) signalointia, polkua, jota ei ole aiemmin yhdistetty AML:ään, ja johtaa hematopoieettisten esiasteiden itseuudistumiskyvyn huomattavaan lisääntymiseen. CBFA2T3-GLIS2:ta ilmentävät solut pysyivät kasvutekijäriippuvaisina in vitro eivätkä indusoi leukemiaa hiirissä, mikä on johdonmukaista yhteistoiminnallisten mutaatioiden vaatimuksen kanssa. Kaiken kaikkiaan somaattisten mutaatioiden kokonaismäärä CBFA2T3-GLIS2:ta ilmentävissä tapauksissa on vähäinen; useilla on kuitenkin todettu olevan vaurioita joko Janus-kinaasi(JAK)-geenissä ja/tai Downin oireyhtymän kriittisen alueen somaattinen amplifikaatio kromosomissa 21.
CbFA2T3-GLIS2:n lisäksi noin 8 prosentissa pediatrisista muista kuin DS-AMKL-tapauksista on NUP98-KDM5A-fuusio. NUP98, nukleoporiniperheen jäsen, jolla on transaktivaatioaktiivisuus, fuusioituneena KDM5A:han, H3K4me3:a sitovaan PHD-sormeen, kuvattiin alun perin aikuisten AML:ssä. Kun tämä fuusio-onkogeeni viedään hiirten luuytimeen, se aiheuttaa myeloidisen erilaistumisen pysähtymisen, ja hiirille kehittyy AML, jonka keskimääräinen latenssi on 69 päivää. Wang ja kollegat osoittivat, että tämä fuusio sitoutuu H3K4me3-mononukleosomeihin, mikä osoittaa, että PHD-sormella on rooli fuusion kohdentamisessa genomiin. Mielenkiintoista on, että mikrosarja-analyysi osoitti useiden H3K4me3-merkkejä kantavien polykombiproteiinien olevan transkriptiivisesti säänneltyjä vasteena fuusioon, kun taas konstitutiivisia H3K4me3-merkkejä kantavat talousgeenit pysyivät ennallaan. Kromatiini-immunoprecipitaatiolla varmistettuihin polycomb-kohteisiin kuuluvat MLL-järjestäytyneessä leukemiassa ylösreguloituneet geenit, kuten HOXA5, HOXA7, HOXA9, HOXA10, MEIS1 ja PBX1. Lisäksi kirjoittajat osoittavat PRC2:n sitoutumisen estymisen, kompleksin, joka vastustaa polycomb-proteiineja kohdegeenien transkriptionaalisen repression kautta. Näin ollen NUP98-KDM5A-fuusio pystyy estämään sellaisten kriittisten transkriptiotekijöiden hiljentymisen, joilla on merkitystä hematopoieettisten esiasteiden tilan ylläpitämisessä, samalla tavoin kuin MLL-geenien uudelleenjärjestelyillä. Ei ehkä olekaan yllättävää, että MLL-AF9- ja MLL-AF10-fuusiotapahtumia on havaittu myös muissa kuin DS-AMKL:ssä. Koska näitä muutoksia esiintyy myös muissa AML:n alatyypeissä, megakaryoblastisen taudin kehittymiseen vaikuttaa todennäköisesti muitakin tekijöitä. Yhteistyössä olevat mutaatiot, kohdesolu ja mikroympäristö voivat kaikki ohjata sukulinjaa transformaatioprosessin aikana.