Acute Megakaryocytic Leukemia
AMKL jest podtypem AML charakteryzującym się nieprawidłowymi megakaryoblastami, które wykazują ekspresję glikoproteiny powierzchniowej specyficznej dla płytek krwi. Biopsja szpiku kostnego często wykazuje rozległą mielofibrozę, często utrudniającą aspirację u tych pacjentów. AMKL jest rzadka u dorosłych, występuje tylko u 1% pacjentów z AML, ale stanowi od 4% do 15% przypadków AML u dzieci. W pediatrii choroba ta dzieli się na dwie główne podgrupy: AMKL u pacjentów z zespołem Downa (DS-AMKL) i AMKL u pacjentów bez zespołu Downa (non-DS-AMKL). AMKL jest najczęstszym typem AML u dzieci z zespołem Downa, a częstość występowania u tych pacjentów jest 500-krotnie wyższa niż w populacji ogólnej. Mutacje somatyczne w GATA1 występują w prawie wszystkich przypadkach DS-AMKL i poprzedzają rozwój białaczki, na co wskazuje ich obecność u pacjentów z przemijającą chorobą mieloproliferacyjną (TMD) w okresie noworodkowym. Pediatryczne non-DS-AMKL jest heterogenną grupą pacjentów, z których znaczna część jest nosicielami chimerycznych onkogenów, w tym RBM15-MKL1, CBFA2T3-GLIS2, NUP98-KDM5A i rearanżacji genów MLL.
DS-AMKL jest związane z zaburzeniem hematologicznym w okresie niemowlęcym, określanym jako TMD. W tym zaburzeniu, klonalna populacja megakaryoblastów gromadzi się we krwi obwodowej. Blasty te są fenotypowo nie do odróżnienia od blastów białaczkowych AMKL, a w większości przypadków remisja następuje samoistnie w ciągu 3 miesięcy przy braku leczenia. W około 20% przypadków TMD u pacjentów rozwinie się MDS lub AMKL. Uważa się, że TMD może powstać in utero, ponieważ mutacje w GATA1, zmianie genetycznej związanej z TMD, były obecne przy urodzeniu u pacjentów, którzy cierpieli na TMD. Sekwencjonowanie egzomu TMD ujawniło, że mutacje nonsilentne w tych blastach są ograniczone głównie do genu GATA1. W przeciwieństwie do tego, blasty AMKL niosą większe obciążenie mutacjami, z dodatkowymi zmianami w genach epigenetycznych i kinazowo-sygnałowych, które prowadzą do progresji choroby. Łącznie, wyniki te wspierają model, w którym blasty TMD powstają wtórnie do mutacji GATA1, uzyskując tzw. pierwsze uderzenie i utrzymują się w szpiku kostnym. Następnie mogą pojawić się dodatkowe zmiany, zapewniając współdziałanie zdarzeń, które są niezbędne do rozwoju pełnoobjawowej białaczki.
Białka GATA są czynnikami transkrypcyjnymi, z których trzy ulegają ekspresji głównie w komórkach krwiotwórczych (GATA1, GATA2, i GATA3). GATA1 jest wymagane do rozwoju erytrocytów, megakariocytów, eozynofili i komórek tucznych. Mutacje wykryte u pacjentów z DS z AMKL składają się z krótkich delecji, insercji i mutacji punktowych w obrębie eksonu 2, które wprowadzają przedwczesny kodon stop. To krótsze zmutowane białko zachowuje zdolność do wiązania DNA i interakcji z kofaktorem, ale nie posiada domeny aktywacji transkrypcyjnej, a tym samym ma zmniejszony potencjał transaktywacyjny. GATA1 jest w stanie aktywować geny specyficzne dla danej linii i represjonować geny związane z utrzymaniem progenitorów w zależności od obecnych kofaktorów. Deregulacja tych celów przyczynia się do zatrzymania różnicowania obserwowanego w przypadku okrojonego GATA1, który nie jest już zdolny do transaktywacji transkrypcji genów specyficznych dla danej linii. Biorąc pod uwagę, że tylko 20% przypadków TMD ulega progresji do białaczki, jakie są kolejne zdarzenia lub zmiany, które promują stan przedbiałaczkowy do stanu w pełni przekształconego nowotworu złośliwego? Sekwencjonowanie egzomu i celowane sekwencjonowanie 46 genów dostarczyło wglądu w to pytanie, identyfikując powtarzalnie zmutowane geny w trzech głównych kategoriach: kohezyna, regulatory epigenetyczne i cząsteczki sygnalizacyjne. Należą do nich geny kompleksu kohezyny: STAG2, RAD21, SMC3, SMC1A, NIPBL i CTCF; geny kompleksu PRC2: EZH2 i SUZ12; a także kinazy, takie jak JAK1, JAK2, JAK3, MPL, KRAS i NRAS.
t(1;22), który występuje wyłącznie u niemowląt z AMKL, łączy RBM15 i MKL1. MKL1 jest koaktywatorem transkrypcji dla czynnika odpowiedzi na surowicę (SRF), czynnika transkrypcyjnego, który reguluje ekspresję genów zaangażowanych we wzrost, proliferację i różnicowanie komórek, a także genów kontrolujących cytoszkielet aktyny. W komórkach niestymulowanych MKL1 wiąże się z monomerami G-aktyny i pozostaje w cytoplazmie. Po stymulacji i polimeryzacji aktyny z udziałem Rho, pule G-aktyny ulegają wyczerpaniu, a MKL1 przemieszcza się do jądra, łącząc się z SRF w celu aktywacji transkrypcji genów. RBM15 koduje białko zawieraj±ce trzy N-końcowe motywy rozpoznawania RNA, które wi±ż± się z kwasami nukleinowymi oraz C-końcow± domenę paralogu Spen i ortologa (SPOC), która oddziałuje z kompleksami rdzennych represorów SMRT i NCoR, jak również z RBPJ, czynnikiem transkrypcyjnym downstream sygnalizacji Notch. Fuzja MKL1 z RBM15 dereguluje normalną wewnątrzkomórkową lokalizację MKL1, tak że staje się ona konstytutywnie zlokalizowana w jądrze, co skutkuje aktywacją SRF nawet przy braku bodźców. Oprócz programu transkrypcyjnego SRF, fuzja również nieprawidłowo aktywuje cele transkrypcyjne RBPJ. Chociaż wykazano, że oba programy transkrypcyjne są deregulowane przez gen fuzyjny, stopień, w jakim przyczyniają się do transformacji, jest nadal niejasny.
Do niedawna, z wyjątkiem fuzji RBM15-MKL1, etiologia genetyczna non-DS-AMKL pozostawała nieuchwytna. Sekwencjonowanie transkryptomu małej kohorty zidentyfikowało kryptyczną inwersję na chromosomie 16 u połowy pacjentów, która spowodowała przyłączenie CBFA2T3, członka rodziny ETO jądrowych corepressorów, do GLIS2, członka rodziny GLI czynników transkrypcyjnych. Profil ekspresji genów CBFA2T3-GLIS2 AMKL różnił się od profilu komórek AMKL pozbawionych tego chimerycznego transkryptu oraz od innych genetycznych podtypów dziecięcej AML. Co więcej, gen fuzyjny CBFA2T3-GLIS2 wiązał się z gorszym rokowaniem, co zostało później potwierdzone. Ekspresja CBFA2T3-GLIS2 w komórkach hematopoetycznych Drosophila i myszy indukuje sygnalizację białka morfogenicznego kości (BMP), szlak, który nie był wcześniej implikowany w AML, i powoduje znaczny wzrost zdolności do samoodnawiania progenitorów hematopoetycznych. Komórki wykazujące ekspresję CBFA2T3-GLIS2 pozostają zależne od czynnika wzrostu in vitro i nie indukują białaczki u myszy, co jest zgodne z wymogiem mutacji kooperacyjnych. Ogólnie rzecz biorąc, całkowite obciążenie mutacjami somatycznymi w przypadkach z ekspresją CBFA2T3-GLIS2 jest niskie; jednakże kilka z nich nosi zmiany w genie kinazy Janusa (JAK) i/lub somatyczną amplifikację regionu krytycznego zespołu Downa na chromosomie 21.
W dodatku do CBFA2T3-GLIS2, około 8% przypadków pediatrycznych nie-DS-AMKL nosi fuzję NUP98-KDM5A. NUP98, członek rodziny nukleoporyn o aktywności transaktywacyjnej, połączony z KDM5A, palcem PHD wiążącym H3K4me3, został pierwotnie opisany w AML u dorosłych. Po wprowadzeniu do szpiku kostnego myszy, ten onkogen fuzyjny indukuje zatrzymanie różnicowania mieloidalnego i u myszy rozwija się AML ze średnim opóźnieniem 69 dni. Wang i współpracownicy wykazali, że fuzja ta wiąże się z mononukleosomami H3K4me3, co wskazuje, że palec PHD odgrywa rolę w kierowaniu fuzji do genomu. Co ciekawe, analiza mikromacierzy zidentyfikowała kilka białek polikombowych nios±cych znaczniki H3K4me3, które były transkrypcyjnie wyregulowane w odpowiedzi na fuzję, podczas gdy geny gospodarza z konstytutywnymi znacznikami H3K4me3 pozostały niezmienione. Do celów polikomba, których obecność potwierdzono metodą immunoprecypitacji chromatyny, należą geny ulegające ekspresji w białaczkach z rearanżacją MLL, takie jak HOXA5, HOXA7, HOXA9, HOXA10, MEIS1 i PBX1. Ponadto autorzy wykazują blokadę wiązania PRC2, kompleksu antagonizującego białka polikombowe poprzez transkrypcyjną represję genów docelowych. Zatem fuzja NUP98-KDM5A jest w stanie zapobiec wyciszeniu krytycznych czynników transkrypcyjnych, które odgrywają rolę w utrzymaniu statusu progenitorów krwiotwórczych, podobnie jak w przypadku rearanżacji genów MLL. Nie jest więc zaskoczeniem, że fuzje MLL-AF9 i MLL-AF10 są również wykrywane w innych niż DS-AMKL. Ponieważ zmiany te występują również w innych podtypach AML, prawdopodobnie istnieją dodatkowe czynniki przyczyniające się do rozwoju choroby megakarioblastycznej. Współdziałające mutacje, komórka docelowa i mikrośrodowisko mogą potencjalnie kierować linią w procesie transformacji.