Akut megakaryocytär leukemi
AMKL är en subtyp av AML som kännetecknas av onormala megakaryoblaster som uttrycker trombocytspecifikt ytglykoprotein. Benmärgsbiopsi visar ofta på omfattande myelofibros, vilket ofta försvårar aspiration hos dessa patienter. AMKL är sällsynt hos vuxna och förekommer hos endast 1 % av AML-patienterna, men utgör mellan 4 % och 15 % av AML-fallen hos barn. Inom pediatrik delas sjukdomen in i två stora undergrupper: AMKL hos patienter med Downs syndrom (DS-AMKL) och AMKL hos patienter utan Downs syndrom (non-DS-AMKL). AMKL är den vanligaste typen av AML hos barn med Downs syndrom, och incidensen hos dessa patienter är 500 gånger högre än i den allmänna befolkningen. Somatiska mutationer i GATA1 finns i nästan alla fall av DS-AMKL och föregår leukemiutvecklingen, vilket indikeras av deras förekomst hos patienter med övergående myeloproliferativ sjukdom (TMD) under neonatalperioden. Pediatrisk icke-DS-AMKL är en heterogen grupp av patienter, varav en betydande andel bär på chimära onkogener inklusive RBM15-MKL1, CBFA2T3-GLIS2, NUP98-KDM5A och MLL-genomföringar.
DS-AMKL är förknippad med en hematologisk störning i spädbarnsåldern, kallad TMD. Vid denna störning ansamlas en klonal population av megakaryoblaster i det perifera blodet. Dessa blaster är fenotypiskt omöjliga att skilja från AMKL-leukemiska blaster, och i majoriteten av fallen sker remission spontant inom 3 månader i avsaknad av behandling. I ungefär 20 % av TMD-fallen kommer patienterna att utveckla MDS eller AMKL. TMD anses ha sitt ursprung i livmodern, eftersom mutationer i GATA1, den genetiska lesion som förknippas med TMD, har visat sig vara närvarande vid födseln hos patienter som drabbats av TMD. Exomsekvensering av TMD har visat att nonsilenta mutationer i dessa blaster huvudsakligen är begränsade till GATA1-genen. AMKL-blaster har däremot en högre mutationsbörda, med ytterligare lesioner i epigenetiska och kinasignalerande gener som leder till att sjukdomen fortskrider. Sammantaget stöder dessa resultat en modell där TMD-blaster uppstår sekundärt till GATA1-mutationer, förvärvar denna så kallade första träff och kvarstår i benmärgen. Ytterligare lesioner kan sedan uppstå, vilket ger de samverkande händelser som är nödvändiga för att fullfjädrad leukemi ska utvecklas.
GATA-proteinerna är transkriptionsfaktorer, varav tre uttrycks huvudsakligen i hematopoetiska celler (GATA1, GATA2 och GATA3). GATA1 krävs för utvecklingen av erytrocyter, megakaryocyter, eosinofiler och mastceller. Mutationer som upptäckts hos DS-patienter med AMKL består av korta deletioner, insertioner och punktmutationer inom exon 2 som introducerar en för tidig stoppkodon. Detta kortare mutantprotein behåller förmågan att binda DNA och interagera med sin kofaktor, men saknar transkriptionsaktiveringsdomänen och har därför minskad transaktiveringspotential. GATA1 kan aktivera linjespecifika gener och undertrycka gener för progenitorunderhåll beroende på vilka kofaktorer som är närvarande. Avreglering av dessa mål bidrar till det differentieringsstopp som ses med det trunkerade GATA1 som inte längre kan transaktivera transkriptionen av linjespecifika gener. Med tanke på att endast 20 % av TMD utvecklas till leukemi, vilka är då de efterföljande händelserna eller förändringarna som gör att det preleukemiska tillståndet övergår till en fullt transformerad malignitet? Exomsekvensering och riktad sekvensering av 46 gener har gett insikt i denna fråga och identifierat återkommande muterade gener i tre huvudkategorier: kohesin, epigenetiska regulatorer och signalmolekyler. Dessa omfattar kohesinkomplexgenerna STAG2, RAD21, SMC3, SMC1A, NIPBL och CTCF, PRC2-komplexgenerna EZH2 och SUZ12 samt kinaser som JAK1, JAK2, JAK3, MPL, KRAS och NRAS.
t(1;22), som uteslutande ses hos spädbarn med AMKL, fusionerar RBM15 och MKL1. MKL1 är en transkriptionell koaktivator för serumresponsfaktor (SRF), en transkriptionsfaktor som reglerar uttrycket av gener som är involverade i celltillväxt, proliferation och differentiering samt gener som styr aktincytoskelettet. I ostimulerade celler associerar MKL1 med G-actin-monomerer och hålls kvar i cytoplasman. Efter stimulering och Rho-medierad aktinpolymerisering utarmas G-actinpooler och MKL1 translokeras till kärnan och associeras med SRF för att aktivera gentranskription. RBM15 kodar för ett protein som innehåller tre N-terminala RNA-igenkänningsmotiv som binder till nukleinsyror och en Spen paralogue and orthologue C-terminal (SPOC) domän som tros interagera med SMRT- och NCoR-korepressorkomplexen samt RBPJ, en transkriptionsfaktor nedströms Notch-signalering. Fusionen av MKL1 med RBM15 avreglerar den normala intracellulära lokaliseringen av MKL1 så att den blir konstitutivt lokaliserad till kärnan, vilket resulterar i SRF-aktivering även i frånvaro av stimuli. Förutom SRF:s transkriptionsprogram aktiverar fusionen också felaktigt RBPJ:s transkriptionella mål. Även om båda transkriptionsprogrammen har visat sig vara avreglerade av fusionsgenen är det fortfarande oklart i vilken grad de bidrar till transformationen.
Till nyligen hade den genetiska etiologin för icke-DS-AMKL förblivit svårfångad, med undantag för RBM15-MKL1-fusionen. Transkriptomsekvensering av en liten kohort identifierade en kryptisk inversion på kromosom 16 hos hälften av patienterna som resulterade i att CBFA2T3, en medlem av ETO-familjen av nukleära corepressorer, förenades med GLIS2, en medlem av GLI-familjen av transkriptionsfaktorer. Genuttrycksprofilen hos CBFA2T3-GLIS2 AMKL skiljde sig från den hos AMKL-celler som saknade detta chimära transkript och från andra genetiska subtyper av AML hos barn. Dessutom gav CBFA2T3-GLIS2-fusionsgenen en dålig prognos, ett resultat som sedan dess har bekräftats. Uttryck av CBFA2T3-GLIS2 i hematopoietiska celler från Drosophila och murin inducerar BMP-signalering (bone morphogenic protein), en signalväg som inte tidigare varit involverad i AML, och resulterar i en markant ökning av självförnyelsekapaciteten hos hematopoietiska progenitorer. CBFA2T3-GLIS2-uttryckande celler förblev tillväxtfaktorberoende in vitro och lyckas inte inducera leukemi hos möss, vilket överensstämmer med ett krav på kooperativa mutationer. Totalt sett är den totala belastningen av somatiska mutationer i CBFA2T3-GLIS2-uttryckande fall låg; flera har dock visat sig bära skador i antingen en Janus kinas(JAK)-gen och/eller en somatisk förstärkning av den kritiska regionen för Downs syndrom på kromosom 21.
Förutom CBFA2T3-GLIS2 bär cirka 8 % av de pediatriska icke-DS-AMKL-fallen på NUP98-KDM5A-fusionen. NUP98, en medlem av nukleoporinfamiljen med transaktiveringsaktivitet, fusionerad med KDM5A, en H3K4me3-bindande PHD-finger, beskrevs ursprungligen i AML hos vuxna. När denna fusionsonkogen introduceras i murins benmärg inducerar den ett myeloiskt differentieringsstopp och möss utvecklar AML med en genomsnittlig latenstid på 69 dagar. Wang och medarbetare visade att denna fusion är bunden till H3K4me3-mononukleosomer, vilket visar att PHD-fingret spelar en roll när det gäller att rikta fusionen mot genomet. Intressant nog identifierade mikroarrayanalys flera polycombproteiner med H3K4me3-markeringar som transkriptionellt uppreglerade som svar på fusionen, medan hushållsgener med konstitutiva H3K4me3-markeringar förblev oförändrade. De påverkade polycomb-målen, som bekräftats genom kromatinimmunoprecipitering, omfattar gener som är uppreglerade i MLL-reagerad leukemi, t.ex. HOXA5, HOXA7, HOXA9, HOXA10, MEIS1 och PBX1. Författarna påvisar dessutom ett block i PRC2-bindningen, det komplex som antagoniserar polycombproteiner genom transkriptionell repression av målgener. Därför kan NUP98-KDM5A-fusionen förhindra tystnad av kritiska transkriptionsfaktorer som spelar en roll i upprätthållandet av hematopoietisk progenitorstatus, i likhet med MLL-genomföringar. Det är då kanske inte förvånande att MLL-AF9- och MLL-AF10-fusionshändelser också har upptäckts i icke-DS-AMKL. Eftersom dessa lesioner också finns i andra subtyper av AML finns det sannolikt ytterligare faktorer som bidrar till utvecklingen av megakaryoblastisk sjukdom. Samverkande mutationer, målcellen och mikromiljön har alla potential att styra linjen under transformationsprocessen.