Genetische Veränderungen in kindlichen Leukämien

Die t(12;21) ist die häufigste chromosomale Translokation der akuten lymphoblastischen Leukämie (ALL) des Kindesalters und verursacht die Entstehung des ETV6/RUNX1 (E/R) Fusionsgens (auch als TEL/AML bekannt). Es wird angenommen, dass die Bildung des Fusionsgens ein frühes onkogenes Ereignis in der Leukämieentstehung darstellt, das häufig bereits in utero auftritt. E/R bedarf jedoch weiterer genetischer Veränderungen, wie kürzlich von Mullighan et al. (Nature 2007;446:758) beschrieben, um eine klinische Manifestation der Leukämie auszulösen. Es ist bisher nicht bekannt, in welcher zeitlichen Reihenfolge und Ordnung diese genetischen Veränderungen auftreten. Ebenso wissen wir noch nicht, welche onkogenen Veränderungen für die Entstehung der E/R positiven Leukämie absolut notwendig sind. Ziel dieser Studie ist es, das zeitliche Auftreten der genetischen Veränderungen bei E/R positiven Leukämien zu bestimmen, indem wir sie bis zur Geburt zurückverfolgen. Dazu werden wir auf Filterplättchen getrocknete Blutproben, die früheste und oft einzige Blutprobe dieser Kinder vor dem Aufreten der Leukämie, verwenden. Fünfzig bis 60 Leukämieproben von Kindern mit t(12;21) positiver ALL, von denen neonatale Blutproben bereits vorhanden sind, sollen mittels "genome-wide" Single-Nucleotide- Polymorphismus (SNP) Analysen (6.0 SNP Affymetrix) auf genetische Veränderungen untersucht werden. Ausgewählte genetische Veränderungen, vorzugsweise mehrere pro Leukämie, die zu einem der betroffenen Hauptsignalwege wie Differenzierung, Proliferation und Zellzyklus gehören, sollen mittels Multiplex long-range PCR kloniert werden. Wir werden die genomischen Sequenzen verwenden um allel-spezifische und hoch-sensitive PCRs zu entwickelt, die anschließend für das Screening der neonatalen Blutproben verwendet werden. In Situtationen, in denen keine der getesteten sekundären Veränderungen in den neonatalen Blutproben nachweisbar sind, kann die Anwesenheit des Leukämieklons mittels klon-spezifischer Immunglobulin/T-Zell-Rezeptor Genrearrangements oder der Patienten-spezifischen genomischen E/R Bruchpunkte überprüft werden. Wir erwarten, dass unsere Untersuchungen Einblicke in die zeitliche und hierarchische Ordnung sekundärer genetischer Veränderungen bei der ALL im Kindesalter zulassen. Weiters nehmen wir an, dass die Ergebnisse dieser Studie dazu beitragen, persistierende leukämische Zellen bezüglich ihrer Dignität zu charakterisieren, ein Ansatz, der letztendlich zu innovativen Therapieansätzen führen kann.

Die akute lymphoblastische Leukämie (ALL) ist die häufigste Krebsart im Kindes- und Jugendalter mit einer derzeitigen Heilungsrate von ungefähr 80%. Obwohl diese Therapieerfolge überaus erfreulich sind, ist die Leukämieerkrankung nach wie vor eine der führenden Todesursachen in dieser Altersgruppe. Es ist deswegen von großer Wichtigkeit, die Entwicklung der Leukämie besser zu verstehen, um diese Erkrankung gezielt behandeln oder eventuell sogar verhindern zu können. Neuere Untersuchungen deuten darauf hin, dass die meisten Leukämie-initiierenden Veränderungen schon während der fötalen Entwicklung im Mutterleib auftreten, diese jedoch alleine nicht ausreichen, um eine Leukämieerkrankung auszulösen. Dazu ist Auftreten von weiteren Mutationen nötig. Ziel dieser Studie war es daher, in der Untergruppe der ALL, die durch eine ETV6-RUNX1 Genfusion charakterisiert ist, zu untersuchen, ob und welche sekundären Mutationen ebenfalls bereits während der fötalen Entwicklung auftreten und ob sich hier eine hierarchische Abfolge erkennen lässt. Für die Genfusion wurde bereits bewiesen, dass sie in der Mehrzahl der untersuchten Fälle vor der Geburt auftritt. Dazu haben wir und andere Forscher auf Filterpapier aufgebrachte Blutproben, die für ein Stoffwechselscreening nach der Geburt angefertigt und dann archiviert werden, verwendet, da dies praktisch die einzige Quelle für Blutzellen vor der Leukämieerkrankung darstellt. Nachdem die Zusammensetzung der sekundären Veränderungen in jeder Leukämie unterschiedlich ist und zudem individuelle Bruchpunkte aufweist, haben wir zunächst alle Veränderungen in den Leukämien mittels genom-weiter SNP Array Analysen bestimmt. Davon wurden jene ausgewählt, von denen wir den Bruchpunkt bestimmen und anschließend eine hoch-sensitive und -spezifische Methode etablieren konnten, die den Nachweis von einer mutierten unter 100.000 normalen Zellen erlaubt. Insgesamt war dies für 15 solcher Veränderungen möglich, die bei 10 Kindern mit Leukämie vorhanden waren und die wir in Folge für die Untersuchung der Neugeborenen Blutproben verwendet haben. Obwohl bei allen Fällen das ETV6-RUNX1 Fusionsgen nachweisbar war, haben wir keine der sekundären Veränderungen bei Geburt gefunden. Unsere Daten unterstützen daher die Ansicht, dass diese Veränderungen erst nach der Geburt auftreten. Andererseits schließen sie nicht die Möglichkeit einer früheren Entstehung aus, da die untersuchbaren Zellen aus der Neugeborenenperiode nur in geringen Mengen, und unter ihnen nur 10-100 Zellen mit einer ETV6-RUNX1 Fusion, vorhanden sind. Darüber hinaus lassen neueste Erkenntnisse vermuten, dass die individuelle Leukämie keine - wie bisher angenommen - einheitliche Erkrankung ist, sondern vielmehr aus mehreren Zellpopulationen mit unterschiedlichen Mutationen besteht. Dadurch wäre auch denkbar, dass Mutationen, die in der Leukämie in praktisch allen Zellen vorhanden sind, bei der Geburt nur äußerst selten vorkommen. All diese Untersuchungen und Szenarien zur Bestimmung der Dignität dieser Zellen bei Geburt sind nicht nur für unser biologisches Verständnis, sondern auch für die Nabelschnurblutasservationen relevant, da man bei letzteren wissen möchte, ob ein erhöhtes Krebsrisiko durch die Re-infusion solcher Zellen besteht.