Immunoglobulin gene alterations in the progression of B cell lymphomas Smit, L.A.

Transcriptie

1 UvA-DARE (Digital Academic Repository) Immunoglobulin gene alterations in the progression of B cell lymphomas Smit, L.A. Link to publication Citation for published version (APA): Smit, L. A. (2008). Immunoglobulin gene alterations in the progression of B cell lymphomas General rights It is not permitted to download or to forward/distribute the text or part of it without the consent of the author(s) and/or copyright holder(s), other than for strictly personal, individual use, unless the work is under an open content license (like Creative Commons). Disclaimer/Complaints regulations If you believe that digital publication of certain material infringes any of your rights or (privacy) interests, please let the Library know, stating your reasons. In case of a legitimate complaint, the Library will make the material inaccessible and/or remove it from the website. Please Ask the Library: or a letter to: Library of the University of Amsterdam, Secretariat, Singel 425, 1012 WP Amsterdam, The Netherlands. You will be contacted as soon as possible. UvA-DARE is a service provided by the library of the University of Amsterdam ( Download date: 12 Oct 2017

2 Summary Samenvatting 8 155

3 Immunoglobulin gene alterations in the progression of B cell lymphomas Summary The germinal centre is a specialized microenvironment in which B cells, T cells and FDCs cooperate to constitute an effective humoral immune response. The outcome of this process is the production of high affinity antibodies by the B cells. Somatic hypermutation involves the introduction of mostly point mutations in the variable region of the Ig genes thus altering the affinity of the Ig for the invading antigen. However, SHM also endangers the genomic integrity of the rapidly proliferating germinal centre B cell by the introduction of mutations in non-ig genes including tumor suppression genes and proto-oncogenes. Aberrant SHM (ASHM) may also lead to the formation of double stranded DNA breaks and (proto-) oncogene chromosomal translocations. SHM and specifically ASHM is assumed to play a role in the initiation of a variety of B-NHL. In this thesis we investigated whether or not this potentially harmful process is still active in B-NHL and as such is instrumental in the progression of low grade to high grade lymphomas. In chapter one a general introduction is given on the humoral immune response, B-cells, the germinal centre and in particular somatic hypermutation and the enzyme that plays a key role in this process, activation induced cytidine deaminase. Furthermore, we give a short introduction about the genetic alterations that characterize certain subsets of B-NHL and describe how SHM may play a role in B-cell lymphomagenesis. In chapter two, we quantitatively measured the expression of AID and polymerase iota in a comprehensive panel of B-NHL. AID was found to be only expressed in B-NHL with a germinal centre phenotype. AID expression did not correlate with IgV H intraclonal variation, indicating that the general believe that ICV is a reflection of ongoing SHM is not always true and ICV in fact may be a remnant of previous SHM activity in the GC. In this chapter we also describe seven FL with histological progression to a DLBCL. Three out of seven FL showed an increase in AID expression level after transformation, which suggests that ongoing SHM activity may have played a role in tumor progression. In chapter three these topics were further addressed in a specific subgroup of low grade lymphomas, i.e. B-CLL. We show that in accordance with the data presented in chapter one, B-CLL do not express AID. However, B-CLL that undergo transformation to a diffuse large B cell lymphoma expressed considerably higher levels of AID. Furthermore, in three out of five DLBCL, AID expression was accompanied by ICV of IgV H or BCL6 and/or an increase in mutations in IgV H or BCL6. We also show in this chapter that these B-CLL express remarkably homologous IgV H -CDR3 regions, suggesting that these lymphomas may recognize recurrent antigenic epitopes. In chapter four we describe three cases of FL that undergo progression to a precursor B-lymphoblastic lymphoma. After transformation the B-LBL did not only posses an immature 156

4 B cell immunophenotype, with Tdt, VpreB and λ5 expression, but also evidence of was obtained for ongoing immunoglobulin light chain rearrangement. Ig gene analysis further showed extensively mutated IgV H genes, which was not ongoing during transformation. The clonal relation between these two tumors confirms the notion that in all three cases indeed differentiation to an earlier cell program had taken place. Finally, we show that one B-LBL gained a BCL6 translocation, whereas all three B-LBL gained a C-MYC translocation after transformation. In chapter five we describe four FL of the gastro-intestinal tract. These rare lymphomas expressed extensively mutated IgV H genes and three of the GI-FL expressed IgA. Mutation analysis showed that in these GI-FL counterselection for potential harmful replacement mutations in FR had taken place. Furthermore, all lymphomas expressed α4β7, a well defined mucosal homing receptor, which may explain their low metastazing potential. Altogether, it seems that these GI-FL may originate from local, antigen experienced GC B cells and that their BCR may still have binding capacity for antigens originating from the gut lumen. Chapter six summarizes existing data about the somatic hypermutation process in FL initiation and progression and sheds some light on the role of the microenvironment, particularly the B-cell receptor ligands, in lymphomagenesis in mice and men. In chapter seven we investigated the role of the microenvironment in the pathogenesis of B-CLL. We compared the gene expression pattern of a large panel of apoptosis regulators of peripheral blood B-CLL cells and compared them with lymph node B-CLL cells. We found that, although the overall expression pattern between peripheral blood and lymph node B-CLL was remarkably similar, some genes were expressed differently. B-CLL isolated from lymph node samples expressed increased levels of anti-apoptotic BCL-xL and Survivin, and a decreased level of the pro-apoptotic BH3-only protein Noxa. We show that these gene expression differences are most probably due to sustained CD40L stimulation in the lymph node microenvironment, since CD40L-stimulation of peripheral blood B-CLL cells resulted in a similar gene expression pattern. Furthermore, Bortezomib-induced Noxa expression resulted in increased apoptosis, whereas decreased Noxa expression by means of RNAi, reduced bortezomib-induced apoptosis. These data indicate that suppression of Noxa in the lymph node microenvironment contributes to the persistence of B-CLL at these sites. Finally, chapter eight summarizes and discusses the results presented in this thesis. We compare our quantitative AID expression level data with those presented by other groups. We describe that in contrast to the general believe, the SHM machinery is active in only a subset of FL and that ICV is not necessarily a reflection of ongoing SHM. Furthermore, we compare our data concerning ongoing SHM in B-NHL with those described in literature and conclude that although still only limited data exist, SHM may indeed play a role in lymphoma progression. 157

5 Immunoglobulin gene alterations in the progression of B cell lymphomas Samenvatting Het kiemcentrum is een gespecialiseerde micro-omgeving waarin B cellen, T cellen en folliculair dendritische cellen samenwerken om een effectieve humorale immuunrespons te bewerkstelligen. De uitkomst van dit proces is de productie van antistoffen door de B cel met een hoge affiniteit. Somatische hypermutatie introduceert voornamelijk punt mutaties in de variabele regio van de immunoglobuline genen om zo de affiniteit van de Ig voor het binnendringende antigen te veranderen. SHM kan echter ook de genomische integriteit van de snel delende kiemcentrum B cel in gevaar brengen doordat er mutaties in niet-ig genen (waaronder tumor suppressor- en oncogenen) worden geïntroduceerd. Deze aberrante SHM (ASHM) kan ook leiden tot de vormingen van dubbelstrengs DNA breuken en chromosomale translocaties in (proto)oncogenen. Het lijkt erop dat SHM en met name ASHM een rol speelt in het ontstaan van een aantal B-NHL. In dit proefschrift hebben we onderzocht of dit potentieel gevaarlijke proces nog aanstaat in B-NHL en zo een rol speelt in de progressie van laaggradige naar hooggradige lymfomen. In hoofdstuk een wordt er een algemene inleiding gegeven over de humorale immuun respons, B cellen, het kiemcentrum en met name het enzym dat een hoofdrol speelt in SHM, activation induced cytidine deaminase. Verder geven we ook een korte introductie in de genetische afwijkingen die kenmerkend zijn voor bepaalde B-NHL en beschrijven we hoe SHM een rol zou kunnen spelen in het ontstaan van B-NHL. In hoofdstuk twee hebben we de expressie van AID en polymerase iota kwantitatief gemeten in een uitgebreid panel van B-NHL. AID bleek alleen tot expressie te komen in lymfomen met een kiemcentrum fenotype. AID correleerde niet met de IgV H intraklonale variatie, wat erop wijst dat het algemeen aanvaarde principe dat ICV een uiting is van doorgaande SHM niet correct is en dat ICV ook een restant kan zijn van vroegere SHM activiteit in het kiemcentrum. In dit hoofdstuk beschrijven we zeven FL met histologische progressie naar een DLBCL. Drie van de zeven FL brachten meer AID tot expressie na transformatie, wat erop wijst dat SHM een rol gespeeld zou kunnen hebben in de tumor progressie. In hoofdstuk drie worden deze onderwerpen verder besproken in de specifieke subgroep van laaggradige lymfomen nl. B-CLL. We laten zien dat, in overeenstemming met de data uit hoofdstuk een, B-CLL geen AID tot expressie brengen. Echter, B-CLL die progressie doormaken naar een DLBCL brengen duidelijk meer AID tot expressie. Bovendien was de AID expressie in drie van de vijf DLBCL gecorreleerd aan ICV in IgV H of BCL6 of een toename van mutaties in deze genen. We laten in dit hoofdstuk ook zien dat deze B-CLL opvallend homologe IgV H CDR3 regio s tot expressie brengen, wat suggereert dat deze lymfomen specifieke, steeds terugkerende antigenen herkennen. In hoofdstuk vier beschrijven we drie FL die progressie doormaken naar een precursor B 158

6 cel lymfoom. Na transformatie brengen deze lymfomen niet alleen een immatuur B cel immunofenotype tot expressie met TdT, VpreB en lambda 5, maar ze gaan ook hun lichte genen opnieuw herschikken. Ig gen analyse laat zien dat hun IgV H genen gemuteerd zijn, maar dat deze SHM niet doorgaat in de lymfomen. Het feit dat de lymfomen voor en na transformatie dezelfde klonale IgV H genen tot expressie brengen wijst erop dat in alle drie de gevallen differentiatie naar een vroeg B cel programma is opgetreden. Tot slot laten we zien dat één lymfoom een BCL6 translocatie en alle drie de lymfomen een C-MYC translocatie hebben gekregen na transformatie. In hoofdstuk vijf beschrijven we 4 gastro-intestinale FL. Deze zeldzame lymfomen brengen gemuteerde IgV H genen tot expressie en drie GI-FL produceerden IgA. Mutatie analyse laat zien dat er in deze lymfomen selectie heeft plaatsgevonden tegen potentieel schadelijke mutaties in de framework regio van de Ig. Verder brachten alle lymfomen α4β7 tot expressie, een mucosale homing receptor, wat zou kunnen verklaren waarom deze lymfomen zich zo weinig door het lichaam verspreiden. Samengevat lijkt het erop dat deze lymfomen van lokale kiemcentrum B cellen afstammen die met antigeen in contact zijn geweest en dat hun Ig nog steeds antigenen herkennen in het maag/darm kanaal. Hoofdstuk zes is een samenvatting van bestaande data over SHM in het ontstaan en de progressie van FL. Bovendien behandelt het de rol van de micro-omgeving en met name B cel receptor liganden in de lymfomagenese in mensen en muizen. In hoofdstuk zeven hebben we de rol van de microomgeving in de pathogenese van B-CLL onderzocht. We hebben gen expressie patronen van een groot aantal apoptose regulatoren van B-CLL cellen in het bloed vergeleken met die in de lymfklieren. Het blijkt dat deze genexpressie patronen opvallend overeenkomstig waren. B-CLL cellen uit de lymfklieren brachten echter meer van het anti-apoptotische BCL-xL en survivin tot expressie en minder van het pro-apoptotische Noxa. We laten zien dat deze verschillen worden veroorzaakt door CD40 stimulatie in de lymfklier omgeving, aangezien CD40 gestimuleerde bloed B-CLL cellen eenzelfde gen expressie patroon kregen. Verder leidde Bortezomib geïnduceerde opregulatie van Noxa tot togenomen apoptose en RNAi geïnduceerde verlaging van Noxa tot verminderde Bortezomib geïnduceerde apoptose. Deze data wijzen erop dat Noxa in de lymfklier omgeving bijdraagt aan het overleven van de B-CLL cellen hier. Tot slot worden de data uit dit proefschrift in hoofdstuk acht samengevat en bediscussieerd. We vergelijken onze AID expressie data met die van andere onderzoekers. We beschrijven dat ICV in tegenstelling tot wat altijd werd gedacht geen teken is van doorgaande SHM. Bovendien vergelijken we onze SHM data in B-NHL met bestaande literatuur en concluderen dat hoewel er nog maar weinig over bekend is, SHM inderdaad een rol speelt in de progressie van B cel lymfomen. 15