Activerende mutaties in NOTCH1. hematologie

Transcriptie

1 hematologie Peer-reviewed article De complexe (epi-)genetica van acute lymfatische T-celleukemie Kim De Keersmaecker en Jan Cools Center for the Biology of Disease, VIB, Leuven; Centrum voor Menselijke Erfelijkheid, KU Leuven ON0419N Acute lymfatische T-celleukemie (T-ALL) is een agressieve hematologische kanker die ontstaat door maligne transformatie van ontwikkelende T-cellen. Jaarlijks wordt bij ongeveer vijf kinderen per miljoen en 2-5 volwassenen per miljoen de diagnose van T-ALL gesteld. Verbeterde chemotherapiebehandelingen zorgden de laatste 25 jaar voor een significante verhoging van het aantal patiënten dat T-ALL overleeft. Desalniettemin is de overleving op lange termijn lager dan 80 procent bij kinderen, en zelfs onder 40 procent bij volwassenen (1). Sinds tientallen jaren wordt de moleculaire genetica die aan de oorsprong ligt van T-ALL intensief bestudeerd. Toch verbetert ons inzicht in het spectrum aan mutaties die deze kanker veroorzaken nog dagelijks. Net zoals dat het geval is voor heel wat andere types van kanker, is ook het onderzoek naar de genetische basis van T-ALL de laatste jaren in een stroomversnelling terechtgekomen dankzij de introductie van geavanceerde technologieën zoals hoge resolutie array comparative genomic hybridization (array CGH). Deze technologie laat ons nu toe om veranderingen in het DNA op te sporen met vrij hoge resolutie. Dit heeft aanleiding gegeven tot de detectie van microdeleties en microamplificaties die voorheen onzichtbaar bleven met de klassieke karyotypering. Bovendien zijn we de laatste jaren getuige geweest van een ware revolutie in technologieën voor sequentiebepaling. Daardoor zijn we geëvolueerd van het sequeneren van kandidaat-genen met traditionele sangersequenering naar het sequeneren van alle genen of zelfs het volledige genoom van kankercellen. Dankzij deze nieuwe generatie sequeneringstechnologieën kunnen we nu volledige kankergenomen onderzoeken voor de aanwezigheid van puntmutaties, afwijkingen in kopieaantallen en chromosomale translocaties in één enkel experiment. Deze krachtige technologieën laten ons toe om op een nieuwe manier te kijken naar de genetica van T-ALL, waarbij we niet vooraf genen moeten selecteren die we willen onderzoeken: we kunnen immers alle genen tegelijk in detail analyseren. Dit resulteerde in de identificatie van afwijkingen in genen waarvan we geen vermoeden hadden dat die met leukemie zouden gelinkt zijn. Een mooi voorbeeld hiervan zijn mutaties in PHF6, een eiwit met een onbekende functie, die voor het eerst gedetecteerd werden door het sequeneren van het volledige X-chromosoom in T-ALL-patiënten (2). We weten op dit ogenblik dat ontwikkelende T-cellen een hele reeks van genetische defecten accumuleren vooraleer ze transformeren tot maligne cellen. De NOTCH1-signaalweg staat centraal in de pathogenese van T-ALL en vertoont hyperactivering in het merendeel van de T-ALL-patiënten. Verder vertonen T-ALL-cellen ook defecten in de mechanismen die waken over een gecontroleerd verloop van de celcyclus. Ook de activiteit van een hele reeks van transcriptiefactoren met een belangrijke rol in hematopoëse is verstoord in T-ALL. T- ALL-cellen vertonen eveneens activering van kinasen of verlies van fosfataseactiviteit wat aanleiding geeft tot hyperactivering van signaalwegen die celproliferatie stimuleren. Daarbovenop werden recent ook defecten in epigenetische regulatoren beschreven (Figuur 1). In dit overzichtsartikel belichten we in meer detail de genetische defecten die aanwezig zijn in T-ALL-cellen. Hoewel we ook reeds lang bekende defecten aan bod laten komen, ligt de nadruk op de defecten die onlangs geïdentificeerd werden, dankzij de hierboven beschreven technologische ontwikkelingen. Activerende mutaties in NOTCH1 De NOTCH1-signaalweg speelt een centrale rol in de pathogenese van T-ALL. NOTCH1 is een transmembranaire receptor die na binding van zijn ligand gekliefd 19

2 Figuur 1: Overzicht van de genetische defecten in T-ALL. Transcriptiefactordefecten TLX1 SET-NUP214 WT1 BCL11B TLX3 RUNX1 Hyperactieve NOTCH1-signaalweg NOTCH1 LMO1 MLL-MLLT1 CDKN2B Epigenetische factoren EZH2 PHF6 EED SUZ12 LEF1 FBXW7 CDKN2A PTPRC TAL1 MYB LMO2 PICALM-MLLT10 Ontregeling van de celcyclus JAK3 IL7R Kinasen en fosfatasen JAK1 PTEN FLT3 NUP214-ABL1 PTPN2 Figuur 2: Schematisch overzicht van de NOTCH1-signaalweg. Binding van een ligand aan de NOTCH1-receptor initieert een aantal klievingen door proteasen (afgebeeld met de schaar). De laatste klieving gebeurt door het gammasecretasecomplex en dit resulteert in het vrijkomen van intracellulair NOTCH1 (ICN1) in de cel. ICN1 migreert dan naar de nucleus waar het de expressie van doelwitgenen kan aanzetten. Om de signaalcascade te beëindigen zorgt het FBXW7-eiwit voor de degradatie van ICN1 (via ubiquitinatie en degradatie in het proteasoom). wordt door het gammasecretase-proteasecomplex. Deze klieving resulteert in het vrijkomen van intracellulair NOTCH1 in de cel, dat naar de nucleus kan migreren en daar de expressie van doelwitgenen kan aanzetten (Figuur 2). NOTCH1 speelt een belangrijke rol in de keuze van lymfoïde voorlopercellen om te differentiëren tot een T-cel of B-cel en drijft de cellen aan 20

3 om te ontwikkelen tot T-cel. Ongeveer 50 procent van de T-ALL-patiënten vertoont activerende mutaties in het NOTCH1-gen. Verder vertoont nog eens 13 procent van de patiënten puntmutaties die het FBXW7-eiwit inactiveren (3). FBXW7 staat in voor het markeren van NOTCH1 voor degradatie in de cel, met als resultaat dat patiënten met FBXW7- mutaties ook verhoogde NOTCH1-activiteit vertonen wegens de verminderde NOTCH1-afbraak (Figuur 2). Inhibitie van de gammasecretaseklieving van NOTCH1 bij patiënten met NOTCH1-mutaties leek enkele jaren terug een veelbelovende strategie voor moleculair gerichte therapie van deze patiënten. Helaas zijn klinische studies met gammasecretase-inhibitoren als monotherapie vroegtijdig stopgezet wegens een geringe anti- Naast inactivering van CDKN2A en/of CDKN2B vertonen zeldzame patiënten defecten in andere celcylcusregulatoren zoals RB1, TP53 (p53) of cycline D2 (CCND2). Overexpressie en mutaties van transcriptiefactoren T-ALL-cellen worden gekarakteriseerd door een abnormaal hoge expressie van transcriptiefactoren die een belangrijke rol spelen in hematopoëse of T-celontwikkeling. Een aantal van deze transcriptiefactordefecten werden reeds jaren geleden ontdekt bij het bepalen van recurrente chromosomale translocaties. Deze defecten zullen we hier slechts kort belichten en werden elders reeds in detail beschreven (6). Tabel: Overzicht van translocaties tussen T-celreceptorloci en transcriptiefactorgenen. Translocaties en herrangschikkingen tussen transcriptiefactorgenen en de T-celreceptorloci De ontwikkeling van thymocyten staat onder controle van een hele reeks transcriptiefactoren zoals bijvoorbeeld E2A-eiwitten. Bij de herrangschikking van de T-celreceptor (TCR) gedurende T-celontwikkeling treden er regelmatig foutieve recombinaties op tussen de sterke promotorelementen van de TCR-genen en transcriptiefactorgenen met een belangrijke rol in T-celontwikkeling. Dit mechanisme treedt bijvoorbeeld frequent op voor enkele homeobox (HOX)-genen (TLX1, TLX3 en voor een aantal genen die coderen voor eiwitten die interageren met E2A (TAL1, LMO1, LMO2, LYL1), voor MYB en voor NKX2.1, NKX2.2 en NKX2-5 (Tabel) (6). Het resultaat hiervan is dat de ontwikkelende T-cellen abnormaal hoge expressie vertonen van deze transcriptiefactoren, die normaal niet of slechts zeer laag tot expressie komen in gezonde ontwikkelende T-cellen. Bijge- T-celreceptorgencluster Partnergen Gencluster Gensymbool Chromosoomlocatie Gen-symbool T-celreceptor a/δ 14q11 TAL1 TLX3 NKX2-5 TLX1 LMO2 LMO1 NKX2.1 NKX2.2 T-celreceptor b TCRB@ 7q34-35 MYB HOXA@ cluster TLX1 LMO2 LMO1 LYL1 NKX2.1 Chromosoom-locatie 1p32 5q35 5q35 10q24 11p13 11p15 14q13 20p11 6q23 7p15 10q24 11p13 11p15 19p13 14q13 leukemische effectiviteit en uitgesproken gastro-intestinale toxiciteit. Gammasecretase-inhibitoren in combinatie met glucocorticoïden hebben echter een synergistische, antileukemische activiteit zonder gastro-intestinale toxiciteit. Deze strategie wordt nu verder onderzocht voor behandeling van T-ALL-patiënten (4). Verlies van celcyclusregulatoren Respectievelijk 75 procent en 38 procent van de T-ALL-patiënten vertonen homo- of heterozygote deleties van de chromosoomregio 9p, waar de CDKN2A- (ook bekend als p15) en CDKN2B (p16)-genen gelegen zijn. Sterker nog, 99 procent van de T-ALL-gevallen brengt geen functionele CDKN2A- en CDKN2B-eiwitten tot expressie (5). Bijgevolg is de regulatie van de celcyclus in T-ALL-cellen verstoord, aangezien CDKN2A en CDKN2B normaal de voortgang van de celcyclus inhiberen door het onderdrukken van actieve cycline-cdk-complexen. 21

4 volg is er een verstoring van de genexpressieprogramma s die instaan voor de differentiatie van de ontwikkelende T-cellen. Naast translocatie naar de TCR-loci vertoont zo n 8 procent van de T-ALL-patiënten een duplicatie van het MYB-gen, met eveneens een hogere MYB-expressie als resultaat (13). Expressie van transcriptiefactorfusiegenen Het MLL-gen (gelegen op chromosoom 11q23) codeert voor de MLL-transcriptiefactor en is betrokken in meer dan 50 verschillende translocaties in tal van types van leukemieën. In ALL komen de translocaties t(4;11)(q21;q23) en t(11;19) (q23;p13.3) het vaakst voor. Deze resulteren respectievelijk in de expressie van MLL-AFF1 (ook bekend als MLL-AF4) en MLL-MLLT1 (7). MLL-fusies veroorzaken overexpressie van de HOXA@-gencluster in T-ALL en vormen dus een alternatief mechanisme voor HOXA@-overexpressie naast de translocaties van de HOXA@-cluster naar de TCR (8). Ook PICALM- MLLT10 en SET-NUP214, fusiegenen die respectievelijk ontstaan door t(10;11)(p13;q14) en del(9)(q34.11-q34.13) in T-ALL veroorzaken overexpressie van HOXA@ (9, 10). Het SIL-TAL1-fusiegen is het resultaat van een cytogenetisch onzichtbare deletie die aanwezig is in 17 procent van de patiënten met T-ALL (11). De oncogene activiteit van TAL1 in T-ALL zou voornamelijk te wijten zijn aan het reduceren van de expressie van transcripten die normaal gereguleerd worden door E2A (12). Mutaties en deleties in transcriptiefactoren Array CGH-technieken met hoge resolutie gecombineerd met Sanger sequencing voor mutatiedetectie resulteerde recent in de identificatie van inactiverende mutaties en deleties in BCL11B (9-16% van de patiënten), WT1 (10%), RUNX1 (4%) en LEF1 (18%) (14-17). Op dit ogenblik is het voor het merendeel van de transcriptiefactordefecten echter nog onduidelijk hoe ze precies bijdragen tot de vorming van T-ALL. Mede hierdoor is het moeilijk om specifieke therapieën te ontwikkelen die het effect van de transcriptiefactordefecten tegengaan. Overactivering van tyrosinefosforylering De fosforylering van eiwitten is een belangrijk mechanisme in de cel om signalen over te brengen van één plaats in de cel naar een andere plaats: bijvoorbeeld van het celoppervlak naar de celkern. Daarenboven is fosforylering ook een mechanisme om het signaal te versterken, of om het te vertakken naar verschillende niveaus, en is er ook een strikte controle mogelijk via negatieve regulatoren en feedbackmechanismen. Fosforylering van eiwitten gebeurt niet willekeurig, maar op specifieke plaatsen in de eiwitten. Kinasen zijn de enzymen in de cel die deze fosforylering zullen uitvoeren. Zo zijn er in onze cellen ongeveer 500 verschillende kinasen die elk een specifieke functie hebben. Daarnaast zijn er ook een hele reeks fosfatasen, dat zijn de enzymen die de fosforylering terug zullen verwijderen, en zo dus een belangrijke regulerende rol spelen en de signalen kunnen dempen. Overactivering van kinasen of inactivering van fosfatasen kan de fosforyleringhuishouding verstoren en hyperactivering veroorzaken van signaalwegen die celproliferatie aandrijven. Bekende voorbeelden van deze defecten zijn het BCR-ABL1-kinase, dat een belangrijke oorzaak is van chronische myeloïde leukemie of activering van het PI3K (PI3-kinase) door mutatie van het kinase of door verlies van de negatieve regulator PTEN. ABL1-fusies in T-ALL In tegenstelling tot CML en B-ALL, waar de BCR-ABL1-fusie vaak voorkomt, komen bij T-ALL vooral andere ABL1-fusiegenen voor in zo n 8 procent van de T-ALL-patiënten. De resulterende fusie-eiwitten vertonen continue kinaseactiviteit en stimuleren zo de cellen continu om te prolifereren. Veruit de meest frequente ABL1-fusie in T-ALL is de fusie tussen het NUP214- en het ABL1-gen (NUP214-ABL1) (18). Verder werden andere zeldzame ABL1-fusies beschreven zoals ETV6-ABL1 en EML1- ABL1. De activiteit van ABL1-fusiegenen kan geïnhibeerd worden met de tyrosinekinase-inhibitor imatinib, wat mogelijkheden biedt voor behandeling van patiënten met ABL1-fusie-positieve T-ALL. Het is echter niet eenvoudig om hierover klinische studies op te zetten, omdat ABL1-fusies zeldzaam zijn bij T-ALL, maar rapportering van individuele gevallen toont aan dat imatinib effectief kan zijn bij T-ALL. Een andere factor die het gebruik van imatinib kan bemoeilijken, is het feit dat er evidentie is dat deze kinasefusies late mutaties zijn en wellicht niet voorkomen in de leukemische stamcellen. De behandeling met imatinib (of andere kinase-inhibitoren) zou dan een tijdelijk effect hebben waarbij het grote aantal blasten kan verminderd worden, maar de leukemie niet volledig zou kunnen uitroeien, aangezien de leukemische stamcellen niet afhankelijk zijn van deze ABL1-fusies. Dit stemt overeen met recente observaties bij AML en ALL, waar werd aangetoond dat deze acute leukemieën een darwiniaanse evolutie ondergaan, waarbij de leukemiecellen steeds bijkomende mutaties accumuleren en de best geschikte leukemiecellen een selectief groeivoordeel hebben. Doelgerichte therapie met kinase-inhibitoren zal dus in vele gevallen niet doeltreffend zijn voor de behandeling van T-ALL op lange termijn, maar kan in combinatie met andere therapeutica wel een voordeel bieden. FLT3- en RAS-mutaties Het FLT3-eiwit is een receptortyrosinekinase dat belangrijk is voor de ontwikkeling van hematopoëtische stamcellen. Hoe- 22

5 Figuur 3: Schematisch overzicht van de JAK-STAT-signaalweg. Wanneer een cytokine aan zijn receptor bindt, worden de JAKkinasen geactiveerd, waardoor deze kinasen zichzelf en ook de receptor zullen fosforyleren. Dit zorgt voor de rekrutering van STAT-eiwitten naar de receptor. Deze STAT-eiwitten worden op hun beurt gefosforyleerd, wat zorgt voor vorming van dimeren en activering van de STAT-eiwitten. Uiteindelijk migreren de STAT-dimeren naar de celkern waar ze transcriptie initiëren van doelwitgenen die celproliferatie en differentiatie reguleren. wel activerende mutaties in FLT3 de meest voorkomende genetische defecten bij acute myeloïde leukemie (AML) zijn, zijn dergelijke mutaties zeldzaam bij T-ALL. Ze komen voor bij zo n 4 procent van de patiënten (27). De FLT3-inhibitoren die ontwikkeld worden voor patiënten met AML zouden ook nuttig kunnen zijn voor het behandelen van T-ALL-patiënten met FLT3-mutaties, maar dat zal nog verder bestudeerd moeten worden. Naast FLT3-mutaties, komen ook RAS-mutaties voor bij T-ALL. De RAS-eiwitten (NRAS en KRAS) zijn zelf geen kinasen, maar mutaties in KRAS of NRAS veroorzaken een activering van de MAP-kinasen, die ook geactiveerd worden door ABL1-fusies en FLT3-mutaties. Algemeen wordt aangenomen dat de activering van de RAS/MAPK-signaalweg een belangrijk oncogeen mechanisme is dat gebruikt wordt door de meeste oncogene kinasen. Het doelgericht uitschakelen van deze signaalweg zou dan ook een belangrijke therapeutische betekenis hebben, maar jammer genoeg is deze signaalweg ook even belangrijk in normale cellen, wat de toxiciteit van dergelijke MAPK-inhibitoren kan verklaren. Activering van de JAK/STAT-signaalweg Cytokines reguleren tal van aspecten in de hematopoëse en de immuunrespons en kunnen hun effect op de cel uitoefenen door binding aan cytokinereceptoren. Na binding van een cytokine aan zijn receptor worden de JAK-kinasen die aan de receptor zitten geactiveerd en wordt de receptor gefosforyleerd. Dit resulteert in de rekrutering van STAT-eiwitten naar de receptor. Deze STAT-eiwitten worden op hun beurt gefosforyleerd, wat zorgt voor dimerisatie en activering van de STAT-eiwitten. Vervolgens migreren de STAT-dimeren naar de celkern, waar ze transcriptie initiëren van doelwitgenen die celproliferatie en differentiatie reguleren (Figuur 3). Bij T-ALL werden reeds verschillende mechanismen ontdekt die aanleiding kunnen geven tot hyperactivering van de JAK-STAT-signaalweg. Eén van de oncogene mechanismen om deze signaalwegen te activeren is de mutatie van de JAK-kinasen zelf. De JAK-kinasefamilie telt vier leden: JAK1, JAK2, JAK3 en TYK2. Alle JAK-kinasen, met uitzondering van TYK2 zijn bekende oncogenen bij leukemie. Activerende mutaties en translocaties in JAK1, JAK2 en JAK3 zijn bekend in tal van, voornamelijk myeloïde, hematologische tumoren. Ook bij T-ALL werden nu activerende mutaties in JAK1 en JAK3 beschreven, wat de hyperactivering van de signaalweg kan verklaren bij 10 procent van de patiënten (23, 24). Een alternatief mechanisme voor de activering van de JAK/ STAT-signaalweg dat recent werd geïdentificeerd, is het muteren van de interleukine 7-receptor. De receptor voor interleu- 23

6 kine 7 (IL7R) is noodzakelijk voor de ontwikkeling van lymfoïde cellen. Inactiverende mutaties in deze receptor veroorzaken immunodeficiëntie (OMIM #608971). Sequenering van het IL7R-gen in T-ALL resulteerde in de identificatie van activerende IL7R-mutaties bij ongeveer 10 procent van de T-ALL-patiënten. Het merendeel van de mutaties zijn inserties en deleties in exon 6 met behoud van het leesraam in exon 6 dat het transmembraan gedeelte van de IL7R codeert. Het resultaat van deze mutaties is een continue en ongecontroleerde activiteit van de IL7R zonder dat IL7 aan de receptor moet binden, wat een continue activering van de JAK/STAT-signaalweg als gevolg heeft (22, 23). Inactivering van tyrosinefosfatasen De activiteit van JAK-kinasen wordt mede onder controle gehouden door fosfatasen (Figuur 3). Met behulp van acghexperimenten werden deleties van het gehele PTPN2-fosfatase-gen gedetecteerd bij 6 procent van de T-ALL-patiënten. Het PTPN2-eiwit zorgt voor defosforylering en inactivering van NUP214-ABL1 en van JAK-kinasen (25). Verlies van het PT- PN2-eiwit in T-ALL-cellen is dus een alternatieve manier om te JAK/STAT-signaalweg te hyperactiveren. Ook het PTPRC-gen vertoont zeldzame inactiverende mutaties bij patiënten met T-ALL (26). HET PTPRC-gen codeert voor een eiwit met fosfataseactiviteit dat de JAK/STAT-signaalweg inhibeert. Tal van inhibitoren die inwerken op de JAK/STAT-signaalweg zijn momenteel in ontwikkeling voor de behandeling van patiënten met hematologische maligniteiten die JAK/STAT-afhankelijk zijn. De toekomst zal moeten uitwijzen of deze geneesmiddelen ook effectief zijn voor de behandeling van T-ALL-patiënten met JAK/STAT-hyperactivering. heeft gegeven in het ontstaan van tumoren. De studie van leukemieën heeft hierbij een belangrijke rol gespeeld, door onderzoek naar chromosomale herrangschikkingen, het gebruik van genexpressieprofilering, en recenter het bepalen van de eerste volledige genomen van tumorcellen. De laatste jaren zijn daarbij ook heel wat nieuwe inzichten verworven in de rol van epigenetische modificaties bij leukemie. Epigenetische veranderingen van een genoom wijzen op de verandering in de verpakking van het DNA en de toegankelijkheid van regio s in het DNA. Het totale genoom van een cel is enorm (ongeveer 6 x 10 9 basenparen, enkele meters lang). Om het DNA in te passen in de kern van een cel en om genexpressie op een hoger niveau te regelen, zit het DNA in onze cellen ingepakt rond histonen, en zijn zowel het DNA zelf als ook deze histonen gemodificeerd door methylering en acetylering. Deze methylerings- en acetyleringsstatus van DNA en histonen wordt regelmatig veranderd. Zo worden regio s van DNA die in bepaalde celtypes niet gebruikt worden dicht verpakt en netjes opgeborgen, in tegenstelling tot regio s die wel nodig zijn voor transcriptie, die open en toegankelijk blijven. Een hele reeks enzymen staat in voor de correcte methylering, demethylering, acetylering en deacetylering, en controleert zo de status van deze DNA-regio s. Hoe dit exact in zijn werk gaat, en welke eiwitten hier een rol spelen blijft voorlopig nog vrij onduidelijk, maar een aantal belangrijke spelers werden reeds geïdentificeerd en bestudeerd. Opnieuw is de studie van leukemieën hier erg belangrijk, aangezien we zo essentiële spelers kunnen identificeren op basis van de aanwezigheid van mutaties in deze genen bij leukemie. Ook bij T-ALL werden recent mutaties en deleties in een aantal epigenetische regulatoren geïdentificeerd. Inactivering van het PTEN-fosfatase Het PTEN-gen codeert een fosfatase dat de activiteit van het fosfo-inositide 3-kinase (PI3K) tegengaat. PTEN is een bekende tumorsuppressor in tal van tumoren. Inactiverende mutaties en deleties van PTEN werden enkele jaren terug ook in 17 tot 36 procent van de T-ALL-patiënten beschreven (19, 20). Ook andere componenten van de PI3K-signaalweg zoals PI3K en AKT vertonen mutaties bij respectievelijk 9 procent en 2 procent van de T-ALL s (20). Er is evidentie in muismodellen dat PI3K-inhibitoren effectief zouden kunnen zijn voor behandeling van T-ALLpatiënten met hyperactivering van de PI3K-signaalweg (21). Defecten van epigenetische regulatoren De genetica heeft gedurende de voorbije 50 jaar een ware revolutie meegemaakt, wat ons ook vele nieuwe inzichten Defecten in het PRC2-complex Array-CGH met hoge resolutie en sequenering van het volledige genoom van T-ALL-kankercellen resulteerden gelijktijdig in de detectie van recurrente deleties en inactiverende mutaties in het histonmethyltransferase polycomb repressor complex 2 (PRC2) bij T-ALL (23, 28). Het PRC2-complex staat voornamelijk in voor het trimethyleren van histon H3 op lysineresidu 27 (H3K27me3), een kenmerk van transcriptioneel inactief chromatine. Via deze methylering zorgt het PRC2-complex voor het initieel markeren van PRC-responsieve elementen die moeten geïnactiveerd worden in het genoom. Het PRC2-complex omvat vier eiwitten, drie eiwitten met een SET-domein dat zorgt voor de methyltransferaseactiviteit (EED, SUZ12 and EZH2) en verder ook het RBBP7/4-eiwit (ook bekend als RbAp46/48), wat histonbinding medieert. Inactiverende mutaties en/of deleties van EED, SUZ12 and EZH2 worden voornamelijk gedetecteerd bij ETP-T-ALL, 24

7 een erg immature en agressieve subgroep van T-ALL s (42% van de ETP-T-ALL s vertoont mutaties versus 12% bij niet-etp- T-ALL) (23). Er is evidentie dat NOTCH1-activering en PRC2- inactivering zouden kunnen optreden als coöpererende mutaties in T-ALL, aangezien beide de cellulaire H3K27me3-methylering verminderen en aangezien ze dezelfde doelwitgenen delen. Deze hypothese wordt nog verder ondersteund door de observatie dat het verminderen van EZH2-expressie oogtumoren kan induceren bij fruitvliegen (Drosophila melanogaster) met expressie van NOTCH1-ligand in de ogen. Bovendien bevordert reductie van EZH2-expressie in humane T-ALL-cellen, het tumorinducerend potentieel van deze T-ALL-cellen bij transplantatie in immunodeficiënte muizen (28). Defecten van PHF6 T-ALL is een ziekte met een driemaal hogere incidentie bij mannen dan bij vrouwen. Door gebruik te maken van een zeer elegante strategie waarbij specifiek alle genen op het X-chromosoom gesequeneerd werden, gecombineerd met acgh met hoge resolutie, ontdekte men inactiverende mutaties en deleties in het PHF6-gen bij 16 procent van de pediatrische en 38 procent van de volwassen T-ALL-patiënten (2). Op dit ogenblik tast men nog volledig in het duister over het mechanisme waarop PHF6-mutaties bijdragen tot T-ALL en zelfs de functie van het PHF6-eiwit in normale cellen is nog onbekend. De eiwitstructuur van PHF6 vertoont echter twee planthomeodomeinen. Dit zijn domeinen die typisch instaan voor het herkennen van epigenetische histonmarkers, wat laat vermoeden dat PHF6 optreedt als een epigenetische regulator van de genexpressie bij normale en T-ALL-cellen. Recent werden er ook zeldzame mutaties beschreven in andere epigenetische regulatoren zoals in SETD2, een H3K36- trimethylase (5/106 patiënten), in het EP300-histonacetyltransferase (5/106 patiënten) en in DNMT3A-DNA-methyltransferase (2/57 gevallen) (23, 29). De toekomst zal moeten uitwijzen hoe de veranderde functie van deze epigenetische regulatoren kan bijdragen tot de ontwikkeling van T-ALL en of dit een aanknopingspunt kan zijn voor het ontwikkelen van nieuwe therapieën voor T-ALL-patiënten. Conclusies en perspectieven In dit artikel hebben we een overzicht gegeven van de genetische en epigenetische defecten die aanwezig zijn in de leukemiecellen bij T-ALL. Deze resultaten illustreren dat de recente technologische ontwikkelingen in het domein van de genetica hun vruchten hebben afgeworpen en een betere genetische karakterisering van T-ALL hebben mogelijk gemaakt. Desalniettemin zijn er heel wat interessante vragen die nog onbeantwoord blijven. Waarom hebben volwassen T-ALL-patiënten een slechtere prognose dan kinderen? Ligt dit aan therapietrouw of zijn er hiervoor ook genetische oorzaken? Welke genetische defecten liggen aan de oorzaak van recidief? Hoe kunnen we de nieuw verworven inzichten in de moleculaire genetica vertalen naar effectievere therapieën voor de patiënten? Het domein van de epigenetica staat nog in zijn kinderschoenen en het is nog volledig onduidelijk hoe de gedetecteerde defecten in epigenetische regulatoren oncogeen kunnen zijn. Verder is het voor een aantal van de recent en minder recent geïdentificeerde defecten nog volledig onduidelijk wat precies hun bijdrage is bij de ontwikkeling van T-ALL. Verdere analyse van grotere cohorten van patiënten alsook het opzetten van functionele studies in cel- en muismodellen zullen ons in de komende jaren wellicht een antwoord geven op deze vragen. Referenties 1. Pui C, Relling MV, Downing JR. Acute lymphoblastic leukemia. N Engl J Med 2004;350(15): Van Vlierberghe P, Palomero T, Khiabanian H, et al. PHF6 mutations in T-cell acute lymphoblastic leukemia. Nat Genet 2010;42(4): Paganin M, Ferrando A. Molecular pathogenesis and targeted therapies for NOTCH1- induced T-cell acute lymphoblastic leukemia. Blood Rev 2011;25(2): Real PJ, Tosello V, Palomero T, et al. Gamma-secretase inhibitors reverse glucocorticoid resistance in T cell acute lymphoblastic leukemia. Nat Med 2009;15(1): Omura-Minamisawa M, Diccianni MB, Batova A, et al. Universal inactivation of both p16 and p15 but not downstream components is an essential event in the pathogenesis of T-cell acute lymphoblastic leukemia. Clin Cancer Res 2000;6(4): De Keersmaecker K, Marynen P, Cools J. Genetic insights in the pathogenesis of T-cell acute lymphoblastic leukemia. Haematologica 2005;90(8): Meyer C, Schneider B, Jakob S, et al. The MLL recombinome of acute leukemias. Leukemia 2006;20(5): Yu BD, Hess JL, Horning SE, Brown GA, Korsmeyer SJ. Altered Hox expression and segmental identity in Mll-mutant mice. Nature 1995;378(6556): Van Vlierberghe P, van Grotel M, Tchinda J, et al. The recurrent SET-NUP214 fusion as a new HOXA activation mechanism in pediatric T-cell acute lymphoblastic leukemia. Blood 2008;111(9): Dik WA, Brahim W, Braun C, et al. CALM-AF10+ T-ALL expression profiles are characterized by overexpression of HOXA and BMI1 oncogenes. Leukemia 2005;19(11): Aplan PD, Lombardi DP, Ginsberg AM, Cossman J, Bertness VL, Kirsch IR. Disruption of the human SCL locus by illegitimate V-(D)-J recombinase activity. Science 1990;250(4986): O Neil J, Shank J, Cusson N, Murre C, Kelliher M. TAL1/SCL induces leukemia by inhibiting the transcriptional activity of E47/HEB. Cancer Cell 2004;5(6): Lahortiga I, De Keersmaecker K, Van Vlierberghe P, et al. Duplication of the MYB oncogene in T cell acute lymphoblastic leukemia. Nat Genet 2007;39(5): De Keersmaecker K, Real PJ, Gatta GD, et al. The TLX1 oncogene drives aneuploidy in T cell transformation. Nat Med 2010;16(11): Tosello V, Mansour MR, Barnes K, et al. WT1 mutations in T-ALL. Blood 2009;114(5): Gatta Della G, Palomero T, Perez-Garcia A, et al. Reverse engineering of TLX oncogenic transcriptional networks identifies RUNX1 as tumor suppressor in T-ALL. Nat Med 2012;18(3): Gutierrez A, Sanda T, Ma W, et al. Inactivation of LEF1 in T-cell acute lymphoblastic leukemia. Blood 2010;115(14): Graux C, Cools J, Melotte C, et al. Fusion of NUP214 to ABL1 on amplified episomes in T-cell acute lymphoblastic leukemia. Nat Genet 2004;36(10): Palomero T, Sulis ML, Cortina M, et al. Mutational loss of PTEN induces resistance to NOTCH1 inhibition in T-cell leukemia. Nat Med 2007;13(10): Gutierrez A, Sanda T, Grebliunaite R, et al. High frequency of PTEN, PI3K, and AKT abnormalities in T-cell acute lymphoblastic leukemia. Blood 2009;114(3): Subramaniam PS, Whye DW, Efimenko E, et al. Targeting nonclassical oncogenes for therapy in T-ALL. Cancer Cell 2012;21(4): Zenatti PP, Ribeiro D, Li W, et al. Oncogenic IL7R gain-of-function mutations in childhood T-cell acute lymphoblastic leukemia. Nat Genet 2011;43(10): Zhang J, Ding L, Holmfeldt L, et al. The genetic basis of early T-cell precursor acute lymphoblastic leukaemia. Nature 2012;481(7380): Flex E, Petrangeli V, Stella L, et al. Somatically acquired JAK1 mutations in adult acute lymphoblastic leukemia. J Exp Med 2008;205(4): Kleppe M, Lahortiga I, Chaar El T, et al. Deletion of the protein tyrosine phosphatase gene PTPN2 in T-cell acute lymphoblastic leukemia. Nat Genet 2010;42(6): Porcu M, Kleppe M, Gianfelici V, et al. Mutation of the receptor tyrosine phosphatase PTPRC (CD45) in T-cell acute lymphoblastic leukemia. Blood 2012;119(19): Paietta E, Ferrando AA, Neuberg D, et al. Activating FLT3 mutations in CD117/KIT(+) T-cell acute lymphoblastic leukemias. Blood 2004;104(2): Ntziachristos P, Tsirigos A, Van Vlierberghe P, et al. Genetic inactivation of the polycomb repressive complex 2 in T cell acute lymphoblastic leukemia. Nat Med 2012;18(2): Van Vlierberghe P, Ambesi-Impiombato A, Perez-Garcia A, et al. ETV6 mutations in early immature human T cell leukemias. J Exp Med 2011;208(13): Ontvangen: 21/07/2012 Aanvaard: 22/09/