HematoLog TÜRK HEMATOLOJ DERNE ÖZET 2012: 2 1

Transkript

1 TÜRK HEMATOLOJ DERNE HematoLog 2012: 2 1 Buket Kosova 1 - Fahri ahin 2 - Güray Saydam 2 1 Ege Üniversitesi, Tıp Fakültesi, Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı, Bornova, İzmir 2 Ege Üniversitesi, Tıp Fakültesi, Hematoloji Bilim Dalı, Bornova, İzmir e-posta: guray.saydam@ege.edu.tr Tel: Anahtar Sözcükler Kronik miyeloproliferatif hastalık, bcr-abl negatif, patogenez Bcr-abl Negat f Kron k M yeloprol ferat f Hastalıkların Moleküler Patogenez ÖZET 2008 Yılında Dünya Sağlık Örgütü miyeloproliferatif hastalıklardan - ya da, yeni tanımıyla miyeloproliferatif neoplazmlardan - moleküler patogenezlerine ilişkin elde edilen yeni tanısal bilgilere dayanarak hem klonal eozinofilik hastalıkları hem de klasik bcr-abl negatif kronik miyeloproliferatif hastalık grubuna giren polisitemia vera, esansiyel trombositemi ve primer miyelofibrozun sınıflandırılmasını güncelledi. Klasik bcr-abl negatif kronik miyeloproliferatif hastalık grubu için bunun temelinde yatan en önemli olay, birbirinden bağımsız olarak çalışan beş farklı araştırma grubunun 2005 yılında neredeyse eş zamanlı olarak hastalığın patogenezinin daha iyi anlaşılmasını sağlayan Janus kinaz 2 genindeki V617F mutasyonunu saptamış olmalarıdır. Sonraları JAK2 V617F gen mutasyonuna ek olarak MPL, TET2 ve CBL gibi genlerdeki mutasyonlar ve kazanılmış uniparental dizomiler gibi kromozomal anomaliler de tanımlanabilmiştir. Derlememizde klasik bcr-abl negatif kronik miyeloproliferatif hastalıklarda görülen tüm bu çeşitli genetik bozukları, bunların biribirleriyle olan ilişkilerini ve hastalığın moleküler patogenezi üzerindeki rollerini en güncel haliyle incelenmeye çalışacağız. 66

2 Bcr-abl Negat f Kron k M yeloprol ferat f Hastalıkların Moleküler Patogenez 67 METOD Janus Kinaz 2 JAK/STAT sinyal yolağında görev alan bir protein tirozin kinazı kodlayan Janus Kinaz 2 (JAK2) geni için tanımlanan ilk mutasyon 14. ekzonunda ve pozisyonunda yer alan guanin nükleotidinin timine (G1849T) değişmesiyle, sentezlenen proteinin 617. pozisyonundaki valin amino asidinin yerine fenilalaninin kodlanmasına yol açan V617F mutasyonudur (1-5). Bu mutasyon bcr-abl negatif kronik miyeloproliferatif hastalıklarda [bcr-abl (-) KMPH] görülen en yaygın değişikliktir ve polisitemia vera (PV), esansiyel trombositemi (ET) ve primer miyelofibrozda (PMF) sırasıyla % 96, % 55 ve % 65 oranında gözlenir (6). İlgili gen mutasyonunu taşıyan transjenik farelerde PV, ET veya PMF e benzer bir hastalık tablosu elde edilmiş olması nedeniyle, JAK2 V617F mutasyonunun insanlarda da bu hastalıkların patogeneziyle ilişkili olabileceği varsayılmıştır (7). Gerçekten de JAK2 V617F mutasyonunu taşıyan olgular incelendiğinde, hepsinin ilgili mutasyonu sonradan somatik olarak kazanmış oldukları ve bunun miyeloid soy içindeki hücrelerde sınırlı kaldığı göze çarpmıştir; ki, bu da JAK2 V617F mutasyonunun önce miyeloid soydan bir progenitör kök hücrede meydana geldiği ve aktarıldığı hipotezini desteklemektedir. Hatta, olguların büyük bir çoğunluğunda 9. kromozomun p kolundaki telomerik bölgenin mitotik rekombinasyonu sonucu oluşan JAK2 gen lokusunun uniparental dizomisi nedeniyle, hücreler JAK2 V617F mutasyonunu homozigot şekilde taşımaktaydılar. Bu durum özellikle PV lı olgularda gözlendiğinden, JAK2 V617F dozajının kısmen hastalığın fenotipik belirtilerini etkilediği ve yüksek dozda eritroid farklılaşmayı teşvik ettiğini düşündürmüştür (8). Yapısal olarak incelendiğinde ise V617F mutasyonu Jak2 proteininin katalitik olmayan psödokinaz bölgesi içine düşmektedir ve bölgenin normalde görevi olan otoinhibitör baskılama olayı mutasyon nedeniyle ortadan kalktığından, ligand yokluğunda bile devamlı bir kinaz aktivasyonu gözlenmektedir (9). Ancak, JAK2 V617F mutasyonunun büyüme faktörlerinden bağımsız proliferasyona yol açabilmesi için mutlaka eritropoietin (EpoR), trombopoietin (TpoR) veya granülosit-stimüle edici faktör (G-CSFR) gibi homodimerik Tip 1 sitokin reseptörlerinin oluşturduğu yapı iskelesine ihtiyaç duyduğu gösterilmiştir. Adı geçen reseptörlerin hematopoietik gelişimin farklı aşamalarında ifade edilmeleri, aynı JAK2 V617F mutasyonunun neden bazen eritroid, megakaryositik veya granülositik kökenli neoplazmlar geliştirdiği sorusuna da bu şekilde açıklık getirebilmektedir (10). Daha sonra, yine V617F mutasyonu gibi JAK2 nin 14. ekzonu içine düşen mutasyonlar veya diğer ekzonlarını eykileyen mutasyonlar saptanmıştır; bunlardan, özellikle 12. ekzonunu etkileyen mutasyonların daha çok PV nin moleküler patogenezi ile ilişkili olabileceği konusu üzerinde durulmuştur (11-13). Miyeloproliferatif Lösemi Virüs JAK2 V617F mutasyonunu taşımayan PMF lu olguların % 10 unda ve ET li olguların % 3 ünde trombopoietin reseptörünü kodlayan miyeloprolifera-

3 : 2 1 HematoLog tif lösemi virüs (MPL) genindeki mutasyonlar gözlenmiştir (6). Bu mutasyonlardan ilk olarak MPL nin 10. ekzonu içine düşen W515L mutasyonu belirlenmiş ve farelerde PMF-benzeri trombositozlu bir hastalık tablosu geliştirebildiği gösterilmiştir (14). Sonraları yine 515. kodunu etkileyen W515K ile 10. ekzon içine düşen diğer bazı MPL mutasyonları saptanmıştır. Yapılan deneylerde MPL W515L/K mutasyonunun hematopoietik hücrelerin büyüme faktöründen bağımsız proliferasyonuna yol açtığı ve JAK/STAT, MAPK ve PI3K-AKT gibi sinyal ileti yolaklarını aktive ettiği ortaya konulabilmiştir (15). TET Onkogen Aile Üyesi 2 TET onkogen aile üyesi 2 (TET2) önceleri bir tümör baskılayıcı gen adayı olarak tanımlanmış ve sonrasında, TET ailesine üye diğer enzimler gibi, DNA demetilasyonunda önemli bir görev üstlendiği düşünülmüştür (16). TET2 genindeki mutasyonlar, JAK2 V617F gen mutasyonunu taşıyan ve taşımayan bcr-abl (-) KMPH li olgularda saptanabilmektedir ve görülme sıklıkları PV li olgularda % 16, ET de % 5 ve PMF de % 17 dir. TET2 gen mutasyonları büyük bir heterojenite sergilemektedir ve daha çok 3. ve 11. ekzonlarda görülmekle birlikte, diğer ekzonlarını da etkileyebilmektedir. Mutasyonlar çoğunlukla proteinin okuma çerçevesinin kaymasına ve erken bir STOP-kodunun oluşmasıyla sonuçladıkları için, etkilenmiş gen üzerinden genellike kısa bir protein ürünü sentezlenmektedir (17). TET2 mutasyonlarının hematopoietik kök hücre fonksiyonlarını değiştirdiği ve miyeloid gelişime epigenetik modifikasyonlar üzerinden yol açtığı varsayılmaktadır (18). Casitas B-Soyu Lenfoma Casitas B-Soyu Lenfoma (CBL) geni multifonksiyonel bir proteini kodlamaktadır: karboksi-terminal ucuyla ubikitinasyon yoluyla degrade edilecek olan çeşitli tirozin kinazları hedefleyerek onlara ubikitin monomerlerini ubikitin ligaz aktivitesiyle ekleyebilmektedir; ayrıca, endositik mekanizma ile bağlantılı olarak tirozin kinaz reseptörleri üzerinden gerçekleşen sinyal iletimini de sonlandırabilmektedir (17, 19). Miyeloid malignitelerde sıklıkla CBL gen lokusunun uniparental dizomisi görülmekle birlikte, çeşitli gen mutasyonları da tanımlanmıştır. Yapılan bir çalışmada PV ve ET li olgularda herhangi bir CBL mutasyonuna rastlanılmaz iken; PMF li olguların % 6 sında ubikitin ligaz işlevini yerine getiren bölgesini kodlayan 8. ve 9. ekzonlarındaki mutasyonlar saptanmıştır (20). SONUÇLAR Klasik olan ve olmayan miyeloproliferatif hastalıkların tek ortak özellikleri miyeloproliferasyon ile sonuçlanan kök hücre kaynaklı klonaliteleri değildir. Bunun yanında, klonların ortaya çıkmasına neden olan mutasyonlar ve bu mutasyonların gelişen malin hücrelere proliferatif avantaj ve sitokinlere

4 Bcr-abl Negat f Kron k M yeloprol ferat f Hastalıkların Moleküler Patogenez 69 yüksek duyarlılık sağlama özellikleri de ortaktır (21). Miyeloproliferatif hastalıklarda gözlenen sitokinlere karşı yüksek duyarlılık, somatik mutasyonların doğrudan ya da dolaylı olarak büyüme kontrolü üzerinde etkili sinyal ileti yolaklarında meydana getirdikleri düzensizliklerden kaynaklanmaktadır (22). Bcr-abl (-) KMPH ın patogenezinde hiç şüphesiz ki çok önemli rol oynayan sinyal ileti yolaklarıdan biri JAK/STAT sinyal yolağıdır; çünkü, sıklıkla mutasyonları saptanan genlerin hepsi bu yolakta görev alan proteinleri kodlamaktadırlar: MPL geni özgül ligandı varlığında yolağın aktivasyonunu başlatan ve plazma membranında yerleşim gösteren trombopoietin reseptörünü kodlarken, JAK2 geni reseptörden aldığı sinyali hücre içi ileten ve bunun için hedef proteinleri fosforilleyen kinazı, TET2 ve CBL genleri de yolağı düzenleyen proteinleri kodlamaktadırlar. Genellikle MPL ve JAK2 genlerindeki mutasyonlar proteine fonksiyon kazandırıcı, yani onları aktive edici özellikteler iken; TET2 ve CBL genlerindeki mutasyonlar proteinin fonksiyon kaybıyla sonuçlanmaktadırlar (21). Örneğin, mutant CBL genini ifade eden hücrelerde JAK/STAT sinyal yolağı elemanlarından sinyal ileticisi ve transkripsiyon aktivatörü (STAT) protein ailesine üye STAT5 in fosforilasyonun arttığı görülmüştür; ki, bu da CBL nin JAK/STAT yolağının aktivasyonu için gerekli olan proteinleri ubikitinle işaretleyerek degradasyona yönlendirdiği ve bu şekilde sinyal iletimini düzenlediğini göstermektedir. Bunun dışında CBL nin EpoR ve c-kit gibi sitokin reseptörleriyle, Grb2 gibi sinyal iletimi için önemli bir adaptör proteiniyle, Jak2 ve Tyk2 gibi tirozin kinaz proteinleriyle doğrudan etkileştiğinin gösterilmesinden sonra; bunların JAK/STAT sinyal yolağındaki diğer ubikitinleme hedeflerini oluşturabileceklerini ve Cbl tarafından düzenlendiklerine işaret etmektedir (23). Başka bir bulguya dayanarak, CBL nin yine JAK/STAT sinyal yolağına benzer şekilde tirozin kinaz reseptörleri üzerinden sinyal ileten mitojen-aktive edici protein kinaz (MAPK) yolağını da bir GTPaz olan Ras onkogeni üzerinden düzenlediği tahmin edilmektedir (24). Hatta yakın zamanda bazı KMPH lı olgularda Ras ın deaktivasyonunu, üzerindeki guanozin trifosfatı (GTP) hızlı bir şekilde guanozin difosfata (GDP) hidroliz etmesinde yardımcı olan nörofibromin 1 adındaki proteinini kodlayan NF1 genindeki bazı nadir delesyon ve mutasyonlar da tanımlanmıştır (25). Daha önceleri NF1 genindeki mutasyonlar sadece kronik miyelomonositik lösemili hasta grubu için bildirildiğinden, elde edilen bu yeni bilgiler ışığında artık KMPH ın patogenezinde JAK/STAT yolağının yanında MAPK yolağının da rol alabileceğini söylemek mümkün olmuştur. TARTI MA Son 6 yıl içerisinde -özellikle gelecek nesil DNA dizileme cihazlarının geliştirilmesi ve bunlarla büyük hasta gruplarını kısa sürede genetik olarak tarayabilme imkanına erişilmesinden sonra- klasik bcr-abl (-) KMPH grubuna giren polisitemia vera, esansiyel trombositemi ve primer miyelofibrozun moleküler patogenezinde rol oynayan önemli bazı genler ve

5 : 2 1 HematoLog fonksiyonları tanımlanabilmiştir. Gelecek zaman ise bu bilgilerin kliniğe uygulanabilirliğini ve hastalıkların tedavilerine olası katkılarını gösterecektir. SON SÖZLER Yukarıda özetlemeye çalıştığımız gibi, bcr/abl negatif KMPH ların moleküler eyopatogenezinde tek bir geni suçlu bulmak mümkün değildir. Pek çok sinyal ileti yolağını ilgilendiren değişik gen ya da genlerin etkilendiği, hastalıkta tetikleyici rol oynadığı aşikardır.nitekim bu yüzden, KML de olduğu gibi hedefe yönelik seçici bir ilaç henüz klinik kullanıma girmemiş olup, bu konuda çalışmalar devam etmektedir. Kaynaklar 1. Baxter EJ, Scott LM, Campbell PJ, East C, Fourouclas N, Swanton S, Vassiliou GS, Bench AJ, Boyd EM, Curtin N, Scott MA, Erber WN, Green AR. Acquired mutation of the tyrosine kinase JAK2 in human myeloproliferative disorders. Lancet 2005; 365(9464): Jones AV, Kreil S, Zoi K, Waghorn K, Curtis C, Zhang L, Score J, Seear R, Chase AJ, Grand FH, White H, Zoi C, Loukopoulos D, Terpos E, Vervessou EC, Schultheis B, Emig M, Ernst T, Lengfelder E, Hehlmann R, Hochhaus A, Oscier D, Silver RT, Reiter A, Cross NC. Widespread occurrence of the JAK2 V617F mutation in chronic myeloproliferative disorders. Blood 2005; 106(6): Kralovics R, Passamonti F, Buser AS, Teo SS, Tiedt R, Passweg JR, Tichelli A, Cazzola M, Skoda RC. A gain-of-function mutation of JAK2 in myeloproliferative disorders. N Engl J Med 2005; 352(17): Levine RL, Wadleigh M, Cools J, Ebert BL, Wernig G, Huntly BJ, Boggon TJ, Wlodarska I, Clark JJ, Moore S, Adelsperger J, Koo S, Lee JC, Gabriel S, Mercher T, D Andrea A, Frohling S, Dohner K, Marynen P, Vandenberghe P, Mesa RA, Tefferi A, Griffin JD, Eck MJ, Sellers WR, Meyerson M, Golub TR, Lee SJ, Gilliland DG. Activating mutation in the tyrosine kinase JAK2 in polycythemia vera, essential thrombocythemia, and myeloid metaplasia with myelofibrosis. Cancer Cell 2005; 7(4): James C, Ugo V, Le Couedic JP, Staerk J, Delhommeau F, Lacout C, Garcon L, Raslova H, Berger R, Bennaceur-Griscelli A, Villeval JL, Constantinescu SN, Casadevall N, Vainchenker W. A unique clonal JAK2 mutation leading to constitutive signalling causes polycythaemia vera. Nature 2005; 434(7037): Tefferi A, Vainchenker W. Myeloproliferative neoplasms: molecular pathophysiology, essential clinical understanding, and treatment strategies. J Clin Oncol 2011; 29(5): Tiedt R, Hao-Shen H, Sobas MA, Looser R, Dirnhofer S, Schwaller J, Skoda RC. Ratio of mutant JAK2-V617F to wild-type Jak2 determines the MPD phenotypes in transgenic mice. Blood 2008; 111(8): Ihle JN, Gilliland DG. Jak2: normal function and role in hematopoietic disorders. Curr Opin Genet Dev 2007; 17(1): Nelson ME, Steensma DP. JAK2 V617F in myeloid disorders: what do we know now, and where are we headed? Leuk Lymphoma 2006; 47(2):

6 Bcr-abl Negat f Kron k M yeloprol ferat f Hastalıkların Moleküler Patogenez Lu X, Levine R, Tong W, Wernig G, Pikman Y, Zarnegar S, Gilliland DG, Lodish H. Expression of a homodimeric type I cytokine receptor is required for JAK2V617Fmediated transformation. Proc Natl Acad Sci U S A 2005; 102(52): Cazzola M. Somatic mutations of JAK2 exon 12 as a molecular basis of erythrocytosis. Haematologica 2007; 92(12): Lee TS, Ma W, Zhang X, Kantarjian H, Albitar M. Structural effects of clinically observed mutations in JAK2 exons 13-15: comparison with V617F and exon 12 mutations. BMC Struct Biol 2009; 9: Percy MJ, Scott LM, Erber WN, Harrison CN, Reilly JT, Jones FG, Green AR, McMullin MF. The frequency of JAK2 exon 12 mutations in idiopathic erythrocytosis patients with low serum erythropoietin levels. Haematologica 2007; 92(12): Pikman Y, Lee BH, Mercher T, McDowell E, Ebert BL, Gozo M, Cuker A, Wernig G, Moore S, Galinsky I, DeAngelo DJ, Clark JJ, Lee SJ, Golub TR, Wadleigh M, Gilliland DG, Levine RL. MPLW515L is a novel somatic activating mutation in myelofibrosis with myeloid metaplasia. PLoS Med 2006; 3(7):e Levine RL, Pardanani A, Tefferi A, Gilliland DG. Role of JAK2 in the pathogenesis and therapy of myeloproliferative disorders. Nat Rev Cancer 2007; 7(9): Ito S, D Alessio AC, Taranova OV, Hong K, Sowers LC, Zhang Y. Role of Tet proteins in 5mC to 5hmC conversion, ES-cell self-renewal and inner cell mass specification. Nature 466(7310): Bacher U, Haferlach C, Schnittger S, Kohlmann A, Kern W, Haferlach T. Mutations of the TET2 and CBL genes: novel molecular markers in myeloid malignancies. Ann Hematol 2010; 89(7): Van Etten RA, Koschmieder S, Delhommeau F, Perrotti D, Holyoake T, Pardanani A, Mesa R, Green T, Ibrahim AR, Mughal T, Gale RP, Goldman J. The Ph-positive and Ph-negative myeloproliferative neoplasms: some topical pre-clinical and clinical issues. Haematologica 96(4): Jager R, Kralovics R. Molecular basis and clonal evolution of myeloproliferative neoplasms. Haematologica 2010; 95(4): Grand FH, Hidalgo-Curtis CE, Ernst T, Zoi K, Zoi C, McGuire C, Kreil S, Jones A, Score J, Metzgeroth G, Oscier D, Hall A, Brandts C, Serve H, Reiter A, Chase AJ, Cross NC. Frequent CBL mutations associated with 11q acquired uniparental disomy in myeloproliferative neoplasms. Blood 2009; 113(24): Jager R, Kralovics R. Molecular pathogenesis of Philadelphia chromosome negative chronic myeloproliferative neoplasms. Curr Cancer Drug Targets 2011; 11(1): Kralovics R, Skoda RC. Molecular pathogenesis of Philadelphia chromosome negative myeloproliferative disorders. Blood Rev 2005; 19(1): Schmidt MH, Dikic I. The Cbl interactome and its functions. Nat Rev Mol Cell Biol 2005; 6(12): Mor A, Philips MR. Compartmentalized Ras/MAPK signaling. Annu Rev Immunol 2006; 24: Stegelmann F, Bullinger L, Griesshammer M, Holzmann K, Habdank M, Kuhn S, Maile C, Schauer S, Dohner H, Dohner K. High-resolution single-nucleotide polymorphism array-profiling in myeloproliferative neoplasms identifies novel genomic aberrations. Haematologica 2010; 95(4):666-9.