Mutace genů rodiny RAS u pacientů s akutní myeloidní leukemií

Mutations of the RAS family in patients with acute myeloid leukaemia

Somatic mutations in RAS (rat sarcoma viral oncogene homolog) proto-oncogenes lead to constitutive activation of RAS signalling pathways impacting cellular proliferation, differentiation and apoptosis. RAS mutations are detected in approximately one fifth of patients with acute myeloid leukaemia (AML). Typically, the aberrations are missense heterozygous point mutations localized in codons G12, G13 and Q61 in exons 2 and 3, respectively. In AML, NRAS is the most frequently mutated gene of the RAS family. Simultaneously mutated NRAS and KRAS genes in one patient are possible, but rare. In approximately 10% of AML patients, multiple NRAS mutations are detected. The RAS mutations occur with higher frequency in AML patients with chromosomal aberrations inv(16)/t(16;16), t(8;21), inv(3)/t(3;3). In patients with normal karyotype, the RAS genes are frequently co-mutated with the NPM1 and DNMT3A genes. Most of the large cohort studies did not demonstrate any implication of RAS mutations on overall survival, and its occurrence was not significantly associated with any clinical parameters. During leukaemogenesis, RAS mutations play a role as late secondary events supporting increased proliferation of AML subclones.

The aim of this work is to summarize the current knowledge about the RAS gene family and its significance in patients with AML.

Keywords:

acute myeloid leukaemia – AML – RAS – mutations

Autori: A. Ďuriníková ^1,2; A. Folta ²; M. Čulen ^1,2,3; Z. Herudková ^1,2; D. Al Tukmachi ³; J. Mayer ^1,2,3; I. Ježíšková ^1,2
Pôsobisko autorov: Lékařská fakulta, Masarykova univerzita, Brno ¹; Interní hematologická a onkologická klinika, Fakultní nemocnice Brno, Brno ²; CEITEC – Středoevropský technologický institut, Masarykova univerzita, Brno ³
Vyšlo v časopise: Transfuze Hematol. dnes,25, 2019, No. 4, p. 331-338.
Kategória: Souhrnné/edukační práce

Súhrn

Somatické mutace protoonkogenů RAS (rat sarcoma viral oncogene homolog) vedou k nekontrolované konstitutivní aktivaci RAS indukovaných signálních drah ovlivňujících procesy proliferace, diferenciace a apoptózy buněk. U pacientů s akutní myeloidní leukemií (AML) lze mutace genů RAS identifikovat u přibližně pětiny nemocných. Mutace jsou heterozygotní, typu „missense“, lokalizované především do kodonů G12, G13 a Q61 exonů 2 a 3. Nejčastěji mutovaným genem rodiny je NRAS. Vzácně lze identifikovat případy pacientů se současným výskytem mutací v genu NRAS i genu KRAS. Přibližně desetina NRAS pozitivních AML pacientů vykazuje polyklonalitu mutací. Mutace genů RAS jsou často detekovány společně s chromozomálními aberacemi inv(16)/t(16;16) či t(8;21), ale také inv(3)/t(3;3) nebo s normálním karyotypem a mutacemi v genech NPM1 a DNMT3A. Většina velkých publikovaných studií nepotvrdila vliv mutací na celkové přežití pacientů. Asociace mutací s dalšími klinickými parametry je nejednoznačná. V procesu leukemogeneze jsou mutace genů rodiny RAS sekundární událostí přispívající k progresi a proliferaci AML subklonů.

Cílem předkládané práce je shrnutí aktuálních poznatků o genové rodině RAS a jejím významu u pacientů s AML.

Klíčová slova:

akutní myeloidní leukemie – AML – RAS – mutace

ÚVOD

Molekulárně-cytogenetickým profilováním byla nedávno u pacientů s akutní myeloidní leukemií (AML) identifikována řada somatických změn, které je možné asociovat s různými rizikovými skupinami a prognózou [1, 2]. Častými somatickými aberacemi jsou u pacientů s AML také mutace genů rodiny RAS (rat sarcoma viral oncogene homolog) [2–14]. Membránové proteiny rodiny RAS fungují v buňkách jako molekulární přepínače zodpovědné za regulaci signální transdukce mezi cytoplazmou a jádrem. Aktivační mutace protoonkogenů RAS vedou k nekontrolované konstitutivní signalizaci a deregulaci buněčných drah řídících procesy proliferace, diferenciace a apoptózy [15, 16].

Cílem následujícího textu je shrnutí aktuálních poznatků o genové rodině RAS a jejím významu u pacientů s AML.

RODINA RAS

Proteiny RAS patří spolu s přibližně stem více či méně homologních proteinů rodin ARF, RAB, RAN a RHO do superrodiny RAS, označované též jako malé G-proteiny, nebo malé GTPázy. Rodinu genů RAS tvoří tři geny kódující čtyři vysoce homologní 21 kD proteiny: NRAS (neuroblastoma rat sarcoma viral oncogene homolog), gen lokalizovaný v lokusu 1p13.2; HRAS (Harvey rat sarcoma viral oncogene homolog), gen lokalizovaný v lokusu 11p15.5; a dvě sestřihové varianty KRAS (Kirsten rat sarcoma viral oncogene homolog) – KRAS4A/KRAS4B, gen lokalizovaný v lokusu 12p12.1. Geny KRAS a HRAS byly popsány v roce 1982 [17], gen NRAS byl popsán o rok později [18]. Původně byly geny rodiny RAS identifikovány jako virové geny transdukované z hlodavčího genomu, přičemž se zjistilo, že právě tyto geny určují transformační vlastnosti onkogenních retrovirů [19].

Zatímco N-terminální konec RAS proteinů je tvořen vysoce konzervovanou G-doménou, C-terminální konec je hypervariabilní. Prvních 85 aminokyselin (AMK) je identických pro všechny čtyři RAS proteiny a specifikuje vazbu na guanozindifosfát (GDP) a guanozintrifosfát (GTP). Aminokyseliny 10–16 tvoří fosfát vázající smyčku (P-loop), která se váže na γ-fosfát GTP. Oblasti aminokyselin 32–38 a 59–67 se nazývají spínač I (Switch I) a spínač II (Switch II). Následujících 80 AMK (AMK 85–165) vykazuje mezi jednotlivými RAS izoformami 85–90% sekvenční identitu. Hypervariabilní doména C-konce (AMK 165 až 188/189) specifikuje lokalizaci RAS proteinů v cytoplazmatické membráně pomocí posttranslačních modifikací (obr. 1) [15].

Srovnání izoforem RAS<br>
Schéma znázorňuje strukturu jednotlivých izoforem: HRAS, NRAS, KRAS4A a KRAS4B. Všechny izoformy mají homologní vazebné domény
P-loop, Switch I a Switch II; oblast aminokyselin 85–165 vykazuje 85–90% sekvenční identitu mezi různými izoformami. C-terminální doména
je hypervariabilní, specifikuje membránovou lokalizaci izoforem: HRAS – skrze sekvenci aminokyselin CVLS, NRAS – sekvence CVVM,
KRAS4A – sekvence CIIM a KRAS4B sekvence CVIM. Dále se na membránové lokalizaci u HRAS, NRAS a KRAS4A podílí specifická pozice
cysteinů (naznačeno). U KRAS4B je membránová lokalizace dána na základě repetitivní sekvence lysinů (KKKKKK, naznačeno). Barevně
je vyznačen stupeň homologie mezi jednotlivými izoformami: fialově – konzervované domény, světle růžově – variabilní oblasti. Kodony
nejčastěji postihované somatickými mutacemi jsou označeny v pozicích 12, 13 a 61. <br>
Upraveno podle Schubbert et al. [15]. — Obr. 1. Srovnání izoforem RAS
Schéma znázorňuje strukturu jednotlivých izoforem: HRAS, NRAS, KRAS4A a KRAS4B. Všechny izoformy mají homologní vazebné domény P-loop, Switch I a Switch II; oblast aminokyselin 85–165 vykazuje 85–90% sekvenční identitu mezi různými izoformami. C-terminální doména je hypervariabilní, specifikuje membránovou lokalizaci izoforem: HRAS – skrze sekvenci aminokyselin CVLS, NRAS – sekvence CVVM, KRAS4A – sekvence CIIM a KRAS4B sekvence CVIM. Dále se na membránové lokalizaci u HRAS, NRAS a KRAS4A podílí specifická pozice cysteinů (naznačeno). U KRAS4B je membránová lokalizace dána na základě repetitivní sekvence lysinů (KKKKKK, naznačeno). Barevně je vyznačen stupeň homologie mezi jednotlivými izoformami: fialově – konzervované domény, světle růžově – variabilní oblasti. Kodony nejčastěji postihované somatickými mutacemi jsou označeny v pozicích 12, 13 a 61.
Upraveno podle Schubbert et al. [15].

Všechny proteiny RAS mají identické vazebné domény, a proto interagují se stejnými vazebnými partnery. RAS proteiny se neustále aktivují a deaktivují v závislosti na vazbě s GTP (RAS + GTP → „zapnuto“) nebo GDP (RAS + GDP → „vypnuto“). Za normálních podmínek je RAS přítomný v neaktivním stavu ve vazbě s GDP, ve kterém zůstává, dokud nedojde k extracelulárnímu stimulu – vazbě ligandu na tyrozinkinázový receptor (TKR). Stimulem může být přítomnost mitogenů, cytokinů, hormonů nebo růstových faktorů. GTP-aktivovaný RAS může interagovat s více než 20 efektorovými molekulami, a regulovat tak různé dráhy zapojené do procesů proliferace, diferenciace a přežívání buněk [20].

Přes aktivovaný RAS je signál přenášen dále na molekuly postavené níže v rámci signální dráhy. Mezi nejlépe prostudované dráhy ovlivňované RAS patří RAF-MEK-ERK kaskáda, která je zapojena do regulace exprese proteinů kontrolujících buněčný cyklus (např. cyklin D) [21]. Dalším významným efektem RAS signalizace je aktivace PIK3CA dráhy, která stimuluje aktivaci AKT kinázy. AKT kináza reguluje přežívání buněk fosforylací a deaktivací pro-apoptotických proteinů. Proteiny RAS mohou rovněž interagovat s aktivačními faktory RAL proteinů, které stimulují expresi fosfolipázy D a mají významnou roli v transformaci a onkogenezi různých buněčných typů [22].

RAS supresorovými regulátory jsou především GTPázové aktivační proteiny (GAPs), které stimulují a několikanásobně zvyšují vlastní GTPázovou aktivitu RAS proteinů vedoucí k hydrolýze GTP a deaktivaci RAS proteinů [23].

RAS ONKOGENY

Aktivační mutace v genech RAS jsou detekovatelné u přibližně 30 % všech lidských malignit. To je řadí mezi nejčastější aberace spojené s nádorovým onemocněním. Známa je asociace mutací jednotlivých RAS izoforem s určitými typy nádorů. Mutace v genu KRAS jsou typicky spojovány s nádorovým onemocněním střev, pankreatu či dělohy, zatímco mutace v genu NRAS jsou s vyšší četností detekovány právě u hematologických malignit a pacientů s melanomem. Mutace v genu HRAS jsou obecně raritní, ve zvýšené míře se vyskytují u pacientů s nádory slinných žláz nebo močového traktu [24].

Mutace genů RAS postihují oblasti, které určují enzymatickou aktivitu proteinu. U všech čtyř RAS homologů jsou pozorovány výhradně substituční bodové „missense“ mutace téměř výlučně lokalizované do „hot spot“ oblastí v exonech 2 a 3. Dominantně se jedná o glycinové substituce [9].

Studium krystalové struktury GDP-RAS komplexů pomohlo pochopit interakci, ke které dochází mezi GDP a RAS. Všechny dosud známé transformační lokusy mutací RAS jsou seskupeny v blízkosti vazby guaninového nukleotidu. Srovnáním neaktivních GDP-RAS komplexů s „wild type“ nebo onkogenním RAS proteinem nebyly zjištěny žádné výrazné strukturní rozdíly. Naproti tomu srovnání aktivovaných GTP-RAS komplexů odhalilo způsob, jakým je u mutovaného RAS zabráněno hydrolýze GTP. Děje se tak především změnou orientace γ-fosfátu nebo zabráněním jeho participace na hydrolýze GTP. Mutace vedou k zastavení indukce hydrolýzy GTP, a tedy ke konstitutivní aktivaci RAS proteinu, nezávislé na vnější signalizaci [25]. Zatímco mutace v kodonu 61 vedou k aktivaci RAS narušením jeho GTPázové aktivity, mutace v kodonech 12 a 13 dosahují stejného efektu snížením senzitivity RAS proteinu k supresorovým regulátorům GAPs [26].

MUTACE GENŮ RODINY RAS U PACIENTŮ S AML

Typy mutací

Mutace genů rodiny RAS byly u pacientů s AML identifikovány před více než 30 lety [27]. Publikované frekvence mutací, které jsou odrazem použité metody analýzy a také různé struktury testovaného souboru pacientů s AML, se pohybují v poměrně širokém rozmezí od 3 do 30 % (podrobně v tabulce 1). Více než tři čtvrtiny aberací genů rodiny RAS připadají na gen NRAS; gen KRAS je mutován méně často a mutace genu HRAS jsou u pacientů s AML zcela ojedinělé [2–14]. Podle dostupných studií se mutace v genech rodiny RAS ve vývoji AML objevují až jako pozdní událost přispívající spíše k progresi a proliferaci AML subklonů [2, 28, 29]. Z hlediska klonální hierarchie de novo AML jim zpravidla předchází vznik chromozomálních aberací nebo vznik mutace v genu NPM1 nebo jiném genu plnícím funkci transkripčního faktoru AML (RUNX1, CEBPA, GATA2). Teprve na ně obvykle navazuje mutace genu účastnícího se buněčné signalizace (genů rodiny RAS nebo též genu FLT3 či KIT). Tomuto uspořádání může jako preleukemický stupeň předcházet vznik mutací v genech účastnících se epigenetické regulace (zejména DNMT3A a TET2) [30].

**Tab. 1. Frekvence mutací v genech rodiny RAS u pacientů s AML**

Mutace genů rodiny RAS nejčastěji postihují kodon G12. Nejfrekventovanější aberací je u pacientů s AML mutace G12D v genu NRAS, která tvoří více než 40% podíl všech RAS detekovaných mutací. Z hlediska typu mutací je v kodonech G12, G13 a Q61 nejčastěji detekována substituce bází G > A (60 %), následovaná transverzemi G > C, G > T a C > A [10, 11]. Nejčastějšími aminokyselinovými substitucemi jsou pro kodony 12 a 13 záměny glycin → kyselina asparagová (G12D, G13D), glycin → serin (G12S, G13S) a glycin → alanin (G12A, G13A). Pro kodon 61 jsou typické substituce C > A a A > G způsobující aminokyselinové záměny glutamin →lyzin (Q61K) a glutamin → arginin (Q61R). Spektrum mutací s predominancí substitucí G > A je typické pro onemocnění myeloidní řady (AML, myelodysplastický syndrom – MDS), zatímco u onemocnění lymfoidní krevní řady, resp. lymfomů jsou popisovány spíše transverze G > T. Mutace v kodonu 61 jsou s vyšší frekvencí detekovány především u pacientů s myelomem [10].

Vedle „hot spot“ mutací lze u pacientů s AML raritně detekovat také další somatické změny postihující jiné kodony genu. Tyner et al. popsali čtyři vzácné (nekanonické) mutace – V14I, A146T a T74P v genu KRAS a mutaci G60E v genu NRAS – u skupiny 7 z celkově 341 vyšetřených pacientů s AML [31]. Pro všechny uvedené mutace byl stanoven stejný onkogenní potenciál jako pro časté (kanonické) RAS mutace.

U NRAS pozitivních AML pacientů lze běžně identifikovat simultánní výskyt několika mutací genu NRAS současně. Tato tzv. polyklonalita mutací je detekována u přibližně 15 % NRAS pozitivních pacientů, přičemž její význam není zřejmý. Analýzy klonálního pozadí vícečetných NRAS mutací nicméně identifikovaly jednotlivé aberace lokalizované samostatně na dílčích alelách genů, tj. v jednotlivých AML subklonech [2, 12, 28]. Pouze starší práce Kubo et al. popisuje detekci klonu se dvěma mutovanými lokusy na jedné alele genu u AML pacienta s celkově 4 mutacemi genu NRAS lokalizovanými ve 3 různých kodonech [32].

Provedené analýzy mutací genů rodiny RAS na párových vzorcích z doby diagnózy a relapsu onemocnění pacientů s AML ukazují, že mutace v relapsu onemocnění často absentují. Důvodem pro to může být vyšší senzitivita buněk nesoucích mutace genů RAS k chemoterapii nebo už dříve zmiňovaný druhotný význam mutací ve vývoji AML [29, 33]. Raritně však lze identifikovat případy pacientů s AML, u nichž v relapsu onemocnění dochází ke změně typu mutace [34], nebo kdy se mutace v genech rodiny RAS objevují de novo [9, 35].

Koexistence mutací

Mutace v genech rodiny RAS jsou u pacientů s AML často asociovány s jinými somatickými aberacemi se známým vztahem k AML. S četností 9–45 % byly mutace v genech RAS detekovány ve skupině pacientů s t(8;21), resp. fuzním genem RUNX1/RUNX1T1 (dříve AML1/ETO) [36–38]. Studie Zuber et al. a Zhao et al. prokázaly na RUNX1/RUNX1T1 pozitivních myších modelech korelaci mezi přítomností mutací G12D v genu NRAS a G12D v genu KRAS a rychlejší progresí onemocnění. Negativní korelaci identifikovali pro přítomnost mutací a celkové přežití [37, 38].

Také přibližně třetina pacientů s inv(16)/t(16;16), tj. fuzním genem CBFB/MYH11, nese současně mutace genů rodiny RAS. Valk et al. identifikovali mutace genů rodiny RAS u přibližně 33 %, a Bacher et al. u necelých 38 % AML pacientů s inv(16)/t(16;16) [9, 40].

Také pacienti s inv(3)/t(3;3) vykazují zvýšenou frekvenci mutací genů NRAS a KRAS [9, 10, 41, 42]. Přímým důsledkem inv(3)/t(3;3) bývá aberantní exprese genu EVI1 v lokusu MECOM [43]. Deregulace exprese genu EVI1 byla u leukemických malignit popsána jako významný faktor progrese onemocnění [44]. Studie provedené za pomocí myších modelů naznačují, že samotná aberantní zvýšené exprese genu EVI1 není pro leukemogenezi AML dostatečná a vyžaduje přítomnost dalších změn, resp. určitého proliferačního signálu [43]. Groschel et al. ukázali, že 98 % analyzovaných pacientů s inv(3)/t(3;3) nese současně aktivační mutace genů rodiny RAS [45]. Vysoká frekvence mutací v genech RAS byla u pacientů s inv(3)/t(3;3) identifikována také v práci Lavallée et al. [46]. Společný výskyt uvedených aberací tak naznačuje, že se na plné leukemické transformaci pacientů s inv(3)/t(3;3) podílí také mutace genů rodiny RAS [43].

Za zajímavý lze považovat fakt, že u pacientů nesoucích výše uvedené chromozomální aberace, jsou mutace v genech rodiny RAS soustředěny primárně do kodonu 61. To může naznačovat, že je určitý typ chromozomální aberace asociován s konkrétním typem mutace v genu rodiny RAS [9, 47, 48].

Aberace genů rodiny RAS jsou často detekovány také ve skupině AML pacientů s normálním karyotypem, a to společně se somatickými mutacemi genů NPM1 a/nebo DNMT3A [2, 6, 49]. Překvapivé jsou rozdíly ve specifickém výskytu mutací RAS v rámci jednotlivých „hot spot“ genů. Příkladem mohou být mutace v genu NPM1, které jsou přednostně asociovány s NRAS mutacemi v kodonech G12 a G13, nikoliv však s Q61. Z toho lze usuzovat, že funkční důsledky „hot spot“ mutací v rámci jednoho genu nejsou rovnocenné a jakákoliv klinická asociace s těmito mutacemi muže být ovlivněna jinými, současně mutovanými geny [2].

U malého procenta AML pacientů (0,3–3 %) lze detekovat současný výskyt mutací ve dvou různých genech rodiny RAS (KRAS a NRAS) [10, 11]. Podle Hiorns et al. se v tomto případě pravděpodobně jedná o proces postupné akumulace jednotlivých mutací [50]. U studovaného pacienta byla mutace v genu KRAS detekována již v leukemické kmenové buňce a mutace v genu NRAS se objevila až v pozdější fázi leukemogeneze. Význam tohoto simultánního výskytu mutací RAS zatím není objasněn.

Mutace v genech rodiny RAS se jen vzácně vyskytují společně s mutacemi genů FLT3, KIT a KMT2A (dříve MLL), které jsou podobně jako geny RAS zapojeny do signální regulace proliferace [6, 38]. Raritní koexistenci mutací RAS a FLT3 lze pravděpodobně vysvětlit tím, že oba geny poskytují leukemické buňce proliferační výhodu zapojením stejných signálních drah, přičemž je známo, že FLT3-ITD částečně využívá RAS signalizační dráhu [4, 10]. Tento jev zřejmě stojí i za velmi nízkým výskytem mutací genů NRAS u pacientů s akutní promyelocytární leukemií (APL) – vyskytují se jen u cca 2 % případů, u nichž je známa silná asociace s mutacemi v genu FLT3 [9, 51, 52]. Dále bývají mutace genů rodiny RAS s nízkou četností zastoupeny také u podskupiny starších pacientů s mutacemi v genu TP53, komplexním karyotypem, aneuploidiemi nebo jejich vzájemnou kombinací [2, 53].

Prognostický význam mutací

Prognostický význam mutací genů rodiny RAS byl u pacientů s AML analyzován v několika studiích (podrobně viz tabulka 1). Rozsáhlá analýza 1106 AML pacientů byla provedena v roce 2005 skupinou Bowen et al., kteří prokázali, že přítomnost mutací v genu NRAS nemá u pacientů s AML signifikantní vliv na dosažení kompletní remise (CR), přežití bez nemoci (DFS) a celkové přežití (OS). Dále Bowen et al. uvádějí, že přítomnost mutací v genech rodiny RAS není asocio-vána s věkem, pohlavím, počtem bílých krvinek nebo de novo vs. sekundárním výskytem AML (sAML) [10]. Bacher et al. analyzovali početnou skupinu 2502 AML pacientů. Mutace v genu NRAS nebyly v testovaném souboru signifikantně asociovány s OS, přežitím bez události (EFS) nebo přežitím bez relapsu (RFS). Studie dále potvrdila, že mutace genu NRAS nejsou asociovány s věkem a historií AML (de novo vs. sAML vs. AML asociovaná s předchozí terapií – tAML). Na rozdíl od předchozí práce ale studie identifikovala signifikantní asociaci mezi přítomností mutací v genu NRAS a nižším počtem bílých krvinek [9]. Kadia et al. publikovali analýzu 609 pacientů s de novo AML. Studie ukázala, že pacienti s mutacemi v genech rodiny RAS jsou signifikantně mladší než pacienti bez mutací (53 vs. 63 let) a mají vyšší počet bílých krvinek a procento blastů v kostní dřeni v době diagnózy. Práce neidentifikovala významný vliv přítomnosti mutací v genech RAS na celkové OS ani dosažení CR [54]. Další rozsáhlou studii zaměřenou na hodnocení klinických parametrů pacientů s mutacemi v genech rodiny RAS provedli Yang et al. Studie na 504 AML pacientech ukázala, že mutační status genů rodiny RAS není ovlivněn věkem či pohlavím pacientů, ale že pacienti s mutacemi genů rodiny RAS mají signifikantně vyšší počet bílých krvinek. Oproti předchozím studiím bylo touto studií identifikováno významně kratší OS u pacientů nesoucích mutace genů RAS [55]. Reuter et al. analyzovali skupinu AML pacientů s normálním karyotypem (CN-AML). Ve studii nebyly identifikovány signifikantní rozdíly pro věk, pohlaví, původ AML (de novo vs. sAML) ani počet bílých krvinek mezi testovanými skupinami pacientů. Pro mutační status genů rodiny RAS nebyl ve studii identifikován signifikantní vliv na OS či RFS [6]. Komplexní analýza vlivu interakcí mezi mutacemi v genech rodiny RAS a aberacemi v dalších genech s ohledem na OS byla provedena v práci Papaemmanuil et al. Studie identifikovala u skupiny NPM1^mutDNMT3A^mutNRAS^G12/13mut pacientů příznivější prognózu než u pacientů bez kombinace uvedených mutací [2]. Nedávno byla provedena rozsáhlá meta-analýza dat zaměřená na vliv mutací v genech rodiny RAS na celkové přežití pacientů s AML skupinou Liu et al. Metaanalýza zahrnovala celkem 24 studií (včetně 5 pediatrických) z období let 1990–2018. Výsledky studie ukázaly, že u dospělých pacientů s AML nemají mutace genů rodiny RAS signifikantní vliv na celkové přežití. Nicméně studie uvádí, že u dětských pacientů by mutace v genu NRAS mohly být prognostickým markerem pro kratší OS [56].

ZÁVĚR

Aberace genů rodiny RAS jsou u pacientů s AML identifikovány s vysokou četností. Mutace lze detekovat napříč všemi prognostickými skupinami AML, často jako další genetickou změnu vedle somatických chromozomálních či genových aberací. Relapsy onemocnění jsou běžně spojeny s absencí mutací detekovaných v době diagnózy. Většina velkých studií neidentifikovala vliv mutací v genech rodiny RAS na celkové přežití pacientů s AML, spojení mutací s dalšími klinickými parametry není jednoznačné. To vše, navzdory frekventovanému výskytu, aktuálně nepredikuje širší možnost využití mutací v genech rodiny RAS v rutinní diagnostice. Do budoucna, v souvislosti s příchodem nových léčiv, však nelze vyloučit uplatnění mutací jako prediktivních markerů odpovědi na určitý typ terapie.

Použité zkratky

AKT – serin/threonin protein kináza; AMK – aminokyselina; AML – akutní myeloidní leukemie; APL – akutní promyelocytární leukemie; CBF AML– core-binding factor AML (AML s t(8;21) nebo inv(16)/t(16;16)); CN-AML – AML s normálním karyotypem; EFS – přežití bez události; ERK – skupina signalizačních kináz účastnící se signalizace v rámci MAPK dráhy; GDP – guanozindifosfát; GTP – guanozintrifosfát; MDS – myelodysplastický syndrom; MEK – pro-apoptotická protein kináza, aktivující MAPK; OS – celkové přežití;RAS – rat sarcoma viral oncogene homolog; RFS – přežití bez relapsu; sAML – sekundární AML; tAML – AML vzniklá v důsledku předchozí terapie; TKR – tyrozin kinázový receptor; VAF – frekvence variantní alely

Podíl autorů na přípravě rukopisu

AĎ – návrh a příprava první verze rukopisu, finalizace rukopisu

DAT, AF, MČ, ZH, JM – revize rukopisu IJ – revize rukopisu a schválení finální verze

Poděkování

Práce vznikla za finanční podpory projektu MŠMT (MUNI/A/1105/2018) a MZ ČR – RVO (FNBr, 65269705).

Do redakce doručeno dne 2. 8. 2019.

Přijato po recenzi dne 10. 10. 2019.

Mgr. Anna Ďuriníková

Centrum molekulární biologie a genové terapie

Interní hematologická a onkologická klinika FN Brno

Černopolní 9

613 00 Brno

e-mail: Durinikova.Anna@fnbrno.cz

Zdroje

1. Döhner H, Estey E, Grimwade D, et al. Diagnosis and management of AML in adults: 2017 ELN recommendations from an international expert panel. Blood 2017;129(4):424–447.

2. Papaemmanuil E, Gerstung M, Bullinger L, et al. Genomic classification and prognosis in acute myeloid leukemia. N Engl J Med 2016;374(23):2209–2221.

3. Metzeler KH, Herold T, Rothenberg-Thurley M, et al. Spectrum and prognostic relevance of driver gene mutations in acute myeloid leukemia. Blood 2016;128(5):686–698.

4. Ley TJ, Miller C, Ding L, et al. Genomic and epigenomic landscapes of adult de novo acute myeloid leukemia. N Engl J Med 2013;368(22):2059–2074.

5. Shin SY, Lee ST, Kim HJ, et al. Mutation profiling of 19 candidate genes in acute myeloid leukemia suggests significance of DNMT3A muta-tions. Oncotarget 2016;7(34):54825–54837.

6. Reuter CW, Krauter J, Onono FO, et al. Lack of noncanonical RAS mutations in cytogenetically normal acute myeloid leukemia. Ann Hematol 2014;93(6):977–982.

7. Dunna NR, Vuree S, Anuradha C, et al. NRAS mutations in de novo acute leukemia: prevalence and clinical significance. Indian J Biochem Biophys 2014;51(3):207–210.

8. Schlenk RF, Döhner K, Krauter J, et al. Mutations and treatment outcome in cytogenetically normal acute myeloid leukemia. N Engl J Med 2008;358(18):1909–1918.

9. Bacher U, Haferlach T, Schoch C, Kern W, Schnittger S. Implications of NRAS mutations in AML: a study of 2502 patients. Blood 2006;107(10):3847–3853.

10. Bowen DT, Frew ME, Hills R, et al. RAS mutation in acute myeloid leukemia is associated with distinct cytogenetic subgroups but does not influence outcome in patients younger than 60 years. Blood 2005;106(6):2113–2119.

11. Neubauer A, Dodge RK, George SL, et al. Prognostic importance of mutations in the ras proto-oncogenes in de novo acute myeloid leukemia. Blood 1994;83(6):1603–1611.

12. Farr CJ, Saiki RK, Erlich HA, McCormick F, Marshall CJ. Analysis of RAS gene mutations in acute myeloid leukemia by polymerase chain reaction and oligonucleotide probes. Proc Natl Acad Sci U S A 1988;85(5):1629–1633.

13. Krauth MT, Eder C, Alpermann T, et al. High number of additional genetic lesions in acute myeloid leukemia with t(8;21)/RUNX1-RUNX1T1: frequency and impact on clinical outcome. Leukemia 2014;28:1449.

14. Preston R, Däbritz J, Hänfler J, Oettle H. Mutational analysis of K-ras codon 12 in blood samples of patients with acute myeloid leukemia. Leuk Res 2010;34(7):883–891.

15. Schubbert S, Shannon K, Bollag G. Hyperactive Ras in developmental disorders and cancer. Nat Rev Cancer 2007;7(4):295–308.

16. Illmer T, Thiede C, Fredersdorf A, et al. Activation of the RAS pathway is predictive for a chemosensitive phenotype of acute myelogenous leukemia blasts. Clin Cancer Res 2005;11(9):3217–3224.

17. Chang EH, Gonda MA, Ellis RW, Scolnick EM, Lowy DR. Human genome contains four genes homologous to transforming genes of Harvey and Kirsten murine sarcoma viruses. Proc Natl Acad Sci U S A 1982;79(16):4848–4852.

18. Hall A, Marshall CJ, Spurr NK, Weiss RA. Identification of transforming gene in two human sarcoma cell lines as a new member of the ras gene family located on chromosome 1. Nature 1983;303(5916):396–400.

19. Malumbres M, Barbacid M. RAS oncogenes: the first 30 years. Nat Rev Cancer 2003;3(6):459–465.

20. Mitin N, Rossman KL, Der CJ. Signaling interplay in Ras superfamily function. Curr Biol 2005;15(14):R563–R574.

21. Pruitt K, Der CJ. Ras and Rho regulation of the cell cycle and oncogenesis. Cancer Lett 2001;171(1):1–10.

22. Lim KH, Baines AT, Fiordalisi JJ, et al. Activation of RalA is critical for Ras-induced tumorigenesis of human cells. Cancer Cell 2005;7(6):533–545.

23. Rajalingam K, Schreck R, Rapp UR, Albert S. Ras oncogenes and their downstream targets. Biochim Biophys Acta 2007;1773(8):1177–1195.

24. Forbes SA, Bindal N, Bamford S, et al. COSMIC: mining complete cancer genomes in the Catalogue of Somatic Mutations in Cancer. Nucleic Acids Res 2011;39(Database issue):D945–D950.

25. Adjei AA. Blocking oncogenic Ras signaling for cancer therapy. J Natl Cancer Inst 2001;93(14):1062–1074.

26. Colicelli J. Human RAS superfamily proteins and related GTPases. Sci STKE 2004;2004(250):RE13.

27. Gambke C, Hall A, Moroni C. Activation of an N-ras gene in acute myeloblastic leukemia through somatic mutation in the first exon. Proc Natl Acad Sci U S A 1985;82(3):879–882.

28. Bashey A, Gill R, Levi S, et al. Mutational activation of the N-ras oncogene assessed in primary clonogenic culture of acute myeloid leukemia (AML): implications for the role of N-ras mutation in AML pathogenesis. Blood 1992;79(4):981–989.

29. Welch JS. Mutation position within evolutionary subclonal architecture in AML. Semin Hematol 2014;51(4):273–281.

30. Martignoles JA, Delhommeau F, Hirsch P. Genetic Hierarchy of acute myeloid leukemia: from clonal hematopoiesis to molecular residual disease. Int J Mol Sci 2018;19(12).

31. Tyner JW, Erickson H, Deininger MW, et al. High-throughput sequencing screen reveals novel, transforming RAS mutations in myeloid leukemia patients. Blood 2009;113(8):1749–1755.

32. Kubo K, Naoe T, Kiyoi H, et al. Clonal analysis of multiple point mutations in the N-ras gene in patients with acute myeloid leukemia. Jpn J Cancer Res 1993;84(4):379–387.

33. Krönke J, Bullinger L, Teleanu V, et al. Clonal evolution in relapsed NPM1-mutated acute myeloid leukemia. Blood 2013;122(1):100–108.

34. Nakamura H, Inokuchi K, Yamaguchi H, Dan K. Abnormalities of p51, p53, FLT3 and N-ras genes and their prognostic value in relapsed acute myeloid leukemia. J Nippon Med Sch 2004;71(4):270–278.

35. Nakano Y, Kiyoi H, Miyawaki S, et al. Molecular evolution of acute myeloid leukaemia in relapse: unstable N-ras and FLT3 genes compared with p53 gene. Br J Haematol 1999;104(4):659–664.

36. Kuchenbauer F, Schnittger S, Look T, et al. Identification of additional cytogenetic and molecular genetic abnormalities in acute myeloid leukaemia with t(8;21)/AML1-ETO. Br J Haematol 2006;134(6):616–619.

37. Zuber J, Radtke I, Pardee TS, et al. Mouse models of human AML accurately predict chemotherapy response. Genes Dev 2009;23(7):877–889.

38. Schessl C, Rawat VP, Cusan M, et al. The AML1-ETO fusion gene and the FLT3 length mutation collaborate in inducing acute leukemia in mice. J Clin Invest 2005;115(8):2159–2168.

39. Zhao S, Zhang Y, Sha K, et al. KRAS (G12D) cooperates with AML1/ETO to initiate a mouse model mimicking human acute myeloid leukemia. Cell Physiol Biochem 2014;33(1):78–87.

40. Valk PJ, Bowen DT, Frew ME, Goodeve AC, Löwenberg B, Reilly JT. Second hit mutations in the RTK/RAS signaling pathway in acute myeloid leukemia with inv(16). Haematologica 2004;89(1):106.

41. Lugthart S, Gröschel S, Beverloo HB, et al. Clinical, molecular, and prognostic significance of WHO type inv(3)(q21q26.2)/t(3;3)(q21;q26.2) and various other 3q abnormalities in acute myeloid leukemia. J Clin Oncol 2010;28(24):3890–3898.

42. Haferlach C, Bacher U, Haferlach T, et al. The inv(3)(q21q26)/t(3;3)(q21;q26) is frequently accompanied by alterations of the RUNX1, KRAS and NRAS and NF1 genes and mediates adverse prognosis both in MDS and in AML: a study in 39 cases of MDS or AML. Leukemia 2011;25(5):874–877.

43. Hinai AA, Valk PJ. Review: Aberrant EVI1 expression in acute myeloid leukaemia. Br J Haematol 2016;172(6):870–878.

44. Kataoka K, Kurokawa M. Ecotropic viral integration site 1, stem cell self-renewal and leukemogenesis. Cancer Sci 2012;103(8):1371–1377.

45. Gröschel S, Sanders MA, Hoogenboezem R, et al. Mutational spectrum of myeloid malignancies with inv(3)/t(3;3) reveals a predominant involvement of RAS/RTK signaling pathways. Blood 2015;125(1):133–139.

46. Lavallée VP, Gendron P, Lemieux S, D‘Angelo G, Hébert J, Sauvageau G. EVI1-rearranged acute myeloid leukemias are characterized by distinct molecular alterations. Blood 2015;125(1):140–143.

47. Goemans BF, Zwaan CM, Miller M, et al. Mutations in KIT and RAS are frequent events in pediatric core-binding factor acute myeloid leukemia. Leukemia 2005;19:1536.

48. Boissel N, Leroy H, Brethon B, et al. Incidence and prognostic impact of c-Kit, FLT3, and Ras gene mutations in core binding factor acute myeloid leukemia (CBF-AML). Leukemia 2006;20:965.

49. Wang M, Yang C, Zhang L, Schaar DG. Molecular mutations and their cooccurrences in cytogenetically normal acute myeloid leukemia. Stem Cells Int 2017;2017:6962379.

50. Hiorns LR, Cotter FE, Young BD. Co-incident N and K ras gene mutations in a case of AML, restricted to differing cell lineages. Br J Haematol 1989;73(2):165–167.

51. Kuchenbauer F, Schoch C, Kern W, Hiddemann W, Haferlach T, Schnittger S. Impact of FLT3 mutations and promyelocytic leu-kaemia-breakpoint on clinical characteristics and prognosis in acute promyelocytic leukaemia. Br J Haematol 2005;130(2):196–202.

52. Gale RE, Hills R, Pizzey AR, et al. Relationship between FLT3 muta-tion status, biologic characteristics, and response to targeted therapy in acute promyelocytic leukemia. Blood 2005;106(12):3768–3776.

53. Stirewalt DL, Kopecky KJ, Meshinchi S, et al. FLT3, RAS, and TP53 mutations in elderly patients with acute myeloid leukemia. Blood 2001;97(11):3589–3595.

54. Kadia TM, Kantarjian H, Kornblau S, et al. Clinical and proteomic characterization of acute myeloid leukemia with mutated RAS. Cancer 2012;118(22):5550–5559.

55. Yang X, Qian J, Sun A, et al. RAS mutation analysis in a large cohort of Chinese patients with acute myeloid leukemia. Clin Biochem 2013;46(7–8):579–583.

56. Liu X, Ye Q, Zhao XP, et al. RAS mutations in acute myeloid leukaemia patients: A review and meta-analysis. Clin Chim Acta 2019;489:254–260.