Nové poznatky v patofyziológii Ph-negatívnych myeloproliferatívnych neoplázií

Súhrn

Myeloproliferatívne neoplázie (MPN) tvoria skupinu príbuzných klonálnych hematologických porúch s prekrývajúcim sa fenotypom. Hlavným znakom MPN je nadprodukcia plne diferencovaných myeloidných buniek, chronický zápal a riziko transformácie do sekundárnej akútnej myeloidnej leukémie. Klonálna proliferácia je riadená rôznymi somatickými mutáciami, najčastejšie mutáciami v géne kódujúcom Janusovu kinázu 2 (JAK2). Fenotypová diverzita, špecifická pre MPN, však nemôže prameniť len zo súčinnosti rôznych riadiacich mutácií s mutáciami prídavnými, ktoré sú popisované u pacientov s MPN. Naopak, za heterogenitou MPN stojí celý rad genetických ako aj negenetických faktorov. Ako významný determinant, predovšetkým rozvoja klonálnej hematopoézy, sa ukazuje genetická predispozícia. Náš súhrnný článok prináša prehľad najnovších poznatkov týkajúcich sa komplexnosti patobio­lógie chromozóm Filadelfia (Ph) -negatívnych MPN.

Klíčová slova:

myeloproliferatívne neoplázie – JAK2 – CALR – MPL – genetická predipozícia – heterogenita MPN

ÚVOD

Myeloproliferatívne neoplázie (MPN), popísané už v roku 1951 Dameshekom, sú fenotypovo rôznorodou skupinou klonálnych chorôb, ktorá je charakterizovaná zvýšenou proliferáciou aspoň jedného z myeloidných vývojových radov (erytrocytového, granulocytového alebo megakaryocytového) v kostnej dreni. Nadmerne produkované plne diferencované bunky si zachovávajú svoju typickú funkciu a nevykazujú známky rozsiahlej dysplázie [1]. Avšak najväčším rizikom MPN je, že postupom času môže dôjsť k poruche terminálnej diferenciácie a maturácie progenitorov, kedy pretrvávajúci chronický zápal, remodelácia mikroprostredia kostnej drene a postupná akumulácia genetických a epigenetických zmien vedú k blastickému zvratu a transformácii inak chronického ochorenia do sekundárnej akútnej myleoidnej leukémie (sAML). Hlavným genetickým faktorom tejto leukemickej transformácie sú prídavné mutácie vznikajúce spontánne alebo ako dôsledok mutagénnej liečby [2]. MPN ochorenia vznikajú na podklade mutácií v hematopoetickej kmeňovej bunke (hematopoietic stem cell – HSC) a podľa klinických, histopatologických a molekulárnych charakteristík sa rozdeľujú do 7 rozdielnych entít: chronická myeloidná leukémia (CML), chronická neutrofilná leukémia (CNL), polycytémia vera (PV, pravá polycytémia), primárna myelofibróza (PMF), esenciálna trombocytémia (ET), chronická eosinofilná leukémia (bližšie nešpecifikovaná) a neklasifikovateľné MPN [3].

Dameshekova koncepcia pôvodu MPN je postavená na neznámom myelostimulačnom faktore, ktorý je zodpovedný za vznik týchto ochorení. Odvtedy sa vďaka pokrokom v technológiách molekulárnej bio­lógie do veľkej miery objasnila molekulárna podstata MPN a vytvorila sa komplexná knižnica kauzálnych alebo tzv. „driver“ (riadiacich) mutácií vedúcich k MPN. Väčšina MPN sa javí ako sporadická a býva obvykle dia­gnostikovaná v piatej až šiestej dekáde života. Avšak pribúdajúce štúdie ukazujú, že existuje skupina MPN pacientov, u ktorých nástup ochorenia nastáva v podstatne mladšom veku a že rôzne hematologické malignity sa môžu častejšie vyskytovať v rámci rodokmeňa jednej rodiny [4,5]. Zdá sa, že toto klastrovanie MPN v rámci rodín nie je náhodné; až 7,6 % zdanlivo sporadických MPN má naopak familiárne pozadie [6]. Diskutovaným javom je aj fenomén tzv. anticipácie, ktorý popisuje stav, kedy sa v každej nasledujúcej generácii ochorenie objavuje v skoršom veku ako v generácii predchádzajúcej [6,7]. Táto kohorta pacientov môže niesť jednu alebo niekoľko dedičných kooperujúcich mutácií s neúplnou penetranciou, čím je podporovaná existencia predispozičného faktora prispievajúceho nielen k prepuknutiu MPN ale aj jeho modulačného efektu na celkový fenotyp ochorenia.

Medzi klasické MPN patrí CML. Jej typickým cytogenetickým nálezom je chromozóm Filadelfia (Ph) vznikajúci recipročnou translokáciou t (9; 22) [8]. Dôsledkom tejto výmeny vzniká fúzny onkogén BCR-ABL1 kódujúci konštitutívne aktívnu tyrozínovú kinázu aktivujúcu spletité signálne dráhy, ktoré zvyšujú proliferačný potenciál mutovaných buniek a zároveň znižujú ich adhezívnu schopnosť a apoptickú odpoveď [9]. Zvýšená produkcia kyslíkových radikálov BCR-ABL1-pozitívnymi bunkami vedie k nestabilite genómu a leukemogenéze [10].

Do klasických, avšak Ph-negatívnych MPN (BCR-ABL1 negatívne MPN), sa zaraďujú PV, ET a PMF. U väčšiny prípadov sú identifikované „driver“ mutácie v génoch kódujúcich Janusovu kinázu 2 (JAK2) [11–14], kalretikulín (CALR) [15,16] alebo trombopoetínový receptor (TPOR, označovaný aj ako MPL z angl. myeloproliferative leukemia virus) [17,18]; mutácie CALR a MPL sa vyskytujú u ET a PMF a len výnimočne u PV. Napriek niektorým spoločným klinickým, patologickým a molekulárnym charakteristikám sa PV, ET a PMF vyznačujú veľkou variabilitou s ohľadom na možné riziká trombotických a krvácavých komplikácií ako aj na riziko progresie do leukémie. Heterogenitu MPN podľa všetkého ovplyvňuje celý rad faktorov zahŕňajúci: prídavné somatické mutácie (vrátane poradia v akom boli získané), genetickú predispozíciu, charakteristiky samotného pacienta a zmeny v mikroprostredí kostnej drene [19].

SOMATICKÉ „driver“ MUTÁCIE u Ph-NEGATÍVNYCH MPN

Somatické „driver“ mutácie v JAK2, [11–14], CALR [15,16] a MPL [17,18] vznikajú v HSC a vedú k neadekvátnej aktivácii JAK2/STAT (signal transducer and activator of transcription) signálnej dráhy (obr. 1), čo poskytuje bunkám myeloidnej línie selektívnu proliferačnú výhodu. Iniciačná mutácia v JAK2 géne, ktorá je najčastejšou „driver“ mutáciou u Ph-negatívnych MPN, pritom vzniká podľa novo publikovaných poznatkov veľmi skoro, v detskom alebo adolescentnom veku alebo dokonca prenatálne („pre-dia­gnostická“ fáza ochorenia) a môže trvať desiatky rokov, než dôjde k rozvoju signifikantnej klonálnej frakcie a nástupu „dia­gnostickej“ fázy MPN [20,21].

JAK2 V617F a JAK2 exón 12 mutácie

JAK2 je súčasťou rodiny nereceptorových tyrozínových kináz. Väzbou ligandu na cytokínové receptory: erytropoetínový receptor (EPOR), MPL a receptor pre kolónie granulocytov stimulujúci faktor (G-CSFR) sa prostredníctvom fosforylácie JAK2 aktivuje signálna dráha odovzdávajúca signál prevažne cez transkripčné faktory rodiny STAT (predovšetkým STAT1, 3 a 5), ktoré v jadre spúšťajú expresiu rôznych génov ovplyvňujúcich diferenciáciu, proliferáciu a prežívanie hematopoetických buniek [22] (obr. 1). Bodová mutácia v exóne 14 JAK2 génu vedúca k aminokyselinovej zámene V617F spôsobuje konštitutívnu aktiváciu JAK2 kinázy aj v neprítomnosti cytokínov a tým stimuluje klonálnu expanziu buniek [11–14]. JAK2 V617F mutácia je prítomná u 95 % pacientov s PV a u približne 50–60 % pacientov s ET a PMF. Klinická a fenotypová heterogenita pacientov nesúcich JAK2 V617F mutáciu, v rozmedzí od často asymptomatickej ET, cez chronickú myeloproliferáciu až po agresívnejšiu formu PMF so zlou prognózou, je veľmi pozoruhodný a doposiaľ nie celkom ozrejmený aspekt. Svoju úlohu hrá čiastočne podiel mutovanej JAK2 V617F k celkovej JAK2, označovaný aj ako alelová záťaž (allele burden) [23]. Nižšia V617F alelvá záťaž (zvyčajne okolo 25 %) je typická pre ET, vyššia (≥ 50 %) pre PV. Úplná V617F homozygozita (alelová záťaž 100 %), ktorá vzniká mitotickou rekombináciou a vedie tak k získanej uniparentálnej dizómii (aUPD) chromozómu 9, je spájaná s PV, post-PV a post-ET myelofibrózou. Prítomnosť nízkej frekvencie JAK2 V617F mutácie (≤ 2 %) u zdravých jedincov bez preukázaných hematologických abnormalít (s tzv. klonálnou hematopoézou s neurčitým potenciálom, clonal hematopoiesis of indeterminate potential – CHIP), s incidenciou až 0,2 %, je ďalším ukazovateľom komplexnej patofyziológie MPN [24].

U 1–2 % PV pacientov, väčšinou JAK2 V617F negatívnych, sa vyskytujú mutácie v exóne 12 JAK2 génu [25]. Doteraz bolo v exóne 12 identifikovaných vyše 40 rôznych mutácií, zahŕňajúcich delécie, inzercie, duplikácie a zámeny, ktoré spôsobujú zvýšenú aktiváciu JAK2/STAT signálnej dráhy. Tieto mutácie sú výlučne asociované s izolovanou erytrocytózou. Ukazuje sa však, že riziko vzniku trombózy ako aj transformácie do PMF alebo sAML je u tejto podskupiny PV porovnateľné s PV pacientmi s mutáciou JAK2 V617F [25].

CALR mutácie

Kalretikulín je chaperónový proteín, ktorý reguluje homeostázu vápnika a zbaľovanie novosyntetizovaných proteínov [26]. Mutácie v CALR géne sa vyskytujú približne v 30 % prípadov ET a PMF a výnimočne u pacientov s PV. Dôsledkom mutácií dochádza k strate KDEL motívu zodpovedného za organelovo-špecifickú lokalizáciu kalretikulínu v endoplazmatickom retikule. Mutovaný kalretikulín (mCALR) sa naopak viaže na MPL, aktivuje ho a následne tak sprostredkováva nadmernú aktiváciu JAK2/STAT signálnej dráhy (obr. 1). Mutovaný kalretikulín vykazuje slabú väzbu s G-CSFR, ale neviaže sa na EPOR, čo má za následok špecifickú asociáciu CALR mutácií s ET a PMF, ale nie s PV. CALR mutácie sa rozdeľujú do dvoch typov. Nadmernú väčšinu tvoria mutácie typu 1 (delécia 52 bázových párov) prevládajúce u pacientov s dia­gnostikovanou PMF, naopak mutácie typu 2 (inzercia 5 bázových párov) sa vo veľkej miere vyskytujú u pacientov s ET [15,16]. Mutácie typu 1 majú agresívnejší ráz vzhľadom na robustnejší zásah do DNA; ET pacienti s týmito mutáciami častejšie progredujú do myelofibrózy na rozdiel od ET pacientov s mutáciami typu 2, ktoré sú spájané s miernejším priebehom ochorenia [27].

MPL mutácie

Najmenej frekventovanými „driver“ mutáciami u klasických Ph-negatívnych MPN sú aktivujúce mutácie v géne kódujúcom MPL [17,18]. MPL viaže na povrchu buniek trombopoetín a zohráva tak kľúčovú úlohu v procese megakaryopoézy a tvorbe krvných doštičiek [28,29]. MPL mutácie vedú ku konformačným zmenám receptora, ktoré vyústia do jeho aktivácie a následnej konštitutívnej aktivácie JAK2/STAT signálnej dráhy a k cytokínom-nezávislému rastu buniek (obr. 1) [17,18]. Najčastejšími mutáciami sú zámeny tryptofánu v pozícii 515 (MPL W515), ktoré sa vyskytujú výhradne u ET a PMF s prevalenciou 1, resp. 5 % [18] a sú spájané so zvýšeným rizikom myelofibrotickej transformácie u ET [30]. Iná mutácia postihujúca MPL, MPL S505N, bola popísaná ako vrodená mutácia asociovaná s familiárnou trombocytózou a následne aj ako získaná mutácia vo vzácnych prípadoch ET [31,32].

„Triple“ negatívne a biklonálne MPN

Asi 10 % pacientov s MPN, predovšetkým s ET a PMF, je negatívnych na prítomnosť vyššie uvedených „driver“ mutácií v JAK2, CALR a MPL. Tieto prípady označujeme ako tzv. „triple“ negatívne MPN [2]. Zatiaľ čo „triple“ negatívna ET je skôr benígnym ochorením, „triple“ negatívna PMF má veľmi agresívny klinický priebeh a zlú prognózu s viac ako 30 % pravdepodobnosťou leukemickej transformácie. V malej časti „triple“ negatívnych MPN boli popísané nekanonické mutácie v JAK2 (napr. V625F, F556V), MPL (napr. S204P, Y591N) alebo v géne SH2B3 (napr. E208Q, D231fs), ktorý kóduje negatívny regulátor aktivácie JAK2. Často sa však jedná o vrodené varianty a nie o varianty získané [33–35].

Vo väčšine prípadov MPN s identifikovanými „driver“ mutáciami v JAK2, CALR alebo MPL sa ich koexistencia u jednotlivca vylučuje. Existujú však aj pacienti, u ktorých bol popísaný súčasný výskyt mutácií JAK2 V617F/JAK2 exón 12 [36], JAK2/CALR [37], JAK2/MPL [36,37] a ojedinele i CALR/MPL [38]. Jedná sa o biklonálne MPN, vyznačujúce sa prítomnosťou dvoch „driver“ mutácií v dvoch nezávislých klonoch [39]. Toto zistenie spoločne s popisovanými rozdielmi v klinických prejavoch u jednotlivých členov rodín s familiárnym výskytom MPN, ktorí často nesú aj rôzne „driver“ mutácie, poukazuje na úlohu dedičného faktora u MPN. Tento faktor sám o sebe nevedie k vzniku MPN, ale predisponuje k zisku somatických MPN mutácií a/alebo mení vývoj a finálny fenotyp MPN [34].

Postupne sa tak odhaľuje komplexné pozadie MPN bio­lógie, kedy genetická predispozícia v súčinnosti s ďalšími genetickými a negenetickými faktormi ovplyvňuje riziko vzniku a fenotyp MPN.

GENETICKÉ FAKTORY OVPLYVŇUJÚCE HETEROGENITU Ph-NEGATÍVNYCH MPN

Somatické mutácie kooperujúce s „driver” mutáciami

Okrem „driver“ mutácií sa u MPN pacientov popisuje aj výskyt prídavných somatických mutácií, ktoré nie sú špecifické pre MPN, ale objavujú sa aj u iných hematologických malignít (ako napr. myelodysplastický syndróm – MDS a AML). Jedná sa o získané mutácie génov kódujúcich epigenetické modifikátory, faktory dôležité pre zostrih mRNA, niektoré transkripčné faktory alebo signálne molekuly [40,41]. Súčasný výskyt rôznych prídavných mutácií u jedného pacienta je možný, pričom platí, že zvyšujúci sa počet prídavných mutácií negatívne ovplyvňuje prežívanie a zvyšuje riziko leukemickej transformácie [42]. Príklad panelu génov vyšetrovaných u MPN pacientov pomocou sekvenovania novej generácie (next generation sequencing – NGS) je uvedený v tab. 1.

Jednými z najčastejších mutácií, vyskytujúcich sa u všetkých subtypov MPN, sú mutácie génov kódujúcich epigenetické modifikátory DNA: Tet metylcytozín dioxygenázu 2 (TET2) [43] a DNA (cytozín-5) -metyltransferázu 3A (DNMT3A) [44]. Tieto mutácie zvyšujú potenciál sebaobnovy HSCs. Ich prognostický význam u MPN nie je celkom objasnený. Ukázalo sa však, že poradie ich získania s ohľadom na zisk „driver“ mutácie JAK2 V617F, ovplyvňuje fenotyp MPN. Ak JAK2 V617F mutácia vzniká ako prvá, s väčšou pravdepodobnosťou dôjde k rozvoju PV ako ET. Naopak, ak mutácie v TET2 a DNMT3 predchádzajú vzniku JAK2 V617F mutácie, pravdepodobnejší je fenotyp ET [45, 46]. Prídavné mutácie ďalších epigenetických regulátorov remodelujúcich chromatín ako ASXL1 (additional sex comb-like 1) a EZH2 (enhancer of zeste homolog 2) sú častejšie u PMF a bývajú asociované s horšou prognózou a zvýšeným rizikom transformácie do sAML [41].

Prídavné mutácie faktorov kontrolujúcich zostrih mRNA (napr. SF3B1, SRSF2 a U2AF1) sa vyskytujú u PMF a ET, zriedkavo u PV. Ich úloha v patogenéze MPN nie je zrejmá, ale pravdepodobne súvisí s narušením normálneho zostrihu mRNA celého spektra génov. Mutácie SF3B1 zvyšujú riziko progresie ET do myelofibrózy [47]; mutácie SRSF2 sú u pacientov s PMF asociované so zníženým prežívaním a zvýšeným rizikom transformácie do sAML [48].

Mutácie transkripčných faktorov ako napr. tumorového proteínu 53 (TP53) [40], (runt-related transcription factor 1) [49] alebo NF-E2 (nuclear factor erythroid–2) [50] sú vo väčšine prípadov asociované s leukemickou transformáciou MPN. Kým mutácie TP53 narúšajú jeho fyziologickú úlohu v indukcii opravy poškodenej DNA a apoptózy, mutácie NF-E2, ktorý reguluje diferenciáciu a maturáciu buniek erytroidnej a megakaryocytárnej línie, poskytujú bunkám ďalšiu proliferačnú výhodu. Rovnako tak somatické mutácie v génoch kódujúcich ďalšie signálne molekuly (napr. NRAS) sú typické pre MPN progredujúce do leukémie [51].

Genetická predispozícia

Je dlhodobo známe, že riziko vývoja MPN sa u prvostupňových príbuzných pacienta s MPN zvyšuje 5–7× [5], čo indikuje prítomnosť vrodeného genetického faktora podieľajúceho sa na rozvoji ochorenia. Predpokladá sa pritom, že vrodená predispozícia zohráva svoju úlohu pred ale aj po získaní somatických „driver“ mutácií.

Prvým predispozičným faktorom identifikovaným u MPN bol haplotyp JAK2 46/1 [52]. Haplotyp JAK2 46/1 sa rozkladá na chromozóme 9, zahŕňa sadu génov spoločne s JAK2 génom a obsahuje niekoľko polymorfizmov vo väzbovej nerovnováhe. Minimálne jednu rizikovú alelu tohto haplotypu nesie 56 % MPN pacientov [53]. Ďalšie identifikované predispozičné polymorfizmy, ktoré zvyšujú riziko MPN boli popísané v génoch zapojených napr. do bunkového starnutia (TERT), epigenetickej regulácie (TET2), kontroly bunkového cyklu a opravy DNA (CHEK2, ATM), JAK2/STAT signálnej transdukcie (SH2B3) a regulácie transkripcie (GFI1B, PINT, MECOM a HBS1L-MYB) [54–56]. V niektorých z týchto génov sú pritom popisované aj prídavné somatické mutácie, čo podtrhuje ich bio­logický význam v regulácii hematopoézy a patogenéze MPN. Presné bio­logické mechanizmy, ktoré spojujú vyššie zmienené vrodené polymorfizmy s vývojom MPN sú predmetom intenzívneho výskumu.

Najnovšie štúdie ukazujú, že genetická predispozícia u MPN má polygénny charakter [57,58]. Rozsiahla celogenómová asociačná štúdia (genome-wide association study – GWAS) odhalila celkom 17 nezávislých rizikových lokusov, s mnohými rizikovými variantami identifikovanými v kódujúcich, nekódujúcich alebo regulačných oblastiach génov [57]. Niektoré rizikové varianty pritom priamo ovplyvňujú bio­logické vlastnosti HSCs súvisiace s dĺžkou telomér (v TERT), odpoveďou na poškodenú DNA (v ATM, CHEK2) a s potenciálom sebaobnovy (v GFI1B). Ďalej bolo ukázané, že v dôsledku mitotickej rekombinácie a straty heterozygozity sa rizikové varianty dostávajú do homozygotného stavu, ktorý môže znamenať proliferačnú výhodu a podporovať tak následnú klonálnu selekciu [58]. Viac ako 50 vzácnych vrodených variant lokalizovaných v 7 rôznych lokusoch (MPL, ATM, TM2D3, FH, NBN, MRE11 a SH2B3) vykazuje asociáciu so zvýšenou náchylnosťou ku klonálnej hematopoéze [58].

Zárodočné mutácie v JAK2 géne

Vďaka celogenómovému sekvenovaniu boli v JAK2 géne odhalené vzácne zárodočné varianty, ktoré sa vyskytujú samostatne alebo spoločne s JAK2 V617F mutáciou u pacientov s PV, myelofibrózou alebo neutrofíliou [59–61]. Ukazuje sa, že tieto varianty kooperujú s JAK2 V617F mutáciou, amplifikujú kinázovú aktivitu mutovaného JAK2 enzýmu, čo môže taktiež prispievať k fenotypovej heterogenite. Nedávna štúdia kohorty asi 2 000 MPN a AML pacientov z MD Anderson Cancer Center odhalila prítomnosť 35 rôznych variant JAK2 distribuovaných v rámci celého génu; u väčšiny z nich bol potvrdený dedičný pôvod [62]. Výskyt týchto variant bol pritom častejší u pacientov s MPN a AML než v zdravej populácii. Najčastejšími zámenami boli L393V, R1063H a N1108S. Autori zároveň ukázali, že prítomnosť dodatočných variant v JAK2 géne u JAK2 V617F pozitívnych pacientov výrazne zvyšuje kumulatívne riziko progresie do sAML v porovnaní so skupinou JAK2 V617F pozitívnych pacientov bez týchto variant.

Zaujímavosťou je, že niektoré z identifikovaných variant boli už predtým popísané samostatne alebo v kooperácii s inou JAK2 mutáciou vo vzácnych prípadoch hereditárnej trombocytózy (napr. S593C [63], S755R/R938Q [63] a L815P/V1123G [64]) alebo erytrocytózy (E846D/R1063H [65]). Funkčná štúdia E846D a R1063H JAK2 mutácií ukázala, že každá mutácia samostatne má mierny dopad na aktiváciu JAK2/STAT signalizácie a k rozvoju patologického fenotypu dochádza až pri ich vzájomnej kooperácii [65]. Rozdielny klinický fenotyp (erytroidná hyperplázia vs. trombocytóza) pravdepodobne pramení z kvalitatívnych rozdielov v následnej JAK2/STAT signalizácii, napr. z odlišnej miery aktivácie jednotlivých molekúl STAT (STAT5 vs. STAT1) alebo z prípadnej aktivácie alternatívnych signálnych dráh.

ĎALŠIE FAKTORY OVPLYVŇUJÚCE HETEROGENITU Ph-NEGATÍVNYCH MPN

Charakteristiky pacienta

Fenotyp MPN a jeho prognóza sú ovplyvnené aj vekom, pohlavím a komorbiditou pacienta. Výskyt MPN sa všeobecne zvyšuje s vekom, pričom medián veku nástupu PV je 65 rokov, 68 rokov u ET a 70 rokov u PMF [66]. So zvyšujúcim sa vekom zároveň stúpa riziko trombotických komplikácií a progresie ochorenia. To pravdepodobne súvisí s celkovým vplyvom starnutia a hromadenia voľných radikálov (teória oxidačného stresu a starnutia) na akumuláciu somatických mutácií a rozvoj klonálnej hematopoézy [67,68]. Nie je prekvapením, že bola popísaná významná asociácia medzi fajčením a rozvojom MPN [69]. V priebehu starnutia dochádza vplyvom chronického zápalu a prepínania metabolizmu krvotvorných kmeňových buniek z glykolýzy na oxidatívnu fosforyláciu, ako aj vplyvom myeloidného posunu krvotvorby k rozvoju klonálnych pre-leukemických stavov označovaných ako CHIP [70–72]. CHIP je kľúčový rizikový faktor vedúci k získaniu JAK2 V617F somatickej mutácie (obr. 2A) alebo zrýchlenej (sub) klonálnej expanzie preexistujúceho minoritného klonu u MPN (obr. 2B) a/alebo prípadnej transformácie do sAML.

Pohlavie sa taktiež ukazuje ako významný činiteľ fenotypu a progresie MPN. U žien sa častejšie vyskytuje ET, kým PV a PMF prevládajú u mužského pohlavia. Priebeh ochorenia býva miernejší u žien ako u mužov; navyše ženy majú všeobecne lepšiu prognózu ako muži, u ktorých je pozorované aj vyššie riziko myelofibrotickej transformácie [73]. Ďalšou zložkou prispievajúcou k heterogenite MPN je aj úroveň zásob železa v organizme. Keďže železo je nevyhnutné pre erytropoézu a tvorbu hemoglobínu, jeho počiatočný deficit je spájaný skôr s rozvojom ET ako PV [41].

Heterogenita HSC

V posledných rokoch sa ukazuje, že populácia HSCs nie je homogénnou skupinou buniek, ale obsahuje frakcie HSCs s rozdielnym líniovým potenciálom (tzv. „lineaged biased“ HSCs), ktoré už sú čiastočne líniovo zamerané. Fenotypová špecifikácia MPN môže preto závisieť aj od toho, v akom líniovo preddeterminovanom type HSC JAK2 V617F mutácia nastane [19]. U PV pacientov vzniká JAK2 V617F mutácia pravdepodobne v HSC umiestnenej na vrchole hematopoetickej hierarchie (s väčším multipotentným potenciálom), keďže jej prítomnosť bola zachytená aj v lymfoidnej línii. Tiež sa predpokladá, že stredne vysoká bio­chemická aktivita JAK2 V617F potláča MPL signalizáciu, a preto je skôr asociovaná s PV fenotypom; pri nízkej aktivite JAK2 V617F zostávajú aktívne signály z TPOR/MPL receptorov, ktoré vedú k rozvoju ET [74].

Mikroprostredie kostnej drene a zápalové cytokíny

Mikroprostredie kostnej drene zohráva kľúčovú úlohu v regulácii hematopoézy a jeho narušenie sa podieľa na rozvoji mnohých hematologických malignít. Ukazuje sa, že aj u MPN, rôzne nehematopoetické bunky kostnej drene, ako napr. endoteliálne bunky alebo mesenchymálne stromálne bunky, kooperujú s mutovanými MPN klonmi a spoločne vytvárajú niku podporujúcu propagáciu a progresiu MPN [19]. Nie je však úplne jasné, nakoľko je aberantné mikroprostredie kostnej drene priamo zodpovedné za heterogenitu MPN alebo je len jej odzrkadlením.

Janusove kinázy sú kritickými mediátormi cytokínovej a chemokínovej signalizácie a signalizácie rastovými faktormi [75]. Dysregulácia JAK2/STAT signalizácie u MPN podporuje tvorbu mikroprostredia v kostnej dreni, ktoré sa vyznačuje aberantnou syntézou zápalových cytokínov a chemokínov (napr. interferónu g – IFN- g, tumor nekrotizujúceho faktora a – TNF-a, transformujúceho rastového faktora b – TGF-b alebo interleukínu 1b – IL-1b) [76–78]. Tieto následne spúšťajú systémovú a chronickú zápalovú odpoveď spojenú so zvýšenou koncentráciou zápalových markerov v cirkulácii. Myšie modely ukázali, že zápalové cytokíny prispievajú k takej remodelácii mikroprostredia kostnej drene, ktorá potláča normálnu hematopoézu a podporuje transformáciu do myelofibrózy a leukémie. Napriek výraznému chronickému zápalu je však kumulatívny výskyt blastickej transformácie u PV a ET (v porovnaní s transformáciou CML) relatívne nízky. Nedávna štúdia ukázala, že JAK2 V617F-mutantné bunky si v zápalovom prostredí indukujú ochranný program, sprostredkovaný fosfatázou DUSP1 (dual specificity phosphatase 1), ktorý udržuje ich proliferačnú schopnosť a zároveň ich chráni pred akumuláciou poškodenia DNA a myelofibrotickou a leukemickou transformáciou [79].

ZÁVER

Rozvoj MPN a ich prípadná progresia do sAML je dlhotrvajúci a niekoľkostupňový proces asociovaný s klonálnou selekciou mutovaných HSCs (obr. 2). Molekulárna dia­gnostika a bio­lógia spolu s rozsiahlymi epidemiologickými štúdiami významným spôsobom rozšírili naše poznatky o patogenéze MPN. Ukazuje sa, že genetické pozadie jedinca vytvára základ pre familiárnu predispozíciu k rozvoju MPN. Vrodené rizikové alely môžu modulovať bio­logické vlastnosti HSCs a tým im poskytovať selekčnú výhodu. Na podklade mitotickej rekombinácie a homozygotizácie rizikových alel a v súčinnosti so získanými somatickými mutáciami môže postupne dochádzať k rozvoju CHIP. So zvyšujúcim sa vekom a získaním somatickej „driver“ mutácie sa následne naplno rozvíja klonálna hematopoéza, ktorá sa môže manifestovať vo forme chronickej myeloproliferácie a v tomto stave pretrvávať aj roky (obr. 2A). Podľa nového, alternatívneho modelu vzniku MPN dochádza k získaniu somatickej „driver“ mutácie veľmi skoro (dokonca pred narodením), ale k signifikantnej klonálnej expanzii dôjde až po desiatkach rokov v súvislosti so zmienenými rizikovými faktormi spojenými so starnutím krvotvorby (obr. 2B). K transformácii do sAML dochádza v dôsledku akumulácie ďalších mutácií, ktoré zvyšujú onkogénny potenciál klonu. Paralelne môže vznikať aj niekoľko rôznych klonov, nesúcich odlišné somatické mutácie. Tieto klony môžu mať aj odlišné fenotypové charakteristiky a vykazovať rôznu citlivosť na liečbu a schopnosť vyvolať relaps ochorenia.

Faktory, ktoré vedú k rozvoju MPN aj tie, ktoré prispievajú k ich výraznej fenotypovej variabilite sú heterogénne a doposiaľ nie dostatočne vysvetlené. Ďalší intenzívny výskum je preto nevyhnutný, aby sme lepšie pochopili patogenézu MPN a mohli nové poznatky úspešne integrovať do klinickej praxe s cieľom spresniť dia­gnostiku, prognostiku a liečbu MPN.

ZOZNAM POUŽITÝCH SKRATIEK

AML – akútna myeloidná leukémia

aUPD – získaná uniparentálna dizómia

ATM – ataxia telangiectasia mutated

ASXL1 – additional sex comb-like 1

BCR: ABL1 – breakpoint cluster region: Abelson

CALR – kalretikulín

CHEK2 – checkpoint kináza 2

CHIP – klonálna hematopoéza s neurčitým potenciálom

CML – chronická myeloidná leukémia

CNL – chronická neutrofilná leukémia

DNMT3 – DNA (cytozín–5) –metyltransferáza 3A

DUSP1 – dual specificity phosphatase 1

EPOR – erytropoetínový receptor

ET – esenciálna trombocytémia

EZH2 – enhancer of zeste homolog 2

FH – fumarát hydratáza

FLT3 – Fms related receptor tyrosine kinase 3

G–CSFR – receptor pre kolónie granulocytov stimulujúci faktor

GFI1B – growth factor independence 1b

GWAS – celogenómová asociačná štúdia

HBS1L-MYB – intergénová oblasť medzi HBS1L1 a MYB

HSC – hematopoetická kmeňová bunka

IFN g – interferón g

IL-1b – interleukín 1b

JAK2 – Janusova kináza 2

mCALR – mutovaný CALR

MDS – myelodysplastický syndróm

MECOM – MDS1 and EVI1 complex locus

MPL (TPOR) – trombopoetínový receptor

MPN – myeloproliferatívne neoplázie

MRE11 – meiotic recombination 11 homolog

NF–E2 – nuclear factor erythroid–2

NBN – nibrín

NGS – next generation sequencing

NRAS – neuroblastoma RAS viral oncogene homolog

Ph – chromozóm Filadelfia

PINT – p53 induced transcript

PMF – primárna myelofibróza

PV – polycytémia vera

RUNX1 – runt-related transcription factor 1

sAML – sekundárna akútna myeloidná leukémia

SF3B1 – splicing factor 3b subunit 1

SH2B3 – SH2B adaptorový proteín 3

SRSF2 – serine and arginine rich splicing factor 2

STAT – signal transducer and activator of transcription

TERT – telomerázová reverzná transkriptáza

TET2 – tet metylcytozín dioxygenáza 2

TGF b – transformujúci rastový faktor b

TNF a – tumor nekrotizujúci faktor a

TM2D3 – TM2 domain containing 3

TPOR (MPL) – trombopoetínový receptor

TP53 – tumorový proteín p53

U2AF1 – U2 small nuclear RNA auxiliary factor 1

PODIEL AUTOROV NA PRÍPRAVE RUKOPISU

BK – príprava rukopisu a obrázkovej dokumentácie

KHK – podiel na príprave rukopisu

VD a MH – korekcia a revízia rukopisu

POĎAKOVANIE

Práca vznikla za podpory Ministerstva zdravotníctva Českej republiky (NU21-03-00338) a Interného grantu Univerzity Palackého (IGA_LF_2021_004). Ďakujeme prof. MUDr. Dagmar Pospíšilovej, Ph.D. za cenné pripomienky pri príprave rukopisu.

ČESTNÉ PREHLÁSENIE AUTOROV

Autori práce potvrdzujú, že v súvislosti s témou, vznikom a publikovaním tohto článku nie sú v strete záujmov a vznik ani publikovanie článku nebolo podporené žiadnou farmaceutickou firmou.

Do redakce doručeno dne 7. 5. 2021.

Přijato po recenzi dne 13. 5. 2021.

doc. Mgr. Monika Horváthová, Ph.D.

Ústav bio­logie

LF UP v Olomouci

Hněvotínská 3

775 15 Olomouc

e-mail: monika.horvathova@upol.cz