HematoLog - Türk Hematoloji Derneği

TÜRK HEMATOLOJ‹ DERNE∕‹
HematoLog
2012: 2
■
1
Buket Kosova1 - Fahri ahin2 - Güray Saydam2
1
Ege Üniversitesi, Tıp Fakültesi,
Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı, Bornova, İzmir
2
Ege Üniversitesi, Tıp Fakültesi,
Hematoloji Bilim Dalı, Bornova, İzmir
e-posta: [email protected]
Tel: 0232 390 35 30
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
Bcr-abl Negat‹f Kron‹k M‹yeloprol‹ferat‹f Hastalıkların
Moleküler Patogenez‹
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 1849. 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-
67
HematoLog
68
2012: 2● 1
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
Bcr-abl Negat‹f Kron‹k M‹yeloprol‹ferat‹f Hastalıkların
Moleküler Patogenez‹
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
69
HematoLog
70
2012: 2● 1
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):1054-61.
2. 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):2162-8.
3. 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):1779-90.
4. 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):387-97.
5. 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):1144-8.
6. Tefferi A, Vainchenker W. Myeloproliferative neoplasms: molecular
pathophysiology, essential clinical understanding, and treatment strategies. J
Clin Oncol 2011; 29(5):573-82.
7. 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):3931-40.
8. Ihle JN, Gilliland DG. Jak2: normal function and role in hematopoietic disorders.
Curr Opin Genet Dev 2007; 17(1):8-14.
9. Nelson ME, Steensma DP. JAK2 V617F in myeloid disorders: what do we know
now, and where are we headed? Leuk Lymphoma 2006; 47(2):177-94.
Bcr-abl Negat‹f Kron‹k M‹yeloprol‹ferat‹f Hastalıkların
Moleküler Patogenez‹
10.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):18962-7.
11.Cazzola M. Somatic mutations of JAK2 exon 12 as a molecular basis of
erythrocytosis. Haematologica 2007; 92(12):1585-9.
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; 9:58.
13.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):1607-14.
14.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):e270.
15.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):673-83.
16.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):1129-33.
17.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):643-52.
18.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):590-601.
19.Jager R, Kralovics R. Molecular basis and clonal evolution of myeloproliferative
neoplasms. Haematologica 2010; 95(4):526-9.
20.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):6182-92.
21.Jager R, Kralovics R. Molecular pathogenesis of Philadelphia chromosome
negative chronic myeloproliferative neoplasms. Curr Cancer Drug Targets 2011;
11(1):20-30.
22.Kralovics R, Skoda RC. Molecular pathogenesis of Philadelphia chromosome
negative myeloproliferative disorders. Blood Rev 2005; 19(1):1-13.
23.Schmidt MH, Dikic I. The Cbl interactome and its functions. Nat Rev Mol Cell Biol
2005; 6(12):907-18.
24.Mor A, Philips MR. Compartmentalized Ras/MAPK signaling. Annu Rev Immunol
2006; 24:771-800.
25.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.
71