Akuutin leukemian yksilöllistetty hoito

Direct translation of cancer-specific genomic information into effective personalized therapies for acute leukemias has proven to be difficult. The aim of this study was to utilize novel tools for detailed characterization of genomic, transcriptomic, and functional aberrations in acute leukemia to gain understanding of disease pathology and guide individualized therapies. The main methods used were ex vivo drug sensitivity and resistance testing (DSRT), exome and transcriptome (RNA) sequencing, all of which were facilitated by extensive biobanking. In study I, we developed DSRT platform performed on primary leukemic cells ex vivo for identification of effective patient-specific drugs. Exome and RNA sequencing of serial samples were used for molecular characterization and to understand mechanisms of acquired resistance. Although AML samples exhibited unique DSRT profiles, responses could be clustered in five distinctive groups. Individualized treatment of refractory patients with DSRT-guided therapy resulted in meaningful clinical responses in 3/7 patients. In study II, we studied molecular drivers for relapsed T-cell acute lymphoblastic leukemia (T-ALL) and found novel STAT5B mutations. Functional studies demonstrated these mutations to enhance the transcriptional activity and to induce constitutive phosphorylation of STAT5B. The mutated blasts showed elevated BCL-XL expression and sensitivity to the pan-BCL-2 inhibitor navitoclax. Targeted sequencing revealed activating STAT5B mutations in 6/68 patients. In study III, we first evaluated ex vivo BCL-2 inhibitor sensitivity of AML cells, then we systematically assessed whether these responses correlated to specific mutations or gene expression signatures. BCL-2 inhibitor sensitivity associated with mutations in IDH1/IDH2 and WT1, as well as with aberrations in chromatin modifiers. Importantly, overexpression of a specific set of HOX genes predicted highly selective responses to BCL-2 inhibition. In study IV, we developed a national hematological biobank to allow researchers to access high-quality samples with accompanying clinical data. The samples from three collection time-points—diagnosis, potential remission, and relapse—are available. For this study, we evaluated the quality of stored samples and demonstrated that extracted DNA and RNA remain usable for demanding down-stream experiments.Uudet tutkimusmenetelmät ovat syventäneet ymmärrystä syövän syntymekanismeista, mutta valtaosaan löydetyistä mutaatiosta ei tunneta vielä kohdennettuja hoitoja. Esimerkiksi aikuisten yleisimmän leukemian, akuutin myelooisen leukemian (AML), hoito on perustunut samoihin lääkeainesiin 1970-luvulta lähtien. Väitöskirjatutkimuksen tavoitteena oli löytää yksilöllistettyjä hoitomuotoja sekä lääkevastetta ennakoivia tekijöitä akuuttiin leukemiaan sairastuneille potilaille. Menetelminä käytettiin hyväksi uuden sukupolven sekvensointimenetelmiä (eksomi- ja RNA-sekvensointi) sekä kehittämäämme suurikapasiteettista lääkeseulamenetelmää. Ensimmäisessä osatyössä osoitimme, että solusalpaajahoidolle vastaamatonta AML:aa sairastaville potilaille voidaan löytää tehoavia kohdennettuja edellä mainituin menetelmin. Lisäksi havaitsimme AML-potilaiden lääkevasteiden jakautuvan viiteen eri ryhmään. Tutkimustuloksia käytettiin seitsemän potilaan hoidossa, joista kolmella todettiin vastetta käytetylle hoidolle. Toisessa osatyössä selvitimme aiemmin kuvaamattoman STAT5B-mutaation merkitystä T-soluisessa akuutissa lymfaattisessa leukemiassa (T-ALL). Tulokset osoittivat näiden mutaatioiden johtavan STAT5B-proteiinin aktivoitumiseen ja lisäävän sen kohdegeenien kopioitumista. Etenkin ohjelmoitua solukuolemaa estävän BCL-XL:n ilmentyminen lisääntyi. Osoitimme todetun mutaation johtavan tautisolujen herkkyyteen laajakirjoiselle BCL2-estäjälle, navitoklaksille. STAT5B-mutaatioita löysimme yli kahdeksalta prosentilta T-ALL potilaista. Kolmannessa osatyössä selvitimme BCL2-estäjien vastetta ennakoivia tekijöitä AML-potilailla. Tutkimuksessa tunnistettiin useita uusia venetoklaksin herkkyyttä ennustavia tekijöitä AML:ssa. Keskeisenä löydöksenä havaittiin, että HOXA- ja HOXB-geenien ilmentyminen ennusti hoitovastetta, kun taas vähäinen HOX-ilmentyminen ennakoi resistenssiä. Lisäksi mutaatiot kromatiinia muuntelevissa geeneissä WT1, IDH1 ja IDH2 ennustivat herkkyyttä BCL2-estäjille. Viimeisessä osatyössä kuvaamme kehittämämme hematologisen biopankin, johon kerätään korkealaatuisa potilasnäytteitä ja kliinisiä tietoja hematologisen tutkimuksen edistämiseksi. Tässä väitöskirjatyössä osoitimme erilaisten uusien tutkimusmenetelmien yhdistämisen soveltuvan yksilöllisen hoidon suunnitteluun, uusien tautialaryhmien tunnistamiseen sekä hoitovastetta ennakoivien tekijöiden löytämiseen

Neutropenian selvittely

English summaryPeer reviewe

Mutaatiot hematopoieettisissa kantasoluissa - merkki ikääntymisestä vai pahanlaatuisen veritaudin esiaste?

Vertaisarvioitu.Ikääntymisen myötä verta muodostaviin hematopoieettisiin kantasoluihin ilmaantuu hankinnaisia mutaatioita. Mutaatiot ovat usein samoja, joita todetaan pahanlaatuisten veritautien yhteydessä. Mutaatiot saattavat antaa kantasolulle kasvuedun, jolloin kantasolu sekä sen jälkeläiset lisääntyvät luuytimessä ja muodostavat kloonin. Klooneja löydetään myös terveiltä ihmisiltä. Ilmiötä kutsutaan klonaaliseksi hematopoieesiksi. Vaikka klonaalinen hematopoieesi ei aiheuta valtaosalle kantajistaan terveyshaittoja, se liittyy lyhyempään elinikään sekä suurentuneeseen veri- sekä sydän- ja verisuonitautien riskiin. Pahanlaatuisten veritautien geenien sekvensointi on nykyisin osa hematologisia tutkimuksia, ja mutaatioita löydetään myös henkilöiltä, joille pahanlaatuisen veritaudin diagnoosia ei voida asettaa. Tällaisissa tapauksissa klonaalisen hematopoieesin aiheuttajamutaation löytyminen auttaa arvioimaan pahanlaatuisten veritautien riskiä ja seurannan tarvetta. Tulevaisuuden lääketutkimuksissa selvitetään, voidaanko kloonin hävittämisellä vähentää terveysriskejä.Peer reviewe

Multiple myeloma of cranium with external ear canal swelling and occipital mass : A rare case report

Multiple myeloma (MM), the most common plasmacell neoplasm, manifests relatively often in the head and neck region, but rarely in the ear. We present a patient with fluctuating hearing loss, otalgia, persistent otitis externa and occipital swelling. CT imaging showed a large mass of cranium and the initial radiological diagnosis was plasmacytoma. Multiple osteolytic bone lesions, monoclonal serum protein with serum M component concentration of 35.2 g/L and bone marrow biopsy with abnormal, clonal plasma cells population confirmed the diagnosis of multiple myeloma. Although a rare manifestation in the external ear canal and its surroundings, plasmacytoma or multiple myeloma should be considered as a possible diagnosis in the presence of a scalp mass or a treatment resistant swelling of the external ear canal.Peer reviewe

Ex vivo -mallit ja nestebiopsia yksilöllistetyssä syövänhoidossa

Vertaisarvioitu. Teema : geeniohjatun syövän hoidon työryhmä.Syövän tutkimus- ja hoitomenetelmät kehittyvät jatkuvasti yksilöllistetympään suuntaan. Syynä ovat molekyyliprofiloinnin menetelmien kehitys, siitä saatava tieto ja geenidiagnostiikkaan perustuvat lääkkeet. Hoidon valitsemiseksi tarvitaan ja käytetään yhä useammin vastetta ennakoivia biomarkkereita. Potilaskohtaiset ex vivo -syöpämallit mahdollistavat tulevaisuudessa yksilöllistetyn, systeemibiologian periaatteita hyödyntävän syövänhoidon tutkimuksen, biomarkkereiden identifioinnin ja uusien hoitostrategioiden testaamisen. Ex vivo -mallien avulla voitaneen ohjata myös suoraan hoidon valintaa, luultavasti ensin hematologisissa syöpätaudeissa. Nestebiopsiasta tehtävä molekyyliprofilointi mahdollistaa ajantasaisen geenidiagnostiikan, jolloin hoitojen aiheuttamassa evoluutiopaineessa alati tapahtuva syövän muuntuminen voidaan huomata. Jotta syövän systeemibiologisen perustutkimuksen havaintoja päästään hyödyntämään potilastyössä, tarvitaan kliiniseen työhön niveltyvää yksilöllistä syövänhoidon tutkimusta, koulutusta ja osaamista.Peer reviewe

Ex vivo -mallit ja nestebiopsia yksilöllistetyssä syövänhoidossa

Syövän tutkimus- ja hoitomenetelmät kehittyvät jatkuvasti yksilöllistetympään suuntaan. Syynä ovat molekyyliprofiloinnin menetelmien kehitys, siitä saatava tieto ja geenidiagnostiikkaan perustuvat lääkkeet. Hoidon valitsemiseksi tarvitaan ja käytetään yhä useammin vastetta ennakoivia biomarkkereita. Potilaskohtaiset ex vivo -syöpämallit mahdollistavat tulevaisuudessa yksilöllistetyn, systeemibiologian periaatteita hyödyntävän syövänhoidon tutkimuksen, biomarkkereiden identifioinnin ja uusien hoitostrategioiden testaamisen. Ex vivo -mallien avulla voitaneen ohjata myös suoraan hoidon valintaa, luultavasti ensin hematologisissa syöpätaudeissa. Nestebiopsiasta tehtävä molekyyliprofilointi mahdollistaa ajantasaisen geenidiagnostiikan, jolloin hoitojen aiheuttamassa evoluutiopaineessa alati tapahtuva syövän muuntuminen voidaan huomata. Jotta syövän systeemibiologisen perustutkimuksen havaintoja päästään hyödyntämään potilastyössä, tarvitaan kliiniseen työhön niveltyvää yksilöllistä syövänhoidon tutkimusta, koulutusta ja osaamista

FLT3-ITD allelic ratio and HLF expression predict FLT3 inhibitor efficacy in adult AML

FLT3 internal tandem duplication (FLT3-ITD) is a frequent mutation in acute myeloid leukemia (AML) and remains a strong prognostic factor due to high rate of disease recurrence. Several FLT3-targeted agents have been developed, but determinants of variable responses to these agents remain understudied. Here, we investigated the role FLT3-ITD allelic ratio (ITD-AR), ITD length, and associated gene expression signatures on FLT3 inhibitor response in adult AML. We performed fragment analysis, ex vivo drug testing, and next generation sequencing (RNA, exome) to 119 samples from 87 AML patients and 13 healthy bone marrow controls. We found that ex vivo response to FLT3 inhibitors is significantly associated with ITD-AR, but not with ITD length. Interestingly, we found that the HLF gene is overexpressed in FLT3-ITD+ AML and associated with ITD-AR. The retrospective analysis of AML patients treated with FLT3 inhibitor sorafenib showed that patients with high HLF expression and ITD-AR had better clinical response to therapy compared to those with low ITD-AR and HLF expression. Thus, our findings suggest that FLT3 ITD-AR together with increased HLF expression play a role in variable FLT3 inhibitor responses observed in FLT3-ITD+ AML patients.Peer reviewe

Applicability of Recombinant Laccases From the White-Rot Fungus Obba rivulosa for Mediator-Promoted Oxidation of Biorefinery Lignin at Low pH

Utilization of lignin-rich side streams has been a focus of intensive studies recently. Combining biocatalytic methods with chemical treatments is a promising approach for sustainable modification of lignocellulosic waste streams. Laccases are catalysts in lignin biodegradation with proven applicability in industrial scale. Laccases directly oxidize lignin phenolic components, and their functional range can be expanded using low-molecular-weight compounds as mediators to include non-phenolic lignin structures. In this work, we studied in detail recombinant laccases from the selectively lignin-degrading white-rot fungus Obba rivulosa for their properties and evaluated their potential as industrial biocatalysts for the modification of wood lignin and lignin-like compounds. We screened and optimized various laccase mediator systems (LMSs) using lignin model compounds and applied the optimized reaction conditions to biorefinery-sourced technical lignin. In the presence of both N–OH-type and phenolic mediators, the O. rivulosa laccases were shown to selectively oxidize lignin in acidic reaction conditions, where a cosolvent is needed to enhance lignin solubility. In comparison to catalytic iron(III)–(2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-yl)oxyl (TEMPO) oxidation systems, the syringyl-type lignin units were preferred in mediated biocatalytic oxidation systems.Peer reviewe

Exploring laccase mediator systems with acidic recombinant enzymes from Obba rivulosa

Peer reviewe

Depolymerization of biorefinery lignin by improved laccases of the white-rot fungus Obba rivulosa

Fungal laccases are attracting enzymes for sustainable valorization of biorefinery lignins. To improve the lignin oxidation capacity of two previously characterized laccase isoenzymes from the white-rot fungus Obba rivulosa, we mutated their substrate-binding site at T1. As a result, the pH optimum of the recombinantly produced laccase variant rOrLcc2-D206N shifted by three units towards neutral pH. O. rivulosa laccase variants with redox mediators oxidized both the dimeric lignin model compound and biorefinery poplar lignin. Significant structural changes, such as selective benzylic alpha-oxidation, were detected by nuclear magnetic resonance analysis, although no polymerization of lignin was observed by gel permeation chromatography. This suggests that especially rOrLcc2-D206N is a promising candidate for lignin-related applications.Peer reviewe