Analyse chromosomaler Translokationen und potenziell Leukämie-relevanter Mutationen einer mixed phenotype acute leukemia im Kindesalter (Fallstudie)

Einleitung: Akute mixed phenotype Leukämien (MPAL), welche einen kombinierten myeloischen und lymphatisches B-/T-Zell-Phänotyp aufweisen, zeigen mehrheitlich komplexe chromosomale Aberrationen. In dieser Dissertation wird eine MPAL im Kindesalter zum Zeitpunkt der Ersterkrankung und der Folgerezidive mit verschiedenen Methoden detailliert untersucht und umfassend charakterisiert. Die Aufklärung molekularer Mechanismen in Leukämien mit modernen Untersuchungsmethoden eröffnet neue Möglichkeiten der targeted Therapie. Insbesondere Analysen der chromosomalen Imbalancen und der Genexpressionsveränderungen können Einblicke in die molekularen Netzwerke und dysregulierten Signaltransduktionswege geben. Material und Methoden: In Ergänzung zur Routinediagnostik wurden molekulare (zyto)genetische Analyseverfahren wie Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH), Spectral Karyotyping (SKY), Microarray-basierte komparative genomische Hybridisierung (aCGH), Gensequenzierung, quantitative PCR und genomweite Microarray-Genexpressionsanalysen angewendet, um leukämische Blasten zu den Zeitpunkten der Diagnose der Ersterkrankung und zweier Rezidive zu charakterisieren. Zudem erfolgte zur Expansion der Probenmenge eine whole genome amplification sowie das Engraftment im murinen Xenograftmodell. Ergebnisse und Diskussion: Die MPAL zeigt eine ausgeprägte intraleukämische klo- nale Diversität und genetische Instabilität im Krankheitsverlauf, gemeinsames Merkmal scheint eine TCF3-ZNF384-Fusion als potenzielle founder Mutation und eine Amplifikation von KRAS zu sein. Nach Literaturrecherche ist dies die erste Beschreibung einer Wildtyp-KRAS Amplifikation bei Leukämien, welche in der MPAL u.a. auch für die gene- tische Instabilität ursächlich verantwortlich zu sein scheint. Weitere Aberrationen mit potenzieller Aktivierung des RAS-Signaltransduktionsweges wurden nachgewiesen. Basierend auf den molekulargenetischen Ergebnissen wurde eine second-line Therapie mit dem Multikinase-Inhibitor Sorafenib empfohlen, weitere Ansatzpunkte für Inhibitoren des gesamten MAPK-Signalweges werden diskutiert. Zudem offenbarten die Analysen weitere Kandidatengene: So liegt wahrscheinlich eine Dysregulation des Zellzyklus- (u.a. mit Nachweis einer CDKN2A-Deletion) und des Apoptose-Signalweges (insbesondere bei BCL2-Überexpression und Kopienzahlzugewinn im Rezidiv) vor, der Einsatz von MDM2- und BCL2-Inhibitoren zur targeted therapy wird diskutiert.Introduction: Acute mixed phenotype leukemias (MPAL) expressing a combined mye- loid and lymphatic B-/T-cell phenotype, show in their majority complex chromosomal aberrations. In this doctoral thesis, a case of pediatric MPAL was analyzed at initial presentation and at subsequent relapses in detail using multiple techniques. Uncovering molecular mechanisms in leukemia with modern analytical tools opens up new possibilities for targeted therapy. In particular, analyses defining chromosomal imbalances and gene expression changes can provide insights into molecular networks and dysregulated signal transduction pathways. Material and Methods: In addition to routine diagnostics, molecular (cyto)genetic tech- niques such as fluorescence in situ hybridization (FISH), spectral karyotyping (SKY), microarray-based comparative genomic hybridization (aCGH), gene sequencing, quantitative PCR (qPCR) and genome-wide oligonucleotide microarray analysis were used to characterize leukemic blasts at the points of initial disease and two relapse stages. To expand the sample sizes, whole genome amplification and engraftment in murine xeno- graft model was performed. Results and Discussion: Pronounced intra-tumour clonal diversity and genetic instabil- ity in the course of disease were found, common traits appear to be a TCF3-ZNF384 fusion and a KRAS amplification. According to literature, this is the first report showing wild-type KRAS amplification in a leukemia, which seems to be causally responsible for genetic instability in MPAL. Further aberrations with potential activation of the RAS signal transduction pathway were detected. Based on these results, second-line therapy with the multikinase inhibitor sorafenib was recommended, further targets for inhibitors of the entire MAPK signaling pathway are discussed. In addition, the analyses revealed further candidate genes: there is probably a dysregulation of the cell cycle (including deletion of CDKN2A) and the apoptosis pathway (especially with BCL2 overexpression and copy number gain in relapse), the use of MDM2- and BCL2-inhibitors for targeted therapy is discussed