Genetic susceptibility to myeloproliferative neoplasms and therapeutic efficacy

Abstract

RESUMO: As neoplasias mieloproliferativas são classicamente divididas em neoplasias mieloproliferativas BCR-ABL1 (cromossoma Philadelphia) positivas, como é o caso da leucemia mieloide crónica, e BCR-ABL1 negativas, incluindo a policitémia vera, a trombocitémia essencial e a mielofibrose primária. Estas entidades nosológicas têm origem na transformação maligna das stem-cells hematopoiéticas, levando a amplificação anormal e à proliferação das células das linhagens mielóides. A diversidade fenotípica das neoplasias mieloproliferativas Philadelphia negativas resulta da combinação de mutações somáticas já identificadas e caracterizadas, variabilidade genética hereditária, regulação pós-genética e condicionantes individuais. De acordo com a literatura, vários polimorfismos genéticos foram identificados, podendo influenciar os mecanismos de apoptose e de capacidade de reparação do DNA, comprometendo a transcrição genética e/ou a atividade celular, conferindo predisposição genética para a doença, incluindo o caso das neoplasias mieloproliferativas, e condicionando a resposta terapêutica, a evolução clínica e o prognóstico. O presente trabalho teve como objetivo caraterizar a população portuguesa de acordo com o tipo de neoplasia mieloproliferativa Philadelphia negativa, a sua prevalência e a presença da mutação JAK2, dando especial ênfase a alguns doentes em particular; investigar o papel dos polimorfismos nos genes envolvidos nas vias de apoptose e de reparação por excisão de bases na susceptibilidade para estas doenças e, juntamente com outros fatores de risco, na sobrevivência, evolução clínica e prognóstico. Foram realizados estudos caso-controlo numa amostragem de 133 doentes Portugueses caucasianos e 281 indivíduos saudáveis correspondentes e foram selecionados nove e oito polimorfismos de genes envolvidos nas vias de apoptose e de reparação por excisão de bases, respectivamente, que foram genotipados utilizando a técnica de Polymerase Chain Reaction em tempo real. A análise estatística foi realizada com recurso ao software SPSS versão 22.0. Os resultados deste estudo revelaram uma distribuição dos doentes por patologia de 60,2% com trombocitémia essencial, 29,3% com policitémia vera e 10,5% com mielofibrose primária, um discreto predomínio nas mulheres e 75,0% dos doentes positivos para a presença da mutação JAK2 V617F, evidenciando uma incidência mais elevada na trombocitémia essencial e mais reduzida na policitémia vera, relativamente ao esperado. Entre os doentes, alguns casos em particular foram destacados e apresentados nesta tese: o caso de um doente com policitémia vera JAK2 exão 12 positivo, apresentando uma nova mutação - c.1605G> T (p.Met535Ile) - associada a outra mutação já anteriormente descrita, evidenciando um fenótipo clínico atípico; dois doentes com trombocitémia essencial, com suspeita da coexistência rara da mutação JAK2 V617F e da translocação BCR-ABL1; e um doente com leucemia mieloide crónica,apresentando uma nova mutação no domínio kinase BCR-ABL1 - c.839T> G (p.Val280Gly) - que poderá estar associada a resistência ao imatinib. Quanto aos polimorfismos investigados, os nossos resultados revelaram potenciais associações entre alguns dos polimorfismos e a susceptibilidade individual para estas doenças, sugerindo o potencial envolvimento de polimorfismos do gene CASP9 (Phe136Phe) e dos genes XRCC1_399 (Gln399Arg) e MUTYH (Gln335His), após estratificação por patologia para os doentes com trombocitémia essencial e quando se tratam de mulheres. Nos doentes JAK2 positivos verificou-se uma associação com os polimorfismos do gene CASP9 (Phe136Phe) e do gene XRCC1_399 (Gln399Arg). Nos genes de reparação por excisão de bases, a combinação de alelos também demonstrou associação com doença para um haplogrupo específico. Em relação à evolução clínica dos doentes sob tratamento, na maioria dos casos com hidroxiureia, de acordo com nossos resultados: 17 doentes apresentaram progressão para mielofibrose secundária/leucemia mieloide aguda, influenciando a sobrevivência e estando associada à exposição a agentes citoredutores. Nestes doentes, houve também evidência global de associação com polimorfismos do gene CASP8 (3'UTR) e do gene XRCC1_194 (Arg194Trp), e após estratificação para trombocitémia essencial com polimorfismos do gene CASP9 (Arg173His) e dos genes APEX1 (Asp148Glu) e XRCC1_194 (Arg194Trp); 11 doentes desenvolveram uma neoplasia não mieloide primária de novo, evidenciando uma associação global com polimorfismos do gene CASP8 (Asp270His) e do gene XRCC1_399 (Gln399Arg); 22 doentes apresentaram eventos trombóticos e uma associação global com polimorfismos do gene XRCC1_399 (Gln399Arg). Os resultados apresentados na presente dissertação ajudaram a caracterizar uma população de doentes com neoplasias mieloproliferativas Philadelphia negativas, podendo refletir a realidade portuguesa, e revelaram o papel potencial de determinados polimorfismos e outros fatores na susceptibilidade para a doença e na evolução clínica dos doentes sob terapêutica, com impacto prognóstico. Embora sejam necessários estudos mais alargados para confirmar estes resultados, estes novos dados podem contribuir para um melhor conhecimento da fisiopatologia e, no futuro, para uma escolha mais racional e eficiente das estratégias terapêuticas a adotar nestas patologias.ABSTRACT: Myeloproliferative neoplasms are classically divided into BCR-ABL1 (Philadelphia chromosome) positive chronic myeloid leukemia and BCR-ABL1 negative myeloproliferative neoplasms, including polycythemia vera, essential thrombocythemia and primary myelofibrosis. These disorders have origin from the malignant transformation of a hematopoietic stem-cell, leading to abnormal amplification and proliferation of myeloid lineages. The phenotypic diversity of Philadelphia chromosome negative myeloproliferative neoplasms results from the combination of somatic mutations already identified and characterized, inherited genetic variability, postgenetic regulation, and individual conditioners. According to the literature, several genetic polymorphisms have been identified, which may influence the apoptosis mechanisms and the DNA repair capacity, compromising genetic transcription and/or cell function, conferring genetic predisposition to disease, including myeloproliferative disorders, and conditioning the therapeutic response, the clinical outcome and prognosis. The present work had the purpose of characterize the Portuguese population according to the type of Philadelphia chromosome negative myeloproliferative neoplasm, its prevalence and the presence of JAK2 mutation, with special emphasis on some particular patients; investigate the role of polymorphisms in genes involved in apoptosis and base excision repair pathways in these disorders susceptibility and, along with other risk factors, in survival, clinical outcome and prognosis. Case-control studies were carried out in a Caucasian Portuguese sample of 133 patients and 281 matched control subjects, nine and eight polymorphisms of genes involved in apoptosis and base excision repair pathways, respectively, were selected and genotyped using real time polymerase chain reaction technique and statistical analysis was performed with SPSS version 22.0. The results from this study revealed a pathology distribution of 60.2% of patients with essential thrombocythemia, 29.3% with polycythemia vera and 10.5% with primary myelofibrosis, with a discrete predominance in females, and a total of 75.0% of patients positive for the presence of the JAK2 V617F mutation, with an increased incidence in essential thrombocythemia and a decreased incidence in polycythemia vera patients than expected. Among the patients, some particular cases were highlighted and presented in this thesis, namely the case of a polycythemia vera patient JAK2 exon 12 positive, presenting a novel mutation – c.1605G>T (p.Met535Ile) - associated with another mutation previously described, evidencing an atypical clinical phenotype; two patients with essential thrombocythemia, with suspicion of the rare coexistence of JAK2 V617F mutation and BCR-ABL1 translocation; and a patient with chronic myeloid leukemia, presenting a new BCR-ABL1 mutation kinase domain mutation – c.839T>G (p.Val280Gly) – which might be associated with resistance to imatinib. Concerning the polymorphisms investigated, our results revealed potential associations between some polymorphisms and individual susceptibility to these disorders, suggesting the potential involvement of CASP9 (Phe136Phe) gene and XRCC1_399 (Gln399Arg) and MUTYH (Gln335His) genes polymorphisms after stratification by pathology diagnosis for essential thrombocythemia patients and when they are women. When patients are JAK2 positive an association with CASP9 (Phe136Phe) gene and XRCC1_399 (Gln399Arg) gene polymorphisms was found. In base excision repair genes, combination of alleles also demonstrated an association with the disease for one specific haplogroup. Regarding the clinical outcome in patients under treatment, the majority of them with hydroxyurea, according to our results: 17 patients showed progression to secondary myelofibrosis/acute myeloid leukemia, influencing survival and being associated with exposure to cytoreductive agents. In these patients, there was also global evidence of association with CASP8 (3’UTR) gene and XRCC1_194 (Arg194Trp) gene polymorphisms, and after stratification for essential thrombocythemia with CASP9 (Arg173His) gene, and APEX1 (Asp148Glu) and XRCC1_194 (Arg194Trp) genes polymorphisms; 11 patients developed a new primary nonmyeloid neoplasm, evidencing a global association with CASP8 (Asp270His) gene and XRCC1_399 (Gln399Arg) gene polymorphisms; 22 patients presented thrombotic events and a global association with XRCC1_399 (Gln399Arg) gene polymorphisms. The results shown in the present dissertation helped to characterize a population of Philadelphia negative myeloproliferative neoplasms patients that could reflect Portuguese reality, and have revealed the potential role of polymorphisms and other factors in disease susceptibility and clinical outcome of patients under treatment, with prognostic impact. Although larger studies are required to confirm these results, these new data may contribute to a best knowledge of the pathophysiology and, in the future, to a more rational and efficient choice of therapeutic strategies to be adopted in these disorders

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