Identification of germline genetic factors contributing to susceptibility and clinical phenotype in myeloproliferative neoplasms

Abstract

Myeloproliferative neoplasms (MPN) are a group of hematological malignancies primarily driven by somatic mutations and chromosomal aberrations. In the recent years significant amount of evidence has been accumulating on the importance of hereditary factors in MPN. Familial clustering, cases of biclonal MPN and phenotypic diversity in the presence of the same mutation have provided a solid basis for research in MPN germline genetics. Despite comprehensive clinical characterization of familial MPN, the major germline mutations responsible for MPN susceptibility have not been found. The same is true for the association of MPN with common SNPs in the population. We performed a detailed study of germline genetic factors influencing MPN from multiple aspects. In order to study familial MPN, we first developed a nonparametric linkage analysis algorithm for high-throughput genotyping data. We validated the method on three families with known germline causative mutations and then applied it to a family with five affected MPN cases. Combining linkage analysis with exome sequencing and downstream validation of the identified hits, we found a mutation in RBBP6 gene as the candidate susceptibility gene. Additional screening in other families with MPN yielded another two families with germline RBBP6 mutations. RBBP6 is interacting with p53 and presumably the effect of mutation is mediated through p53 pathway. Moreover, we have shown an important role of p53 pathway in MPN, particularly in leukemic transformation, coming from the somatic genetics side. We have also contributed to the understanding of the role of common germline predisposition to MPN. We have identified the strongest common predisposition for JAK2-positive MPN: the 'GGCC' haplotype spanning JAK2 locus. Additionally, we have shown that although JAK2 'GGCC' haplotype confers the same risk in familial MPN, it cannot explain familial clustering of MPN. Finally, we have identified a phenomenon of the interaction of somatic genetic aberrations and germline mutations. We have shown that a deleterious heterozygous mutation can influence disease phenotype when combined with acquired chromosomal aberration. Overall, it seems that the inherited factors have quite an important role in MPN. The interconnection and overlap of somatic and germline genetics is particularly intriguing and will provide a new dimension in MPN research.Myeloproliferative Neoplasien (MPN) stellen eine Gruppe hämatologischer Erkrankungen dar, deren Ursache in erster Linie erworbene (somatische) Mutationen und chromosomale Veränderungen des Erbgutes sind. Forschungen der letzten Jahre haben zudem die Wichtigkeit von vererbten Faktoren in MPN gezeigt. Familiäre Häufungen, Fälle von biklonaler MPN sowie phänotypische Unterschiede bei Trägern der gleichen genetischen Veränderung rechtfertigen die Erforschung vererbter genetischer Veränderungen in MPN. Trotz umfangreicher Studien familiärer MPN wurden bisher keine Mutationen gefunden, die für MPN prädisponieren. Ebenso wurde bisher keine Assoziation von Einzelnukleotid-Polymorphismen (SNPs) mit MPN beschrieben. Im Zuge dieser Doktorarbeit untersuchten wir vererbte genetische Faktoren, die einen Einfluss auf MPN haben, aus unterschiedlichen Perspektiven. Zu diesem Zweck, haben wir zunächst einen Algorithmus zur nichtparametrischen Kopplungsanalyse basierend auf Hochdurchsatz-Genotypisierungsdaten entwickelt. Wir validierten diese Methode an drei Familien mit verschiedenen Erkrankungen bei denen eine ursächliche, vererbte Mutation bekannt war. Danach untersuchten wir eine Familie mit fünf MPN Fällen, in welcher eine entsprechende Mutation noch nicht gefunden wurde. Die Kopplungsanalyse kombinierten wir mit einer Exom Sequenzierung. Nach Validierung der gefundenen genetischen Varianten konnten wir eine Mutation im RBBP6 Gen nachweisen. In einer darauffolgenden Analyse von anderen Familien, in denen MPN gehäuft auftrat, identifizierten wir zwei weitere Familien mit vererbten Mutationen in RBBP6. Nachdem RBBP6 mit p53 interagiert, ist der Effekt der gefundenen Mutationen möglicherweise mit dem p53 Signaltransduktionsweg assoziiert. Wir konnten bereits vor dieser Studie durch eine Analyse somatischer Veränderungen zeigen, dass der p53 Signaltransduktionsweg eine wichtige Rolle in MPN spielt, im Besonderen bei der Transformation der Krankheit in eine akute myeloische Leukämie. In einem zweiten Projekt konnten wir zeigen, dass ein häufig in der Bevölkerung vorkommender Haplotyp des JAK2 Gens, der sogenannte 'GGCC' Haplotyp, die stärkste Prädisposition für JAK2-positive MPN darstellt. Das Risiko für Träger dieses Haplotyps eine MPN zu entwickeln ist zwar gleich für familiär gehäuft auftretende und sporadische MPN, dennoch kann der Haplotyp die Häufung von MPN in Familien nicht erklären. Zuletzt untersuchten wir das Zusammenwirken von vererbten und erworbenen genetischen Veränderungen in MPN. Eine heterozygote Mutation kann in Kombination mit einer erworbenen chromosomalen Veränderung die Charakteristika der Krankheit beeinflussen, wie wir an einem Beispiel zeigen konnten. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass erbliche genetische Faktoren eine wichtige Rolle in MPN spielen. Das Zusammenwirken von vererbten und erworbenen genetischen Faktoren ist besonders interessant und erweitert die MPN Forschung um eine neue Dimension.submitted by Ashot HarutyunyanAbweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des VerfassersZsfassung in dt. SpracheWien, Med. Univ., Diss., 2013OeBB(VLID)171646