Цитогенетичні механізми формування резистентності рецидивів гострих лейкозів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Цитогенетичні механізми формування резистентності рецидивів гострих лейкозів

Андреева С.В.^{1, 2}, Корець К.В.², Скороход І.М.², Сербін І.М.³

1ДУ "Інститут гематології та трансфузіології НАМН України", Київ, Україна

²Медична лабораторія ТОВ "ІММД", Київ, Україна

³ КНП Київська міська клінічна лікарня № 9, Київ Україна

Резюме

Вступ. Цитогенетичні дослідження відіграють важливу роль у визначенні прогнозу перебігу гострих лімфобластних (ГЛЛ) і гострих мієлоїдних лейкозів (ГМЛ), що впливає на вибір стратегії лікування. Однак, розподіл на групи цито- генетичного прогнозу може втрачати своє значення у зв'язку з відсутністю відповіді на хіміотерапію (ХТ) і розвитком рецидивів. На сьогодні ефективність лікування пацієнтів з рецидивами і рефрактерними формами ГЛЛ та ГМЛ залишається недостатньою.

Метою дослідження було визначення цитогенетичних особливостей механізмів формування аномальних клонів в рецидивах ГЛЛ та ГМЛ.

Матеріали і методи. Цитогенетичні дослідження проводили в клітинах кісткового мозку (КМ)31 пацієнта з рецидивом гострих лейкозів, серед яких у 22 діагностовано ГЛЛ та у 9 -ГМЛ, що надходили до лабораторіївпродовж 20122021 років. Препарати метафазних хромосом готували за загальновизнаною методикою і забарвлювали на G-смужки. Аналізували не менше 20 метафазних пластинок для кожного пацієнта.

Результати. У рецидивах ГЛЛ відмічено значний відсоток мозаїчних каріотипів, що сумарно склало 77,3%, серед яких домінував A/4n/H (55,6%). Трисоміїхромосом привели до формування гіпердиплоїдних клонів. Серед додаткових аномалій хромосом найчастіше зустрічали трисомії хромосом 6, 21 і 5. Найчастіше реєстрували додаткові маркерні хромосоми (31,8%). У рецидивах ГМЛ трисомії хромосом були поодинокими. За механізмами формування аномальних клонів у рецидивах ГЛЛ фіксували структурні аномалії хромосом, серед яких визначали збалансовані (транслокації, інверсії) і незбалансовані (делеції, ізохромосоми, додатковий матеріал невстановленого походження, дуплікації). Частіше виявляли втрати генетичного матеріалу (делеції) (33,3%) і транслокації(41,0%). Загальна кількість випадків з транслокацією t(9;22)(q34;q1 1.2) становить 21,1%. В структурні перебудови були залучені хромосоми 1, 3, 5, 6, 12, 14, 15, 17, 19, 21, 22 та статева хромосома Х. У рецидивах ГМЛ серед структурних аномалій частіше виявляли делеції та транслокації (по 41,7%). До структурних перебудов було залучено хромосоми 5, 7, 8, 9, 11, 12, 16 та 22. До групи несприятливого цитогенетичного прогнозу при ГЛЛ віднесено 95,4% каріотипів, при ГМЛ - 55,6%.

Висновки. При ГЛЛ аномальні каріотипи формувалися за рахунок кількісних (трисомій, моносомій, маркерних хромосом) і структурних аномалій хромосом, частіше це були транслокації (41,0%) та делеції (33,3%). При ГМЛ частіше реєстрували делеції і транслокації (по 41,7%). При ГЛЛ реєстрували маркерні хромосоми (31,8%) та t(9;22)(q34;q11.2) (21,1%). При ГЛЛ до групи несприятливого прогнозу віднесено 95,4% каріотипів, при ГМЛ - 55,6%. Наявність еволюції аномалій хромосом і незалежних клонів як у рецидиві, так і на час встановлення діагнозу при ГЛЛ і ГМЛ може свідчити про формування резистентності до ХТ.

Ключові слова: гострі лейкози, рецидиви, кількісні та структурні аномалії хромосом. цитогенетичний клон мозок лейкоз

CYTOGENETIC MECHANISMS OF FORMATION OF RESISTANCE OF RECURRENCE OF ACUTE LEUKEMIAS

Andreieva S. V.1, 2, Korets K. V.2, Skorokhod I M.2, Serbin I. M.3

¹ SI "Institute of Hematology and Transfusiology of the NAMS of Ukraine", Kyiv, Ukraine

² LLC "IMMD", Kyiv, Ukraine

³ Municipal non-profit enterprise Kyiv City Clinical Hospital No. 9, Kyiv, Ukraine

Introduction. Cytogenetic studies play an important role in determining the prognosis of acute lymphoblastic (ALL) and acute myeloid leukemias (AML), which affects the choice of treatment strategy. However, the division into groups of cytogenetic prognosis may lose its importance due to the lack of response to chemotherapy (CT) and the development of relapses. Today, the effectiveness of treatment of patients with relapses and refractory forms of ALL and AML remains insufficient.

The aim of the study was to determine the cytogenetic features of the mechanisms offormation of abnormal clones in the recurrence of ALL and AML.

Materials and methods. Cytogenetic studies were carried out in bone marrow (BM) cells of 31 patients in relapses of acute leukemia, among whom 22 were diagnosed with ALL and 9 with AML, received in the laboratory during 2012-2021. Preparations of metaphase chromosomes were prepared according to a generally accepted method and stained with G-bands. At least 20 metaphase plates were analyzed for each patient.

Results.A significant percentage of mosaic karyotypes was noted in relapses of ALL,which totaled 77.3%, among which A/4n/H dominated (55.6%). Trisomies of chromosomes led to the formation of hyperdiploid clones. Among additional chromosome abnormalities, trisomies of chromosomes 6, 21, and 5 were most often encounted.Most often, additional marker chromosomes were registered (31.8%). Chromosome trisomies were single in AML relapses. According to the mechanisms of formation of abnormal clones in relapses of ALL, structural abnormalities of chromosomes were recorded, among which balanced (translocations, inversions) and unbalanced (deletions, isochromosomes, additional material of unknown origin, duplications) were determined. Losses of genetic material (deletions) (33.3%) and translocations (41.0%) were detected more often. The total number of cases with translocation t(9;22)(q34;q11.2) is 21.1%. Chromosomes 1, 3, 5, 6, 12, 14, 15, 17, 19, 21, 22 and sex chromosome X were involved in structural rearrangements.

In relapses of AML, among structural abnormalities, deletions and translocations were more often detected (41.7% each). Chromosomes 5, 7, 8, 9, 11, 12, 16, and 22 were involved in the structural rearrangements. 95.4% of karyotypes were assigned to the group of unfavorable cytogenetic prognosis in ALL, 55.6% in AML.

Conclusions. In ALL, abnormal karyotypes were formed due to quantitative (trisomies, monosomies, marker chromosomes) and structural abnormalities of chromosomes, more often they were translocations (41.0%) and deletions (33.3%). In AML, deletions and translocations were more often registered (41.7°% each). In ALL, marker chromosomes (31.8%) and t(9;22)(q34;q11.2) (21.1%) were recorded. In ALL, 95.4% of karyotypes belong to the unfavorable prognosis group, in AML - 55.6%. The presence of the evolution of chromosome abnormalities and independent clones both in relapse and at diagnosis in ALL and AML may indicate the formation of resistance to CT.

Keywords: acute leukemias, relapses, quantitative and structural chromosome abnormalities.

Вступ

Численні сучасні результати цитогенетичних та молекулярно-генетичних досліджень підтвердили важливість цитогенетичної характеристики як незалежного прогностичного фактору при гострих лімфо- бластних (ГЛЛ) та гострих мієлоїдних лейкозах (ГМЛ).Ці характеристики відіграють важливу роль у встановленні клінічної групи ризику, що, у всю чергу, впливає на вибір стратегії лікування.

Так, при ГЛЛ виділяють тільки дві групи цитогенетичного прогнозу, а саме: сприятливого - гіпердиплоїдія 51-65 хромосом (наявність у таких клонах трисомії хромосом 4, 10, 17 мають більш сприятливий прогноз), t(12;21)(p13;q22) ETV6-RUNX1 та несприятливого - гіподиплоїдія (<44 хромосом), перебудови 11q23 KMT2A (t(4;11)(q21;q23) та ін); t(v;14q32) IGH; t(9;22)(q34;q11.2) BCR-ABL1, комплексний каріотип (5 або більше аномалій хромосом);внутрішньохромосомна ампліфікація хромосоми 21 (iAMP21); t(17;19) TCF3-HLF [1].

При ГМЛ на сьогодні виділяють три групи цитогенетичного прогнозу: сприятливого - t(8;21)(q22;q22.1), inv(16)(p13.1q22)/t(16;16)(p13.1;q22) (незалежно від додаткових аномалій хромосом); проміжного - (9;11)(p21.3;q23.3), а також аномалії, які не класифікуються як сприятливі або несприятливі; несприятливого - t(6;9)(p23;q34.1), t(v; 11q23.3), t(9;22)(q34.1;q11.2), inv(3)(q21.3q26.2)/t(3;3)(q21.3;q26.2), -5/del(5q),-7, -17/аномалії (17p), комплексний та моносомальний каріотипи (включаючи випадки наявності другого клону із сприятливим прогнозом) [2].

На відміну представлених аномалій, задокументованих у 2022 році, раніше при ГМЛ до групи сприятливого прогнозу додавали транслокацію t(15;17)(q24;q21) [3], а при ГЛЛ у групі сприятливого прогнозу додатково розглядали дицентричну транслокацію dic(9; 12)(p12;p13). До групи несприятливого прогнозу, окрім раніше перерахованих аномалій, відносили t(X;14)(p22;q32), аномалії із залученням 7p12, t(8;14)(q24.1;q32.3), складний каріотип, але тільки за рахунок більше 4 аномалій і білятрип- лоідії. І ще однією відмінністю у порівняння з сучасними групами прогнозу при ГЛЛ була група проміжного цитогенетичного прогнозу з t(1;19)(q23;p13) [4].

Незважаючи на це, розподіл на групи цитогенетичного прогнозу може втрачати своє значення у зв'язку з відсутністю відповіді на хіміотерапію (ХТ) і розвитком рецидивів. Епігенетичні та генетичні зміни визначають варіабельність і проліферативну активність лейкемічних клітин у розвитку рецидивів. Стратифікація пацієнтів за групами ризику і розвиток протоколів інтенсифікованої ХТ покращили результативність лікування пацієнтів з ГЛЛ та ГМЛ як для вікової групи 15-29 років, так і для хворих старших 40 років [5]. Однак, ефективністьлікування пацієнтів з рецидивами і рефрактерними формами ГЛЛ та ГМЛ залишається недостатньою [6, 7].

Мета. Встановити цитогенетичні особливості механізмів формування аномальних клонів в рецидивах гострих лімфобластних та гострих мієлоїдних лейкозів.

Матеріали і методи

Цитогенетичні дослідження (каріотипування) було проведенона суспензії клітин кісткового мозку (КМ) 31 пацієнта у рецидиві гострих лейкозів, серед яких у 22 діагностовано ГЛЛ та у 9 - ГМЛ, що надходили до лабораторії впродовж 2012-2021 років.

При ГЛЛ співвідношення жінок та чоловіків становило 1:1,75, а середній вік пацієнтів - 28,9 років. При ГМЛ співвідношення за статтю склало 1:1, середній вік - 31,3 років.

Діагноз встановлювали у відділі імуноцитохімії та онкогематології Інституту експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р. Є. Ка- вецького НАН України та приватних медичних лабораторіях України.

Підставою для підтвердження рецидиву при ГЛЛ та ГМЛ слугували наявність більше 5% бластних клітин в КМ та констатація мінімального залишкового захворювання (МЗЗ) >0,0001-+0,0002% (методом імунофе- нотипування) та/або наявність екстрамедулярного ураження аномальними клітинами.

Пацієнти з ГМЛ проходили лікування за протоколом "7+3" (цитозар 200-400 мг/м ², ідарубіцин 12 мг/м ², мітоксантрон 10 мг/м ²). Пацієнти з ГЛЛ отримували лікування з урахуванням клінічного ризику.

Аналіз проводили на препаратах метафазних хромосом, забарвлених на G-смужки (GTG-метод). Препарати готували за загальноприйнятою методикою [8] після 24-годинного культивування у поживному середовищі RPMI 1640 з 20,0% вмістом ембріональної телячої сироватки та гентаміцином. Зареєстровані хромосомні аномалії описували відповідно до міжнародної номенклатури хромосом людини ISCN 2020 [9].

Каріотипи клітин КМ за структурою клонів були згруповані наступним чином: аномальний (А), аномальний та нормальний (А/Н), аномальний, білятетраплоїдний та нормальний (А/4п/Н), еволюція клональних аномалій (Е) та незалежні клони. Каріотипування проводили за допомогою мікроскопів OlympusBX40 та NikonEclipseCi. Зображення аналізували за допомогою програми Luciaверсія 3.1.

Результати та їх обговорення

Аналіз отриманих результатів ми поділили на декілька етапів. Спочатку оцінювали каріотипи за структурою клонів, що представлено у таблиці1.

У рецидивах ГЛЛ встановлено значний відсоток мозаїчних каріотипів, а саме: А/Н (36,4%), А/4п(9,1%), А/4п/Н (13,6%), Е (13,6%) та НК (4,5%), що сумарно склало 77,3%. У рецидивах ГМЛ каріотипи були представлені виключно мозаїчними формами, серед яких домінував A/4n/H (55,6%). Додатковий цитогенетично нормальний каріотип при ГЛЛ виявлено у 50,0% каріотипів, а при ГМЛ - у 66,7%.

Наявність кількісних аномалій хромосом у рецидиві ГЛЛ привела до формування дев'яти гіпердиплоїдних клонів(№ 2, 6, 9, 11, 14-17, 21), серед яких два відносились до високої гіпердиплоїдії (більше 50 хромосом, № 2, 6), за рахунок трисомій хромосом 4, 5, 6, 8-12, 14, 15, 17, 18, 21 та додаткової статевої хромосоми, що показано у таблиці 2. Ще було встановлено один білятриплоїдний (№ 13) і два білятетраплоїдні клони (№ 20, 22), в яких вдалося встановити кількісні та структурні аномалії хромосом. Відповідно до літературних даних висока гіпердиплоїдія без додаткових структурних аномалій хромосом відноситься до групи сприятливого цитогенетичного прогнозу (№ 6) [1],інший випадок був зі структурними аномаліями (№ 2). Серед додаткових аномалій хромосом найчастіше реєстрували трисомії хромосомб (6 випадків (№ 2, 6(х 2), 11, 16, 21), 21 (5 випадків № 2, 6(х 2), 16, 22) і 5 (4 випадки № 2, 6(х 2),12). Привертає увагу високий відсоток наявностідодаткових маркерних хромосом, що відносять до групи несприятливого цитогенетичного прогнозу при всіх гострих лейкозах, проте частіше цей феномен реєструється при ГМЛ [10](10 випадків, № 2(х 3), 10, 13(х 2), 14, 15, 17, 20). У мозаїчних каріотипах з аномальними клонами додаткові білятетраплоїдні клони неможливо було каріотипувати. Моносомії хромосом були поодинокими (№ 10, 12, 20).

Таблиця 1. Розподіл каріотипів за структурою клонів у рецидивах ГЛЛ та ГМЛ