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Bibliographic Metadata

Title
Genetic basis of clonality and leukemic transformation in myeloproliferative neoplasms / submitted by Jelena D. Milosevic Feenstra
Additional Titles
Die genetische Basis der Klonalität und leukämischen Transformation in myeloproliferativen Neoplasien
AuthorMilosevic Feenstra, Jelena D.
CensorKralovics, Robert
Published2015
DescriptionXI, 159 S. : Ill., graph. Darst.
Institutional NoteWien, Med. Univ., Diss., 2015
Annotation
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
Zsfassung in dt. Sprache
LanguageEnglish
Bibl. ReferenceOeBB
Document typeDissertation (PhD)
Keywords (DE)myeloproliferative Neoplasien / akute myeloide Leukämie / klonale Evolution / dreifach negative / Exom Sequenzierung / PCM1-JAK2 / MPL
Keywords (EN)myeloproliferative neoplasms / acute myeloid leukemia / clonal evolution / triple negative / exome sequencing / PCM1-JAK2 / MPL
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-14811 Persistent Identifier (URN)
Restriction-Information
 The work is publicly available
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Genetic basis of clonality and leukemic transformation in myeloproliferative neoplasms [9.21 mb]
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Classification
Abstract (German)

Myeloproliferative Neoplasien (MPN) sind chronische, klonale Erkrankungen der myeloischen Reihe und inkludieren chronische myeloische Leukämie, polycythaemia vera (PV), essentielle Thrombozythämie (ET), primäre Myelofibrose (PMF), nicht weiter klassifizierte chronische Eosinophilenleukämie (CEL-NOS), Mastozytose, chronische Neutrophilenleukämie und unklassifizierbare MPN. Der Großteil der drei klassischen BCR-ABL1-negativen MPN (PV, ET und PMF) ist verursacht durch somatische Mutationen in JAK2 (V617F oder Exon 12), MPL Exon 10, oder CALR Exon 9. Für die restlichen Patienten (10%) wurde bisher noch keine genetische Ursache gefunden, sie werden daher als dreifach negativ bezeichnet. Die genetische Grundlage der nicht-klassischen MPN ist weniger gut verstanden. Mittels der "whole exome" und "targeted" Sequenzierung einer Kohorte von 69 Patienten konnten wir zum Verständnis der molekularen Pathogenese der dreifach negativen ET und PMF beitragen.

Wir identifizierten somatische und Keimbahnmutationen in MPL, außerhalb des Exon 10, in 11,6% der Fälle. Alle neu identifizierten Mutationen zeigten funktionelle Aktivierungen in vitro und befanden sich in der extrazellulären Domäne des Thrombopoietin-Rezeptors, im Gegensatz zu bislang charakterisierten Mutationen der intrazellulären Juxtamembran-Domäne. Wir identifizierten das Fusions-Onkogen PCM1-JAK2, dass aus der Translokation t(8;9)(p22;p24) resultiert, als die Ursache der Erkrankung eines CEL-NOS Patienten. Zudem konnten wir eine hohe Wirksamkeit des oral verabreichten JAK2 Inhibitors Ruxolitinib nachweisen, für einen Fall bei dem sonst eine allogene Knochenmarktransplantation die einzige kurative therapeutische Option gewesen wäre. Die Transformation zur akuten myeloischen Leukämie (AML) ist ein zusätzliches Merkmal von PV, ET und PMF. Die genetische Grundlage dieses Prozesses ist wenig erforscht und Patienten habe eine schlechte Prognose. Wir analysierten chromosomale Veränderungen und Genmutationen in einer Kohorte von 86 sekundären AML (sAML) Fällen, denen MPN oder myelodysplastisches Syndrome vorangegangen sind, und von 117 de novo AML (dnAML) Fällen. Mehrere genetische Veränderungen assoziierten entweder mit sAML (TP53 Mutationen, Chromosom 9p uniparentale Disomien und Chromosom 7q Deletionen (mit CUX1 als Ziel-Gen)) oder dnAML (Mutationen in NPM1 und FLT3), zudem bestimmten wir deren prognostische Relevanz. TP53 Mutationen waren der einzige unabhängige prognostische Faktor für das Gesamtüberleben der sAML Patienten. Wir konnten zeigen, dass unterschiedliche genetische Veränderungen die Leukämogenese zur sAML verursachen. Darüber hinaus charakterisierten wir die Ursachen für Leukämie und untersuchten die klonale Evolution in 7 post-MPN AML Fällen mit Hilfe von "whole exome" Sequenzierung und Mikroarray-Analyse sequentieller Patientenproben. Wir detektierten im Durchschnitt 16 somatische Mutationen und 3 chromosomale Veränderungen pro Patient und rekonstruierten die klonale Evolution, durch die Unterscheidung von frühen Ereignissen involviert in der chronischen Phase, Mutationen die zur akzelerierten Phase führen und Leukämie-spezifischen Mutationen. Wir konnten zeigen, dass der Prozess der leukämischen Transformation in MPN einzigartig für jeden Patienten ist, mit einigen allgemeinen Merkmalen wie zum Beispiel einer linearen klonalen Evolution und einer vorwiegenden Beteiligung bestimmter Signalwege. Das Profil der somatischen Mutationen, das die chronische Erkrankung und leukämische Transformation in MPN verursacht, ist komplex. Die Identifizierung genetischer Marker steuert nicht nur zum besseren Verständnis der Biologie der Erkrankung bei, sondern auch zur molekularen Diagnostik und therapeutischen Maßnahmen. Schlussendlich liefern diese Marker eine Plattform für weitere Forschungen zur Entwicklung gezielter Therapien.

Abstract (English)

Myeloproliferative neoplasms (MPN) are chronic clonal disorders of the myeloid lineage and include chronic myeloid leukemia, polycythemia vera (PV), essential thrombocythemia (ET), primary myelofibrosis (PMF), chronic eosinophilic leukemia not otherwise specified (CEL-NOS), mastocytosis, chronic neutrophilic leukemia and unclassifiable MPN. The majority of the three classical BCR-ABL1-negative MPN (PV, ET and PMF) are driven by somatic mutations in JAK2 (V617F or exon 12), MPL exon 10 or CALR exon 9, while the remaining cases (10%) lack a known genetic driver and are termed triple negative. Genetic basis of non-classical MPN is less understood. We contributed to the understanding of molecular pathogenesis of triple negative ET and PMF by identifying somatic and germline mutations in MPL, outside of exon 10, in 11.6% of the cases, using whole exome and targeted sequencing in a cohort of 69 cases. All newly identified mutations showed functional activation in vitro and affected the extracellular domain of the thrombopoietin receptor, in contrast to previously characterized mutations of the intracellular juxtamembrane domain. We identified PCM1-JAK2 fusion oncogene, resulting from the translocation t(8;9)(p22;p24), as the disease driver in a CEL-NOS patient and demonstrated high efficacy of oral JAK2 inhibitor ruxolitinib in a case where allogeneic bone marrow transplantation would have otherwise been the only curative therapeutic option. Transformation to acute myeloid leukemia (AML) is another feature of PV, ET and PMF.

The genetic basis of this process is not well studied and patients have poor prognosis. We analyzed chromosomal aberrations and gene mutations in a cohort of 86 secondary AML (sAML) cases, following MPN or myelodysplastic syndrome, and 117 de novo AML (dnAML) cases. Several genetic lesions associated with either sAML (TP53 mutations, chromosome 9p uniparental disomies and deletions of chromosome 7q (targeting CUX1)) or dnAML (mutations in NPM1 and FLT3) were identified and their prognostic relevance was assessed. TP53 mutations were the only independent adverse prognostic factor of overall survival in sAML. We demonstrated that distinct genetic lesions drive leukemogenesis in sAML.

We proceeded to identify new leukemic drivers and studied the clonal evolution in 7 post-MPN AML cases using whole exome sequencing and microarray analysis on sequential patient samples. On average we detected 16 somatic mutations and 3 chromosomal aberrations per patient and reconstructed the clonal evolution, thus differentiating between the early events involved in the chronic phase, mutations leading to accelerated phase, and leukemia specific mutations. We could demonstrate that the process of leukemic transformation in MPN is unique for each case, with some common features such as linear clonal evolution and prevalent involvement of certain pathways. The landscape of somatic mutations driving the chronic disease and leukemic transformation in MPN is complex. Identification of genetic markers contributes not only to the deeper understanding of the biology of the disease, but enables molecular diagnosis and can direct therapeutic management of patients.

Finally, it provides a platform for further research on development of targeted therapies.

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