Erdheim Chester Η ασθένεια (ECD) προκαλείται από μεταλλάξεις στο DNA των κυττάρων του αίματος. Τα κύτταρα του αίματος σχηματίζονται στο μυελό των οστών από βλαστικά κύτταρα που μπορούν να ζήσουν για πολλά χρόνια παράγοντας πολλές γενιές νέων βλαστικών κυττάρων. Οι συχνές ερωτήσεις που θέτουν οι ασθενείς σχετικά με το ECD περιλαμβάνουν: από πού προήλθε; πόσο καιρό την έχω; δεν θα μπορούσε να είχε γίνει κάτι νωρίτερα; γιατί η ασθένειά μου προσβάλλει μια συγκεκριμένη περιοχή; Η έρευνά μας έχει ως στόχο να ρίξει νέο φως σε αυτά τα σημαντικά ερωτήματα. Η τεχνική που θα χρησιμοποιήσουμε ονομάζεται “φυλογενετική χαρτογράφηση”. Η προσέγγιση αυτή μας επιτρέπει να πάμε πίσω στο χρόνο και να “χρονολογήσουμε” την προέλευση των μεταλλάξεων που προκαλούν το ECD, σε διάστημα λίγων ετών από την προηγούμενη ζωή ενός ασθενούς. Ο τρόπος με τον οποίο λειτουργεί αυτό είναι με την καλλιέργεια πολλών κλώνων μεμονωμένων βλαστικών κυττάρων στο εργαστήριο και την αλληλούχιση ολόκληρου του γονιδιώματος κάθε κλώνου. Κάθε κλώνος διαφέρει από τον επόμενο κατά μερικές μεταλλάξεις στο DNA του. Ορισμένες από αυτές τις μεταλλάξεις προέκυψαν πριν από πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα στους προγόνους του βλαστικού κυττάρου, όταν ο ασθενής ήταν νεότερος. Με την αλληλουχία περίπου εκατό κλώνων είναι δυνατόν να ανακατασκευαστεί η ιστορία της ζωής των βλαστικών κυττάρων μέσα σε ένα άτομο και έτσι να δημιουργηθεί ένα χρονοδιάγραμμα των μεταλλάξεων όπως αυτές εμφανίζονται με την πάροδο των ετών. Μεταξύ αυτών των μεταλλάξεων θα είναι και η μετάλλαξη που προκάλεσε το ECD στον ασθενή. Εάν γνωρίζουμε το χρονοδιάγραμμα όλων των μεταλλάξεων, μπορούμε να “χρονολογήσουμε” τη μετάλλαξη ECD. Μπορούμε στη συνέχεια να εκτιμήσουμε πόσο καιρό η μετάλλαξη ECD βρισκόταν σε λανθάνουσα κατάσταση στον οργανισμό, πόσο γρήγορα αναπτύχθηκε σε μέγεθος που θα μπορούσε να προκαλέσει ασθένεια και αν βοηθήθηκε από άλλες μεταλλάξεις στην πορεία. Αυτά είναι θεμελιώδη ζητήματα. Σε άλλες συναφείς ασθένειες που ονομάζονται μυελοϋπερπλαστικά νεοπλάσματα, οι μεταλλάξεις εμφανίζονται στην παιδική ηλικία και εξελίσσονται σε διαφορετικούς τύπους ασθένειας ανάλογα με άλλα γεγονότα στη ζωή του ασθενούς, επί δεκαετίες. Όταν εφαρμόσουμε αυτή την ανάλυση στο ECD, θα πρέπει να είμαστε σε θέση να απαντήσουμε στα ερωτήματα σχετικά με την προέλευσή του. Τα δυνητικά οφέλη περιλαμβάνουν επίσης τη δυνατότητα ανίχνευσης του ECD σε πρώιμο στάδιο, προτού αυτό εξελιχθεί και προκαλέσει ασθένεια- να προσδιοριστεί γιατί υπάρχει ένα φάσμα προσβεβλημένων οργάνων σε διαφορετικούς ασθενείς- και, γιατί ορισμένοι ασθενείς έχουν ασθένεια υψηλότερου κινδύνου που εξελίσσεται ταχύτερα. Τέλος, η αποκάλυψη του “προσωπικού ιστορικού ζωής” του ECD μπορεί να μας βοηθήσει στο μέλλον με εξατομικευμένη θεραπεία για καλύτερα αποτελέσματα.
Ποσό: ΗΠΑ σε συνεργασία με την Εταιρεία Λευχαιμίας και Λεμφώματος
Ενδιάμεση έκθεση
Συνοπτική παρουσίαση της έρευνας
Erdheim Chester Η ασθένεια (ECD) προκαλείται από μεταλλάξεις στο DNA των κυττάρων του αίματος. Τα κύτταρα του αίματος σχηματίζονται στο μυελό των οστών από βλαστικά κύτταρα που μπορούν να ζήσουν για πολλά χρόνια παράγοντας πολλές γενιές νέων βλαστικών κυττάρων. Οι συχνές ερωτήσεις που θέτουν οι ασθενείς σχετικά με το ECD περιλαμβάνουν: από πού προήλθε; πόσο καιρό την έχω; δεν θα μπορούσε να είχε γίνει κάτι νωρίτερα; γιατί η ασθένειά μου προσβάλλει μια συγκεκριμένη περιοχή; Η έρευνά μας έχει ως στόχο να ρίξει νέο φως σε αυτά τα σημαντικά ερωτήματα. Η τεχνική που θα χρησιμοποιήσουμε ονομάζεται “φυλογενετική χαρτογράφηση”. Η προσέγγιση αυτή μας επιτρέπει να πάμε πίσω στο χρόνο και να “χρονολογήσουμε” την προέλευση των μεταλλάξεων που προκαλούν το ECD, σε διάστημα λίγων ετών από την προηγούμενη ζωή ενός ασθενούς. Ο τρόπος με τον οποίο λειτουργεί αυτό είναι με την καλλιέργεια πολλών κλώνων μεμονωμένων βλαστικών κυττάρων στο εργαστήριο και την αλληλούχιση ολόκληρου του γονιδιώματος κάθε κλώνου. Κάθε κλώνος διαφέρει από τον επόμενο κατά μερικές μεταλλάξεις στο DNA του. Ορισμένες από αυτές τις μεταλλάξεις προέκυψαν πριν από πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα στους προγόνους του βλαστικού κυττάρου, όταν ο ασθενής ήταν νεότερος. Με την αλληλουχία περίπου εκατό κλώνων είναι δυνατόν να ανακατασκευαστεί η ιστορία της ζωής των βλαστικών κυττάρων μέσα σε ένα άτομο και έτσι να δημιουργηθεί μια χρονική γραμμή των μεταλλάξεων όπως αυτές εμφανίζονται με την πάροδο των ετών. Αυτό είναι σαν να σχεδιάζεται ένα οικογενειακό δέντρο για το πώς όλα τα κύτταρα σχετίζονται μεταξύ τους και είναι γνωστό ως “φυλογένεια”. Μεταξύ αυτών των μεταλλάξεων θα είναι και η μετάλλαξη που προκάλεσε το ECD στον ασθενή. Εάν γνωρίζουμε το χρονοδιάγραμμα όλων των μεταλλάξεων, μπορούμε να “χρονολογήσουμε” τη μετάλλαξη ECD. Μπορούμε στη συνέχεια να εκτιμήσουμε πόσο καιρό η μετάλλαξη ECD βρισκόταν σε λανθάνουσα κατάσταση στον οργανισμό, πόσο γρήγορα αναπτύχθηκε σε μέγεθος που θα μπορούσε να προκαλέσει ασθένεια και αν βοηθήθηκε από άλλες μεταλλάξεις στην πορεία. Αυτά είναι θεμελιώδη ζητήματα. Σε άλλες συναφείς ασθένειες που ονομάζονται μυελοϋπερπλαστικά νεοπλάσματα, οι μεταλλάξεις εμφανίζονται στην παιδική ηλικία και εξελίσσονται σε διαφορετικούς τύπους ασθένειας ανάλογα με άλλα γεγονότα στη ζωή του ασθενούς, επί δεκαετίες. Όταν εφαρμόσουμε αυτή την ανάλυση στο ECD, θα πρέπει να είμαστε σε θέση να απαντήσουμε στα ερωτήματα σχετικά με την προέλευσή του. Τα δυνητικά οφέλη περιλαμβάνουν επίσης: τη δυνατότητα ανίχνευσης του ECD σε πρώιμο στάδιο, πριν αυτό εξελιχθεί για να προκαλέσει ασθένεια- τον προσδιορισμό του γιατί υπάρχει ένα φάσμα προσβεβλημένων οργάνων σε διαφορετικούς ασθενείς- και, γιατί ορισμένοι ασθενείς έχουν ασθένεια υψηλότερου κινδύνου που εξελίσσεται ταχύτερα. Τέλος, η αποκάλυψη της “προσωπικής ιστορίας ζωής” του ECD μπορεί να μας βοηθήσει στο μέλλον στην εξατομικευμένη θεραπεία για καλύτερα αποτελέσματα.
Πρόοδος
Έχουμε επεκτείνει επιτυχώς κλώνους από 5 ασθενείς, 3 με ECD, 1 με διασταύρωση ECD/LCH και 1 με LCH. Σε 2 από αυτές τις περιπτώσεις, συλλάβαμε κλώνους με μετάλλαξη BRAFV600E, αλλά απροσδόκητα, δεν υπήρχαν κλώνοι με μετάλλαξη BRAFV600E σε 3 ασθενείς, παρόλο που η μετάλλαξη ήταν ανιχνεύσιμη στο αίμα τους. Διερευνούμε περαιτέρω πού βρίσκεται η μετάλλαξη σε αυτούς τους ασθενείς για να επιβεβαιώσουμε ότι βρίσκεται στον πληθυσμό των βλαστικών κυττάρων.
Στους ασθενείς στους οποίους λάβαμε διευρυμένους κλώνους που περιείχαν μεταλλαγμένους κλώνους BRAFV600E, έχουμε αλληλουχήσει σχεδόν 300 ολόκληρα γονιδιώματα και έχουμε ανακατασκευάσει τα γενεαλογικά δέντρα (φυλογένεση). Παρατηρήσαμε, και στους δύο ασθενείς, ότι τουλάχιστον τρεις μεταλλάξεις είχαν προκύψει σχεδόν ταυτόχρονα στα γονίδια KRAS, NRAS και BRAF. Παραδόξως, αυτά φάνηκαν να είναι ανεξάρτητα γεγονότα, καθώς κάθε μετάλλαξη βρέθηκε σε ξεχωριστό κλάδο της φυλογένεσης (βλ. εικόνα). Δεν το περιμέναμε αυτό, επειδή οι περισσότεροι καρκίνοι εξελίσσονται, με μια μετάλλαξη να οδηγεί σε μια άλλη μετάλλαξη και ούτω καθεξής με όλες τις μεταλλάξεις να συμβάλλουν σε έναν ενιαίο κλάδο. Αυτό που παρατηρήσαμε στο ECD είναι μια παράλληλη διαδικασία με πολλαπλούς κλάδους που εξελίσσονται όλοι μαζί. Το επόμενο βήμα είναι να διαπιστώσουμε αν αυτοί οι παράλληλοι κλάδοι είναι όλοι μαζί παρόντες βλάβες του ECD στους ιστούς. Εάν αυτό επιβεβαιωθεί, θα υποδηλώνει ότι με κάποιο τρόπο συν-
λειτουργούν μαζί. Αυτό το μοτίβο δεν μοιάζει με αυτό που παρατηρείται σε οποιονδήποτε άλλο καρκίνο και μπορεί να είναι ένα πολύ σπάνιο γεγονός. Ενδεχομένως, αυτό θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί το ECD είναι τόσο ασυνήθιστο.
Σε ποιο βαθμό απαντήσαμε στα ερευνητικά ερωτήματα;
Τα ερωτήματα που θέσαμε ως στόχο να απαντήσουμε παρατίθενται παρακάτω με την πρόοδο που έχουμε σημειώσει μέχρι σήμερα με πλάγια γράμματα.
- Σε ποια ηλικία της ζωής συμβαίνουν οι μεταλλάξεις που οδηγούν στο ECD;
Πόσο γρήγορα επεκτείνονται οι κλώνοι για να προκαλέσουν ασθένειες;
Ποια είναι η λανθάνουσα περίοδος μεταξύ της μετάλλαξης και της εμφάνισης της νόσου;
Και στους δύο ασθενείς που ήταν άνω των 50 ετών, φαίνεται ότι οι μεταλλάξεις προέκυψαν τουλάχιστον δύο έως τρεις δεκαετίες νωρίτερα. Αυτά τα χαρακτηριστικά είναι παρόμοια με τα μυελοϋπερπλαστικά νεοπλάσματα. Θεωρητικά από αυτό, θα πρέπει να είναι δυνατή η ανίχνευση και ο εντοπισμός του κινδύνου εμφάνισης του ECD νωρίτερα στη ζωή. - Πώς αλληλεπιδρά ο BRAFV600E με τη μεταλλαγμένη κλωνική αιμοποίηση TET2;
Ποια είναι η αλληλουχία των μεταλλάξεων;
Η μετάλλαξη του TET2 προάγει το ECD μέσω μιας κυτταρικής αυτόνομης επίδρασης;
Η μετάλλαξη TET2 ενισχύει την ικανότητα/το ρυθμό ανάπτυξης των κλώνων ECD;
Η TET2 βρίσκεται ακόμη υπό ανάλυση σε αυτούς τους δύο ασθενείς. Τα άλλα γονίδια, KRAS και NRAS, είναι γνωστό ότι σχετίζονται με το ECD. Παραδόξως διαπιστώσαμε ότι κάθε γονίδιο λειτουργούσε ανεξάρτητα από τον BRAF στη φυλογένεση – το αντίθετο από αυτό που περιμέναμε. Γνωρίζουμε ότι πρέπει να επιβεβαιώσουμε αν αυτό ισχύει στον ιστό της βλάβης. - Βρίσκονται νέες μεταλλάξεις-οδηγοί σε ασθενείς που δεν έχουν γνωστές μεταλλάξεις κλωνικής αιμοποίησης;
Δεν βρήκαμε ακόμη νέες μεταλλάξεις οδηγών, αλλά εξακολουθούμε να αναλύουμε τα δεδομένα. Βρήκαμε ένα πολύ ασυνήθιστο μοτίβο των μεταλλάξεων οδηγών, όπως περιγράφεται παραπάνω.
Σχέδιο για το δεύτερο έτος
Στόχος μας είναι να λύσουμε τα ακόλουθα ερωτήματα μέσα στους επόμενους 12 μήνες
- Πρέπει να ελέγξουμε σε ποια κύτταρα βρίσκεται η μετάλλαξη του BRAF σε ασθενείς των οποίων οι διευρυμένοι κλώνοι δεν περιείχαν μεταλλαγμένο BRAF. Είτε η μετάλλαξη δεν βρίσκεται εκεί που περιμένουμε, είτε μπορεί να υπάρχει κάποιο πρόβλημα με την in vitro επέκταση των κυττάρων που περιέχουν μεταλλαγμένο BRAF (σημείο 2).
- Διερευνούμε επίσης έναν νέο τρόπο παραγωγής DNA για την αλληλούχιση που δεν περιλαμβάνει την καλλιέργεια κλώνων. Αναμένουμε ότι αυτό θα μας βοηθήσει να χαρτογραφήσουμε μεταλλάξεις σε κύτταρα με μετάλλαξη BRAF που δεν αναπτύσσονται σε κλώνους in vitro.
- Πρέπει να επιβεβαιώσουμε ότι το ασυνήθιστο παράλληλο μοτίβο που έχουμε παρατηρήσει μέχρι τώρα στις φυλογενέσεις, είναι επίσης παρόν στις βλάβες των ασθενών
Εξήγηση του τρόπου με τον οποίο το πρότυπο στην ιστιοκυττάρωση δεν έχει παρατηρηθεί ποτέ σε άλλους καρκίνους.