Erdheim Chester La enfermedad (ECD) está causada por mutaciones en el ADN de las células sanguíneas. Las células sanguíneas se forman en la médula ósea a partir de células madre que pueden vivir muchos años produciendo muchas generaciones de nuevas células madre. Las preguntas frecuentes que se hacen los pacientes sobre ECD son: ¿de dónde viene? ¿cuánto tiempo hace que la tengo? ¿no se podía haber hecho nada antes? ¿por qué mi enfermedad afecta a un sitio concreto? Nuestra investigación pretende arrojar nueva luz sobre estas importantes preguntas. La técnica que utilizaremos se denomina «cartografía filogenética». Este enfoque nos permite retroceder en el tiempo y «fechar» el origen de las mutaciones que causan ECD, hasta unos pocos años de la vida pasada de un paciente. El método consiste en cultivar muchos clones de células madre individuales en el laboratorio y secuenciar el genoma completo de cada clon. Cada clon difiere del siguiente por unas pocas mutaciones en su ADN. Algunas de estas mutaciones surgieron hace mucho tiempo en los ancestros de la célula madre, cuando el paciente era más joven. Secuenciando un centenar de clones es posible reconstruir la historia vital de las células madre dentro de una persona y crear así una cronología de las mutaciones a medida que aparecen a lo largo de los años. Entre estas mutaciones estará la que causó ECD en el paciente. Si conocemos la cronología de todas las mutaciones, podemos «fechar» la mutación ECD. Entonces podremos calcular cuánto tiempo permaneció latente en el cuerpo la mutación ECD, con qué rapidez creció hasta alcanzar un tamaño que pudiera causar la enfermedad y si recibió ayuda de otras mutaciones en el camino. Se trata de cuestiones fundamentales. En otras enfermedades relacionadas, denominadas neoplasias mieloproliferativas, las mutaciones surgen en la infancia y evolucionan hacia distintos tipos de enfermedad en función de otros acontecimientos de la vida del paciente, a lo largo de décadas. Cuando apliquemos este análisis a ECD, podremos responder a las preguntas sobre su origen. Entre las posibles ventajas también se incluye la posibilidad de detectar ECD en una fase temprana, antes de que haya evolucionado hasta causar la enfermedad; determinar por qué existe un espectro de órganos afectados en distintos pacientes; y, por qué algunos pacientes tienen una enfermedad de mayor riesgo que progresa más rápidamente. Por último, desentrañar la «historia vital personal» de ECD puede ayudarnos en el futuro con una terapia personalizada para obtener mejores resultados.
Importe: 200.000 USD en asociación con la Sociedad de Leucemia y Linfoma
Informe provisional
Resumen laico de la investigación
Erdheim Chester La enfermedad (ECD) está causada por mutaciones en el ADN de las células sanguíneas. Las células sanguíneas se forman en la médula ósea a partir de células madre que pueden vivir muchos años produciendo muchas generaciones de nuevas células madre. Las preguntas frecuentes que se hacen los pacientes sobre ECD son: ¿de dónde viene? ¿cuánto tiempo hace que la tengo? ¿no se podía haber hecho nada antes? ¿por qué mi enfermedad afecta a un sitio concreto? Nuestra investigación pretende arrojar nueva luz sobre estas importantes preguntas. La técnica que utilizaremos se denomina «cartografía filogenética». Este enfoque nos permite retroceder en el tiempo y «fechar» el origen de las mutaciones que causan ECD, hasta unos pocos años de la vida pasada de un paciente. El método consiste en cultivar muchos clones de células madre individuales en el laboratorio y secuenciar el genoma completo de cada clon. Cada clon difiere del siguiente por unas pocas mutaciones en su ADN. Algunas de estas mutaciones surgieron hace mucho tiempo en los ancestros de la célula madre, cuando el paciente era más joven. Secuenciando un centenar de clones es posible reconstruir la historia vital de las células madre dentro de una persona y crear así una línea temporal de las mutaciones a medida que aparecen a lo largo de los años. Esto es como dibujar un árbol genealógico de cómo todas las células están relacionadas entre sí y se conoce como «filogenia». Entre estas mutaciones estará la mutación que causó ECD en el paciente. Si conocemos la cronología de todas las mutaciones, podemos «fechar» la mutación ECD. Entonces podremos calcular cuánto tiempo permaneció latente en el cuerpo la mutación ECD, con qué rapidez creció hasta alcanzar un tamaño que pudiera causar la enfermedad y si recibió ayuda de otras mutaciones en el camino. Se trata de cuestiones fundamentales. En otras enfermedades relacionadas, denominadas neoplasias mieloproliferativas, las mutaciones surgen en la infancia y evolucionan hacia distintos tipos de enfermedad en función de otros acontecimientos de la vida del paciente, a lo largo de décadas. Cuando apliquemos este análisis a ECD, podremos responder a las preguntas sobre su origen. Entre los beneficios potenciales también se incluyen: la posibilidad de detectar ECD en una fase temprana, antes de que haya evolucionado hasta causar la enfermedad; determinar por qué existe un espectro de órganos afectados en distintos pacientes; y, por qué algunos pacientes tienen una enfermedad de mayor riesgo que progresa más rápidamente. Por último, desentrañar la «historia vital personal» de ECD puede ayudarnos en el futuro a personalizar la terapia para obtener mejores resultados.
Progreso
Hemos expandido con éxito clones de 5 pacientes, 3 con ECD, 1 con ECD/LCH cross- over y 1 con LCH. En 2 de estos casos, capturamos clones mutados BRAFV600E, pero inesperadamente, no había clones mutados BRAFV600E en 3 pacientes, aunque la mutación era detectable en su sangre. Estamos explorando más a fondo dónde se encuentra la mutación en estos pacientes para confirmar que está en la población de células madre.
En los pacientes en los que obtuvimos clones expandidos que contenían clones mutados BRAFV600E, hemos secuenciado casi 300 genomas completos y reconstruido los árboles genealógicos (filogenias). Observamos, en ambos pacientes, que al menos tres mutaciones habían surgido casi simultáneamente en los genes KRAS, NRAS y BRAF. Sorprendentemente, parecían ser acontecimientos independientes, ya que cada mutación se encontraba en una rama distinta de la filogenia (véase la figura). No esperábamos esto, porque la mayoría de los cánceres evolucionan, con una mutación que lleva a otra mutación y así sucesivamente, con todas las mutaciones contribuyendo a una única rama. Lo que hemos observado en ECD es un proceso paralelo con múltiples ramas que evolucionan todas juntas. El siguiente paso es averiguar si estas ramas paralelas están presentes todas juntas en las lesiones de ECD en los tejidos. Si esto se confirma, sugerirá que de algún modo co-
operan juntas. Este patrón no se parece al observado en ningún otro cáncer y podría ser un acontecimiento muy poco frecuente. Potencialmente, esto podría explicar por qué ECD es tan poco frecuente.
¿Hasta qué punto hemos respondido a las preguntas de la investigación?
Las preguntas que nos propusimos responder se enumeran a continuación, con nuestros progresos hasta la fecha en cursiva
- ¿A qué edad de la vida se producen las mutaciones que conducen a ECD?
¿Con qué rapidez se expanden los clones para causar enfermedades?
¿Cuál es la latencia entre la mutación y la aparición de la enfermedad?
En ambos pacientes mayores de 50 años, parece que las mutaciones surgieron al menos dos o tres décadas antes. Estas características son similares a las de las neoplasias mieloproliferativas. Teóricamente, a partir de esto, debería ser posible rastrear e identificar un riesgo de ECD en etapas más tempranas de la vida. - ¿Cómo interactúa BRAFV600E con la hematopoyesis clonal mutada por TET2?
¿Cuál es la secuencia de mutaciones?
¿Promueve la mutación TET2 ECD mediante un efecto autónomo de la célula?
¿La mutación TET2 mejora la aptitud/velocidad de crecimiento de los clones ECD?
El TET2 todavía se está analizando en estos dos pacientes. Se sabe que los otros genes, KRAS y NRAS, están asociados a ECD. Sorprendentemente, descubrimos que cada gen funcionaba independientemente de BRAF en la filogenia, lo contrario de lo que esperábamos. Tenemos que confirmar si esto es cierto en el tejido lesional. - ¿Se encuentran nuevas mutaciones impulsoras en pacientes que carecen de mutaciones conocidas de la hematopoyesis clonal?
Aún no hemos encontrado ninguna mutación conductora nueva, pero seguimos analizando los datos. Encontramos un patrón muy inusual de las mutaciones impulsoras, como se ha descrito anteriormente.
Plan para el segundo año
Nuestro objetivo es resolver las siguientes cuestiones en los próximos 12 meses
- Tenemos que comprobar en qué células se encuentra la mutación BRAF en los pacientes cuyos clones expandidos no incluían BRAF mutado. O bien la mutación no está donde esperamos, o bien puede haber un problema con la expansión in vitro de células que contienen BRAF mutado (punto 2).
- También estamos explorando una nueva forma de generar ADN para la secuenciación que no implique el cultivo de clones. Prevemos que esto nos ayudará a cartografiar mutaciones en células con mutación BRAF que no se expanden en clones in vitro.
- Necesitamos confirmar que el patrón paralelo inusual que hemos observado hasta ahora en las filogenias, también está presente en las lesiones de los pacientes
Explicación de cómo el patrón en la histiocitosis nunca se ha observado en otros cánceres.