Mutacja JAK2 V617F w odniesieniu do klinicznych i laboratoryjnych parametrów u pacjentów z przewlekłymi zespołami mieloproliferacyjnymi

Transkrypt

1 PRACA ORYGINALNA Original Article Acta Haematologica Polonica 2009, 40, Nr 4, str JUSTYNA DZIETCZENIA 1, TOMASZ WRÓBEL 1, GRZEGORZ MAZUR 1, MONIKA BIEDROŃ 1, BOśENA JAŹWIEC 1, RENATA BEDNORZ 1, KATARZYNA ZYWAR 1, OLGA DOBRZYŃSKA 1, RAFAŁ PORĘBA 2, KAZIMIERZ KULICZKOWSKI 1 Mutacja JAK2 V617F w odniesieniu do klinicznych i laboratoryjnych parametrów u pacjentów z przewlekłymi zespołami mieloproliferacyjnymi JAK2 V617F mutation status and its association with some clinical and laboratory parameters in patients with chronic myeloproliferative disorders (CMPDs) 1 Klinika Hematologii, Nowotworów Krwi i Transplantacji Szpiku AM we Wrocławiu Kierownik: Prof. dr hab. K. Kuliczkowski 2 Katedra i Klinika Chorób Wewnętrznych, Zawodowych i Nadciśnienia Tętniczego AM we Wrocławiu Kierownik: Prof. dr hab. R. Andrzejak STRESZCZENIE Przewlekłe zespoły mieloproliferacyjne to heterogenna grupa chorób związana z transformacją wielopotencjalnej komórki szpiku. Mutację JAK2 V617F stwierdzono u większości pacjentów z czerwienicą prawdziwą, ale takŝe u chorych z nadpłytkowością samoistną oraz innymi zespołami mieloproliferacyjnymi. Celem pracy była analiza parametrów klinicznych i laboratoryjnych w odniesieniu do mutacji JAK2 V617F u pacjentów z rozpoznanymi przewlekłymi zespołami mieloproliferacyjnymi. Badaniem objęto grupę 132 pacjentów (65 męŝczyzn i 67 kobiet). Średnia wieku wynosiła 59 lat (zakres: lat). Parametry kliniczne i laboratoryjne porównywane były w dwóch grupach pacjentów: z mutacją JAK2 V617F oraz bez mutacji JAK2 V617F. Analizę statystyczną przeprowadzono za pomocą testów U-Manna-Whitneya oraz ANOVA rang Kruskal-Wallisa. Mutację JAK2 V617F zidentyfikowano u 71 pacjentów (54%). Na podstawie przeprowadzonych badań wykazano zaleŝność pomiędzy liczbą płytek, erytrocytów, aktywnością fosfatazy alkalicznej granulocytów i obecnością mutacji JAK2 V617F. Zaobserwowaliśmy, Ŝe pacjenci z mutacją JAK2 V617F są starsi w porównaniu do chorych bez mutacji. Ponadto obecność JAK2 V617F korelowała z odpowiedzią na zastosowane leczenie. SŁOWA KLUCZOWE: Przewlekłe zespoły mieloproliferacyjne Mutacja JAK2 V617F SUMMARY Chronic myeloproliferative disorders (CMPDs) are heterogeneous diseases that arise from the transformation of a multipotent hematopoietic stem cell. JAK2 V617F mutation is found in the majority of patients with polycythemia vera (PV) but also in patients with essential thrombocythemia (ET) and other MPDs. The discovery of the JAK2 V617F mutation is important in understanding the molecular pathogenesis of the classic MPDs. The aim of this study was to analyze some clinical and laboratory parameters in correlation with JAK2 V617F mutation status in

2 900 J. DZIETCZENIA i wsp. patients with MPDs. 132 patients (65 males and 67 females) with MPDs were evaluated. The median age of patients at diagnosis was 59 years (range:17-87 years). We compared some clinical and laboratory parameters in two groups of patients: mutation JAK2 V617F positive and mutation JAK2 V617F negative. For statistical analysis U-Mann Whitney Test and ANOVA rang Kruskal-Wallis Test were used. JAK2 V617F mutation was identified in 71 patients (54%). We found a positive correlation between platelets count, red blood cells count and granulocyte alkaline phosphatase activity and the presence of JAK2 V617F mutation. We observed that JAK2 V617F (+) patients are significantly older than mutation negative patients. Moreover JAK2 status was also associated with response to tretment. KEY WORDS: Chronic myeloproliferative disorders JAK2 V617F mutation WSTĘP Przewlekłe zespoły mieloproliferacyjne (CMPDs chronic myeloproliferative disorders) to heterogenna grupa schorzeń związanych z klonalną transformacją wielopotencjalnej komórki macierzystej szpiku [1]. Według klasyfikacji WHO (World Health Organization) aktualnie do MPDs zaliczane są następujące jednostki chorobowe: czerwienica prawdziwa (PV polycythemia vera), nadpłytkowość samoistna (ET essential thrombocythemia), pierwotna mielofibroza (IM-idiopathic myelofibrosis), przewlekła białaczka szpikowa (CML chronic myelogenous leukemia), przewlekła białaczka neutrofilowa (CNL chronic neutrophilic leukemia), przewlekła białaczka eozynofilowa (CEL chronic eosinophilic leukemia) i zespół hipereozynofilowy (HES hypereosinophilic syndrome), mastocytoza układowa (MS mastocytosis systemic) oraz inne, niesklasyfikowane zespoły mieloproliferacyjne [2]. Etiologia MPDs ma charakter złoŝony i niejednoznaczny. Odkrycia ostatnich lat wykazują, Ŝe istotną rolę w patogenezie MPDs odgrywają zaburzenia molekularne. Identyfikacja genu fuzyjnego BCR/ABL w CML czy teŝ FIP1L1/PDGFRA w CEL pozwoliły na lepsze zrozumienie mechanizmów odpowiedzialnych za etiologię niektórych MPDs, a takŝe umoŝliwiło wprowadzenie do terapii leków mających specyficzny, molekularny punkt uchwytu [3]. JAK2 to cytoplazmatyczna kinaza tyrozynowa naleŝąca do rodziny białek JAK. Odgrywa kluczową rolę w transdukcji sygnałów komórkowych pochodzących z receptorów dla hematopoetycznych czynników wzrostu. W strukturze JAK2 moŝna wyodrębnić dwie domeny: JH1, która wykazuje aktywność enzymatyczną kinazy oraz JH2 pełniącą funkcję autoinhibitora hamującego aktywność kinazy JAK2 [4, 5]. Punktowa mutacja JAK2 V617F dotyczy domeny JH2 i jest związana z zamianą waliny na fenyloalaninę w pozycji 617 co prowadzi do zmniejszenia hamującego wpływu domeny JH2 i zwiększenia aktywności kinazy tyrozynowej JAK2 [6]. Mutacja JAK2 V617F zidentyfikowana została u większości pacjentów z PV, ale takŝe u chorych z ET, MS, CNL, CML Ph-, oraz u pacjentów z ostrą białaczką megakariocytową i zespołami mielodysplastycznymi [6, 7, 8]. Pomimo tego, Ŝe MPDs stanowią wspólną grupę zaburzeń charakteryzują się znaczną heterogennością. Udział mutacji JAK2 V617F w patogenezie MPDs jest niejasny. Występuje ona, choć w zmiennym odsetku, w róŝnych MPDs. Wydaje się, Ŝe mutacja JAK2 V617F stanowi tylko jedno z szeregu zaburzeń somatycznych i cytogenetycznych specyficz-

3 Mutacja JAK2 V617F 901 nych dla poszczególnych MPDs). Istnieją doniesienia wskazujące na związek między obecnością mutacji JAK2, a przebiegiem klinicznym MPDs [7, 8]. Celem pracy była analiza parametrów klinicznych i laboratoryjnych u pacjentów z przewlekłymi zespołami mieloproliferacyjnymi oraz ich związek z występowaniem lub brakiem mutacji JAK2 V617F. MATERIAŁ I METODY Analizą objęto grupę 132 pacjentów (67 kobiet i 65 męŝczyzn) z rozpoznanym zespołem mieloproliferacyjnym leczonych w Klinice Hematologii, Nowotworów Krwi i Transplantacji Szpiku AM we Wrocławiu w latach Mediana wieku wynosiła 59 lat (zakres: lat). U 62 pacjentów (47%) rozpoznano czerwienicę prawdziwą, u 54 pacjentów (41%) nadpłytkowość samoistną, u 5 pacjentów (4%) samoistną mielofibrozę, u 7 pacjentów (5%) przewlekłą białaczkę szpikową Ph( ) oraz u 4 pacjentów (3%) niesklasyfikowany zespół mieloproliferacyjny wg klasyfikacji WHO. Dane kliniczne pacjentów przedstawiono w Tabeli 1. Tabela 1. Dane kliniczne i laboratoryjne Table 1. Clinical and laboratory data Wiek (lata) mediana i zakres 59 (17 87) Płeć (K/M) 67/65 Poziom hemoglobiny (g/dl) mediana i zakres 15,8 (4,3 20,4) Hematokryt (%) mediana i zakres 47,9 (24,8 62,8) Liczba erytrocytów (x10 12 /l) mediana i zakres 5,34 (2,49 8,52) MCV (fl) (średnia objętość krwinki czerwonej)- 88,2 (64,0 118,0) mediana i zakres Liczba leukocytów (x10 9 /l) mediana i zakres 9,85 (2,6 61,4) ALP (fosfataza alkaliczna granulocytów) mediana 74 (1 291) i zakres Liczba płytek krwi (x10 9 /l) mediana i zakres 549 ( ) Mutacja JAK2 V617F była oznaczana za pomocą metody allelo-specyficznej PCR (ARMS-amplification refractory mutation system). Materiał do izolacji DNA stanowiły leukocyty otrzymywane poprzez lizę krwi obwodowej lub szpiku kostnego pobieranych od pacjentów z MPDs do probówek z dodatkiem antykoagulantu (2% EDTA). W badanej grupie porównywano parametry kliniczne i laboratoryjne takie jak: wiek, liczbę leukocytów, liczbę erytrocytów, poziom hemoglobiny, poziom hematokrytu, poziom płytek krwi, poziom średniej objętości krwinki czerwonej, aktywność fosfatazy alkalicznej granulocytów oraz odpowiedź na zastosowane leczenie w dwóch grupach pacjentów z MPDs. Pierwszą grupę stanowili chorzy z mutacją JAK2 V617F, drugą grupę pacjenci bez mutacji JAK2V617F. Analiza statystyczna przeprowadzona została przy uŝyciu programu Statistica 6,0. Badane zmienne wyraŝano jako średnią (x) i odchylenie standardowe (sd). Rozkład badanych zmiennych sprawdzano za pomocą testu W-Shapiro-Wilka. Dalszą analizę

4 902 J. DZIETCZENIA i wsp. przeprowadzono przy uŝyciu nieparametrycznych testów U-Manna-Whithneya lub nieparametrycznej analizy wariancji ANOVA Kruskala-Wallisa. Jako próg istotności statystycznej przyjęto p<0,05. WYNIKI Wyniki przedstawione zostały w Tabeli 2. Mutację JAK2 V617F zidentyfikowano u 71 pacjentów (54%). Przeprowadzona analiza wykazała pozytywną korelację pomiędzy występowaniem mutacji JAK2 V617F a liczbą płytek, liczbą erytrocytów oraz aktywnością fosfatazy alkalicznej granulocytów (p<0,05). Zaobserwowano równieŝ, Ŝe grupa pacjentów z mutacją JAK2 V617F była istotnie statystycznie starsza od grupy chorych bez mutacji JAK2 V617F (61,65±15,94 vs 51,52±19,08, p<0,05) (Rycina 1). Stwierdzono takŝe zaleŝność pomiędzy obecnością mutacji JAK2 V617F a odpowiedzią pacjentów z MPDs na zastosowane leczenie. W grupie chorych JAK2 V617F(+) normalizację parametrów morfologicznych (redukcja liczby płytek, leukocytów i poziomu hemoglobiny) uzyskiwano w trakcie terapii niŝszymi dawkami hydroksymocznika w porównaniu do grupy chorych bez mutacji (p<0,05) (1000 mg vs 2000 mg). Tabela 2. Wyniki Table 2. Results Zmienna JAK 2 (+) JAK2 ( ) p value (n=71) (n=61) Wiek 61,65±15,94 51,52±19,08 < 0,05 Hemoglobina (g/dl) 15,3±2,96 14,9±3,44 NS Poziom hematokrytu 48,12±8,18 44,82±9,14 NS (%) Liczba erytrocytów 5,63±1,31 5,06±0,97 <0,05 (x10 12 /l) Średnia objętość krwinki czerwonej 87,4±10,39 88,3±7,64 NS (fl) Liczba leukocytów 12,0±6,2 11,5±9,8 NS (x10 9 /l) Fosfataza alkaliczna granulocytów 112,16±56,12 65,17±60,87 <0,05 (U/l) Liczba płytek 671,13±363,54 528±463,44 <0,05 (x10 9 /l) Dane: średnia ± odchylenie standardowe Data: mean ± standard deviation NS: nieistotne statystycznie NS: not significant

5 Mutacja JAK2 V617F 903 p<0,05 Wiek [lata] ,65 51, T N JAK2 Ryc. 1. Mutacja JAK2 V617F i wiek pacjentów Fig. 1. Jak2 V617F mutation and age of patients DYSKUSJA Patogeneza przewlekłych zespołów mieloproliferacyjnych jest złoŝona, a mechanizmy prowadzące do ich rozwoju pozostają niejasne. W związku z róŝnorodnością jednostek chorobowych naleŝących do MPDs stale poszukiwane są czynniki i zaburzenia na poziomie cytogenetyczno-molekularnym znajomość których umoŝliwiałaby właściwe postępowanie diagnostyczne i terapeutyczne u pacjentów z MPDs. Identyfikacje chromosomu Philadelphia oraz fuzyjnego genu Bcr-Abl w CML przyczyniła się do wprowadzenia do terapii imatinibu-inhibitora kinaz tyrozynowych Kit, PDGFR oraz Abl co z kolei zwiększyło odsetek remisji cytogenetycznych i molekularnych u pacjentów z CML. Do innych poznanych nieprawidłowości w przebiegu MPDs naleŝą: mutacja c-kit w mastocytozie układowej, chimeryczny transkrypt FGFR1 w atypowych postaciach CML oraz białko fuzyjne FIP1L1-PDGFRA u pacjentów z HES. U chorych z MPDs spotykane są równieŝ zaburzenia w obrębie genu kodującego receptor dla trombopoetyny (MPL), BCL-X oraz PRV-1 [9, 10, 11]. Po raz pierwszy kinazę tyrozynową JAK2 zidentyfikowano w 1993 roku jako białko uczestniczące w szlakach sygnalizacyjnych z udziałem erytropoetyny [12]. Następnie zaobserwowano, Ŝe u większości pacjentów z PV, ale takŝe z ET oraz IM występuje nieznana wcześniej mutacja JAK2 V617F [6, 7]. Rola mutacji JAK2 V617F w przebiegu klinicznym MPDs oraz w występowaniu powikłań takich jak skłonność do zakrzepicy czy teŝ transformacja białaczkowa pozostaje niewyjaśniona i stanowi przedmiot wielu badań.

6 904 J. DZIETCZENIA i wsp. Falanga i wsp. analizowali związek pomiędzy obecnością mutacji JAK2 V617F, a liczbą płytek, aktywnością granulocytów, a takŝe poziomem osoczowych czynników krzepnięcia i molekuł stanu zapalnego u pacjentów z ET. Wykazano zaleŝność pomiędzy aktywnością granulocytów, zakrzepicą oraz występowaniem mutacji JAK2 V617F [13]. Wolanskyj A. i wsp. badali kliniczną korelację mutacji JAK2 w grupie 150 chorych z ET. Mutację JAK2 V617F zidentyfikowano u 73 pacjentów (49%). Chorzy z mutacją JAK2 V617F byli starsi w porównaniu do pacjentów bez mutacji, stwierdzono takŝe u nich wyŝszy poziom hemoglobiny oraz liczby leukocytów [14]. Obserwacja ta potwierdzona została w badaniach Campbella i wsp. w którym analizowano parametry kliniczne i laboratoryjne u pacjentów z ET oraz PV. W grupie chorych z mutacją JAK2 V617F wykazano wyŝszy poziom hemoglobiny, liczby neutrofilii oraz leukocytów, a takŝe niŝszy poziom liczby płytek w porównaniu do pacjentów bez mutacji JAK2 V617F. Pacjenci JAK2 V617F (+) byli starsi od chorych JAK2 V617F( ). Nie wykazano róŝnicy w częstości pojawiania się zakrzepicy tętniczej w tych dwóch grupach pacjentów natomiast Ŝylne incydenty zakrzepowe częściej występowały u chorych prezentujących obecność mutacji JAK2 V617F. Oceniano równieŝ odpowiedź na terapię u pacjentów z oraz bez mutacji JAK2 V617F. U chorych JAK2 V617F (+) stosowane były mniejsze dawki hydroksymocznika pozwalające na uzyskanie redukcji liczby leukocytów, płytek oraz poziomu hemoglobiny w porównaniu do chorych bez mutacji JAK2 V617F u których podobny efekt osiągnięto przy wyŝszych dawkach tego samego cytostatyku [15]. W przeprowadzonej przez nas analizie grupy pacjentów z MPDs zaobserwowaliśmy, Ŝe chorzy z obecną mutacją JAK2 V617F byli starsi w porównaniu do pacjentów, u których nie stwierdzono obecnej mutacji JAK2 V617F. Podobne rezultaty uzyskano w przedstawionych powyŝej badaniach. W przeciwieństwie do prac Falangi i Campbella nie potwierdziliśmy wyŝszego poziomu hemoglobiny u pacjentów JAK2 V617F(+) natomiast w tej grupie pacjentów wykazaliśmy zwiększoną liczbę erytrocytów oraz wyŝszą aktywność fosfatazy alkalicznej granulocytów. Inny rezultat uzyskaliśmy takŝe w odniesieniu do liczby płytek krwi. W grupie chorych z obecną mutacją JAK2 V617F poziom płytek krwi był znacząco wyŝszy aniŝeli u pacjentów bez mutacji JAK2 V617F. Analizując odpowiedź pacjentów na zastosowane leczenie nasze obserwacje były podobne do przeprowadzonych wcześniej badań. U chorych z mutacją JAK2 V617F efekt terapeutyczny polegający na redukcji liczby leukocytów, poziomu hemoglobiny oraz liczby płytek uzyskiwano przy niŝszych dawkach hydroksymocznika w porównaniu do pacjentów bez mutacji JAK2 V617F. Identyfikacja mutacji JAK2 V617F pozwoliła na lepsze zrozumienie molekularnej patogenezy MPDs. Częstość występowania JAK2 V617F w poszczególnych jednostkach chorobowych naleŝących do MPDs jest róŝna. Aktualnie prowadzone są badania nad zastosowaniem inhibitorów JAK2 V617F, które w przyszłości umoŝliwiłyby celowaną terapię u pacjentów z MPDs oraz obecną mutacją JAK2 V617F. Jednym z negatywnych regulatorów JAK2 V617F jest SOCS2 (supressor of cytokine signaling 2), który działa poprzez indukcję fosforylacji STAT5 [16]. Potencjalne działanie inhibitora

7 Mutacja JAK2 V617F 905 JAK2V617F wykazuje takŝe erlotinib, lek stosowany w terapii niedrobnokmórkowego raka płuc i raka trzustki [17]. Przedstawione przez nas wyniki oraz rezultaty innych badań wskazują na róŝnice dotyczące zarówno parametrów klinicznych jak i laboratoryjnych u pacjentów z mutacją JAK2 V617F oraz u chorych bez mutacji. Identyfikacja JAK2 V617F w istotny sposób zmieniła diagnostykę i klasyfikację MPDs. Przyszłością terapeutyczną dla chorych z MPDs JAK2 V617F(+) mogą stać się leki niwelujące negatywny wpływ anomalii JAK2. PIŚMIENNICTWO 1. Spivac JL, Barosi G, Tognoni G i wsp. Chronic myeloproliferative disorders. Hematology (Am Soc Hematol Educ Program) 2003: Vardimann JVV, Harris NL, Brunning RD. The World Health Organization (WHO) classification of the myeloid neoplasms.blood 2002; 100: Cross NC, Reiter A. Tyrosine kinase fusion genes in chronic myeloproliferative diseases.leukemia 2002; 16: Feener EP, Rosario F, Dunn SL, Stancheva Z, Myers MGJ. Tyrosine phosphorylation of Jak2 in the JH2 domain inhibits cytokine signaling. Mol Cell Biol. 2004; 24: Argetsinger LS, Kouadio JL, Steen H, Stensballe A, Jensen ON, Carter-Su C. Autophosphorylation of JAK2 on tyrosines 221 and 570 regulates its activity. Mol Cell Biol. 2004; 24: Baxter EJ, Scott LM, Campbell PJ i wsp. Acquired mutation of the tyrosine kinase JAK2 in human myeloproliferative disorders. Lancet 2005; 365: Kralovics R, Passamonti F, Buser AS iwsp. A gain of function mutation in Jak2 is frequently found in patients with myeloproliferative disorders. N Engl J Med 2005; 352: Levine RL, Wadleigh M, Cools J i wsp. Activating mutation in the tyrosine kinase JAK2 in polycythemia vera, essential thrombocythemia, and myeloid metaplasia with myelofibrosis. Cancer Cell 2005;7: Tefferi A, Pardanani A. Clinical, genetic, and therapeutic insights into systemic mast cell disease. Curr Opin Hematol 2004; 11: Guasch G, Delaval B, Arnoulet C i wsp. FOP-FGFR1 tyrosine kinase, the produkt of a t(6;8) translocation, induces a fatal myeloproliferative disease in mice. Blood 2004; 103: Cools J, DeAngelo DJ, Gotlib J i wsp. A tyrosine kinase created by fusion of the PDGFRA and FIP1L1 genes as a therapeutic target of imatinib in idiopathic hypereosinophilic syndrome. N Engl J Med.2003; 348: Witthuhn BA, Quelle FW, Silvennoinen O i wsp. JAK2 associates with the erythropoietin receptor and is tyrosine phosphorylated and activated following stimulation with erythropoietin. Cell 1993; 74: Falanga A, Marchetti M, Vignoli A i wsp. JAK-2 mutation in patients with essential thrombocythemia: relation to platelet, granulocyte and plasma hemostatic and inflammatory molecules. Exp Hematol. 2007; 35: Wolanskyj AP, Lasho TL, Schwager SM i wsp. JAK2 V617F mutation in essential thrombocythaemia: clinical associationss and long-term prognostic relevance. Br J Haematol 2005; 131: Campbell PJ, Scott LM, Buck G i wsp. Definition of essential thrombocythaemia and relation to polycythaemia vera based on JAK2 V617F mutation status: prospective study. Lancet 2005; 366:

8 906 J. DZIETCZENIA i wsp. 16. Quntmeier H, Geffers R, Jost E i wsp. SOCS2: inhibitor of JAK2V617F-mediated signal transduction. Leukemia 2008; 22: Zhe L, Mingjiang XU, Xing S i wsp. Erlotinib effectively inhibits JAK2V617F activity and polycythemia vera cell growth. J Biol chem 2007; 282: Praca wpłynęła do Redakcji r. i została zakwalifikowana do druku r. Adres do korespondencji: Justyna Dzietczenia Katedra i Klinika Hematologii, Nowotworów Krwi i Transplantacji Szpiku AM Wrocław ul. Pasteura 4