Молекулярно-генетические особенности множественной миеломы

Введение

Множественная миелома представляет собой В-клеточную опухоль, морфологическим субстратом которой являются плазматические клетки, продуцирующие моноклональный иммуноглобулин. Согласно последней версии классификации Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) 2017 г. термин «множественная миелома» заменен на термин «плазмоклеточная миелома» – заболевание, характеризующееся мультифокальной пролиферацией неопластических плазматических клеток, ассоциированное с секрецией моноклонального иммуноглобулина. На сегодняшний день распространенность ММ составляет приблизительно 1 % среди всех злокачественных опухолей и до 10−15 % всех опухолей кроветворной и лимфоидной тканей.

Выживание пациентов с ММ сильно варьирует от нескольких месяцев до 10 лет и более. Эта неоднородность связана как с конкретными особенностями самой опухоли, так и с состоянием пациента. Выявление конкретных цитогенетических аномалий, на сегодняшний момент,  позволяет определить степень злокачественности опухоли, скорость ее прогрессирования, предположить прогноз для пациента и подобрать оптимальную тактику лечения.

Почти все случаи  множественной миеломы развиваются из бессимптомной предраковой стадии — MGUS (моноклональная гаммапатия неясного значения). MGUS присутствует более чем у 3% населения старше 50 лет и прогрессирует до множественной миеломы или родственного злокачественного новообразования (тлеющей миеломы, несекретирующей  миеломы и плазмоклеточного лейкоза) у 1% в течение года.  Последовательность событий, при которых нормальные плазматические клетки трансформируются в предраковый клон, в настоящее время изучена недостаточно. В норме антигенная стимуляция зрелых В-клеток приводит к их пролиферации и дифференцировке в В-клетки памяти и плазмобласты. В течение этого периода антигенной стимуляции делящиеся плазматические клетки могут приобрести первичные генетические аномалии, которые приводят к созданию предракового клона MGUS. Первичные цитогенетические аномалии, которые связаны с началом MGUS, можно разделить на 2 основных группы: трисомии и транслокации гена IgH, расположенного в 14q32. Трисомии обычно включают хромосомы с нечетными номерами, исключение составляют хромосом 1, 13 и 17 [1]. В нескольких исследованиях было показано, что в большинстве случаев ММ имеется транслокация генов тяжелых цепей IgH. Преобладание транслокаций генов  IgH варьирует в зависимости от стадии болезни: 46-48% при MGUS или тлеющей миеломе, 55-73% при костномозговой ММ, 85% при первичном плазмоклеточном лейкозе и более чем в 90% в клеточных линиях ММ. Различают 5 онкогенов, которые вовлечены в транслокацию генов IgH при MGUS и ММ: 11q13 (CCND1- циклин D1), 4p16.3 (FGFR3 и MMSET), 6p21 (CCND3 циклин D3), 16q23 (c-MAF) и 20q11 (MAF-B)[2].  Большинство транслокаций, вовлекающих вышеуказанные онкогены, являются первичными и связаны с ошибками в рекомбинации в switch-регионе (участок, с помощью которого осуществляется переключение изотипа иммуноглобулинов) генов тяжелых цепей иммуноглобулинов при развитии В-клеток в зародышевых центрах.                               

Первичные цитогенетические аномалии

Транслокации с вовлечением локуса генов IGH/14q32 (t(14q32)/IGH) обнаруживаются более чем у 50% больных . Для случаев с транслокациями характерно наличие гипердиплоидного кариотипа и частое сочетание с моносомией/делецией хромосомы 13 [3].Первичные транслокации никогда не сочетаются друг с другом, каждая из них, вероятно, связана с определенной формой ММ.  На основании транслокаций 14q32 выделено несколько подгрупп пациентов. Основные транслокации — это t(11; 14) (q13; q32), t(4; 14) (p16: q32),  t(14; 16) (p32; q23) и t(14; 20) (q32; q12). Несколько исследований подтвердили, что пациенты с транслокациями  t(4; 14), t(14:16) и t(14; 20) имеют менее благоприятный прогноз, чем пациенты с транслокацией  t(11; 14).

Транслокация  t (4; 14)

Наличие транслокации  t (4; 14) наблюдается у ~ 15% пациентов с ММ и приводит к нарушению  экспрессии фактора роста фибробластов (FGFR3) и MMSET (multiple myeloma SET domain),  и ассоциирована с неблагоприятным прогнозом,  более низкой PFS (беспрогрессивная выживаемость) и OS(общая выживаемость).

В случае t(4;14) ген FGFR3 переносится в область энхансера IgH на деривате хромосомы 14. В то же время t(4;14)(p16.3;q32) приводит к возникновению гибридного транскрипта IgH/MMSET за счет сопоставления MMSET и энхансера IgH. При этом эндогенные промоторы приводят к гиперэкспрессии MMSET на деривате хромосомы 4. MMSET является членом семейства генов, которые обладают гистонметилтрансферазной активностью. Нормально функционирующий ген MMSET выполняет восстановительную функцию в геноме, мобилизуя белки типа 53BPI (белок-1, связывающий р53) для устранения точек разрывов, встречающихся в ДНК, что необходимо для поддержания генетической стабильности.   Роль MMSET в патогенезе ММ  заключается в способствовании клеточной адгезии и клональному росту плазматических клеток. В результате и FGFR3, и MMSET активируют CCND2, однако механизм его активации изучен недостаточно.

Примерно 30% от t (4; 14) пациенты с ММ не экспрессируют FGFR3, тогда как сверхэкспрессия изоформ MMSET — универсальная особенность t (4; 14) случаев. Кроме того, сохраняется плохой прогноз t (4; 14) независимо от экспрессии FGFR3 [4].Эти данные свидетельствуют о том, что MMSET может быть основным онкогеном при этой транслокации. Подавление экспрессии гена  MMSET в клеточных линиях ММ привело к изменению колониегенного роста  опухоли в естественных условиях [5]. Эти результаты являются прямым доказательством того, что MMSET обладает онкогенным потенциалом и играет важную роль в случаях ММ при наличии транслокации t (4; 14) [6].

В нескольких исследованиях было отмечено, что, несмотря на плохой прогноз, связанный с транслокацией t(4; 14), раннее лечение таких пациентов ингибиторами протеасом может привести к увеличению выживаемости.  В то же время в исследовании Karlin L. c соавторами у пациентов с симптоматической ММ при наличии t(4;14)(p16.3;q32) отмечались высокие показатели общего ответа (93%) после ВДХТ с ауто-ТГСК (высокодозной химиотерапии с аутологичной трансплантацией стволовых клеток)  , однако не наблюдалось увеличения ОВ или ВБП. В работе Chang H. у пациентов с выявленной t(4;14)(p16.3;q32) отмечались короткая продолжительность ремиссии и более агрессивно протекающие рецидивы, характеризующиеся выраженными почечной недостаточностью, цитопенией и множественными экстрамедуллярными очагами.

Транслокация t(11;14)(q13;q32)

Транслокация t(11;14)(q13;q32) – самая распространенная перестройка локуса генов IGH/14q32 (15-20% случаев ММ)[7].  Миеломные клетки с t(11;14)(q13;q32) имеют низкий индекс пролиферации (это цифровое значение степени активности опухолевой прогрессии) и морфологически характеризуются как мелкие зрелые лимфоплазмоцитоидные клетки, экспрессирующие CD20 более чем в 60% случаев.  В результате реципрокной транслокации происходит попадание протоонкогена CCND1 (PRAD1, BCL1) под влияние энхансера на дериватной хромосоме 14, что приводит к гиперэкспрессии белка CCND1, играющего ключевую роль в переходе клеток из фазы G1 в S — фазу цикла. Нормальные В-клетки экспрессируют циклины D2 и D3, но не циклин D1. Экспрессия или гиперэкспрессия CCND1 способствуют утрате клетками возможности контролировать клеточный цикл, что приводит к нерегулируемому клеточному росту, тем самым, потенцируя канцерогенез. У больных ММ с t(11;14)(q13;q32), наблюдавшихся в клинике Mayo (в период с 1990 по 2001 гг.) и получавших ВДХТ, не было выявлено различий в ОВ или времени до прогрессирования по сравнению с пациентами без данной аномалии (ОВ 36,6 месяцев против 34,8 месяцев и ВБП 15,3 месяцев против 20,1 месяца, соответственно) [8] .  Однако, у пациентов с t(11;14)(q13;q32) в рецидиве чаще диагностируют экстрамедуллярные очаги поражения, и отмечается плохой ответ на терапию, если экстрамедуллярная плазмоцитома была выявлена в дебюте ММ.

Транслокация t(14;16)(q32;q23)

Транслокация t(14;16)(q32;q23) встречается в 3-5% случаев ММ; в неё вовлечены локусы генов IGH/14q32 и c-MAF (с-musculoaponeurotic fibrosarcoma)/16q23 . При этой транслокации происходит нарушение регуляции протоонкогена c-MAF – транскрипционного фактора, который активирует экспрессию огромного числа генов, включая CCND2, путем прямого связывания с их промоторами. Данные литературы о прогностическом значении t(14;16)(q32;q23) различаются. Так, в некоторых исследованиях сообщалось, что t(14;16)(q32;q23) оказывает негативное влияние на течение заболевания  [9]. Однако в исследовании Avet-Loiseau H. c соавторами при ретроспективном анализе эффективности лечения более 1000 пациентов с ММ, среди которых у 32 была обнаружена t(14;16)(q32;q23), не было получено различий в выживаемости среди больных с наличием или отсутствием транслокации. Таким образом, не было доказано её независимое прогностическое значение.

Количественные нарушения кариотипа

Согласно многочисленным исследованиям, количество хромосом в кариотипе является важным прогностическим фактором для больных ММ. В целом, потеря генетического материала (гиподиплоидия) при всех злокачественных новообразованиях является маркером плохого прогноза, в то время как появление дополнительных хромосом многими исследователями относится к прогностически благоприятным признакам. Гипердиплоидный кариотип выявляется примерно в 50% и чаще всего дополнительными являются хромосомы 3, 5, 7, 9, 11, 15, 19 и/или 21 [10]. Механизм, лежащий в основе возникновения гипердиплоидии при ММ до конца не изучен, однако существует гипотеза, основанная на результатах исследований гипердиплоидии при хроническом лимфобластном лейкозе и заключающаяся в том, что множественное увеличение числа хромосом происходит в результате одного катастрофического митотического события — хромотрипсиса, а не за счет последовательного прироста количества хромосом с течением времени. Вероятно, при ММ происходит то же самое. Миеломные клетки с гипердиплоидным набором хромосом характеризуются биологической гетерогенностью: у одних пациентов отмечается высокий уровень экспрессии генов, связанных с пролиферацией, у других — аберрантная экспрессия генов, участвующих в сигнальном пути NF-κB, а также экспрессия HGF и IL-6 в равных пропорциях [11]. Примерно у 15% пациентов гипердиплоидия может сочетаться с одной из транслокаций с вовлечением локуса генов IGH/14q32. Стоит отметить, что в этих случаях гипердиплоидия может предшествовать появлению первичных t(14q32)/IgH в опухолевых клетках, что было показано в исследованиях с использованием секвенирования ДНК единичных клеток.

Вторичные цитогенетические аномалии.

Моносомия или делеция хромосомы 13

Вторичные цитогенетические аномалии включают хромосомные транслокации (MYC), дупликации, делеции, точечные мутации локусов генов. Моносомия 13 хромосомы и делеция 13q — наиболее частые вторичные цитогенетические аномалии при ММ, выявляемые у 35-40% и 6-10% соответственно.  Ранние исследования предполагали, что моносомия 13 хромосомы  или делеция 13q являлись плохим прогностическим признаком[12]. Но более свежие данные показывают, что  у пациентов, получавших терапию бортезомибом  и/или леналидомидом,  данная аномалия не влияла на прогноз заболевания [13]. Другие отклонения обычно наблюдаемые в MM включают del 1p, gain 1q, del 17p и моносомия 17 хромосомы.

Аномалии 1 хромосомы

Аномалии 1 хромосомы входят в число самых частых хромосомных изменений при ММ. Короткое плечо чаще всего ассоциируется с делециями, а длинное с амплификациями. Амплификация 1q21 и делеция 1р увеличивает риск прогрессирования ММ. Также частота амплификаций выше у пациентов с рецидивами, чем у впервые диагностированных пациентов.

По данным разных авторов частота встречаемости амплификации 1q21 (amp1q21) варьирует в пределах 21-40% при впервые диагностированной ММ, в прогрессии заболевания частота выявления амплификации возрастает до 70% [14]. В регионе 1q21 находится большое количество генов, однако наиболее вероятным кандидатным геном, участвующим в патогенезе ММ, является ген CKS1B (CDC28 protein kinase regulatory subunit 1B). Белок СKS1B относится к группе малых протеинов (9-18 kDa), которые взаимодействуют с циклин-зависимыми киназами, играющими важную роль в регуляции клеточного цикла. CKS1B взаимодействует с циклин-зависимым комплексом p27kip1-Cdk/cyclin, который индуцирует формирование убиквитин-зависимого комплекса p27kip1-SCF.  В результате этого взаимодействия происходит деградации (убиквитин-зависимый протеолиз) p27Kip1, что приводит к остановке клетки в стадии G1/S, нарушая тем самым клеточный цикл. Деградация p27Kip1 является важным шагом в развитии опухолевого процесса, так как в норме p27Kip1 является тумор-супрессором. Увеличение копий 1q21 приводит к гиперэкспрессии гена CKS1B.  По данным литературы, гиперэкспрессия гена CKS1B ассоциируется с плохим прогнозом при различных онкологических заболеваниях, в том числе и при ММ[15].

Делеция 17p13

С точки зрения прогноза,  учитывая сопутствующее агрессивное клиническое течение, плохую общую выживаемость и развитие экстрамедуллярных поражений одной из наиболее значимых хромосомных аномалий является делеция 17p13 (локус гена-супрессора опухоли p53). Частота встречаемости делеции локуса гена 17р13/TP53 (del17p13/TP53) у первичных больных ММ составляет 7-13%, в то время как на поздних стадиях развития болезни (стадии плазмоклеточного лейкоза) и при агрессивном её течении может достигать  70%.  Данная аномалия приводит к потере гетерозиготности TP53 и считается признаком высокого риска при ММ. Ген TP53 кодирует ядерный белок, модулирующий экспрессию генов, отвечающих за репарацию ДНК, а также клеточную смерть посредством апоптоза в ответ на повреждение ДНК. Повреждения ДНК могут возникать спонтанно в процессе клеточной пролиферации либо провоцироваться различными внешними воздействиями, такими как интенсивная инсоляция, влияние свободных радикалов и ряда химических веществ. В ответ на повреждения ДНК, гипоксию, тепловой шок стимулируется синтез белка, кодируемого TP53, что, в свою очередь, активирует  продукцию ряда белков (р21, GADD45, Bax, PUMA, Noxa, TSP1 и maspin), участвующих в задержке роста и деления клетки до полного восстановления структуры ДНК. Утрата ТР53 приводит к агрессивному течению опухоли и снижению чувствительности к терапии [16]. К нарушению функции TP53 может приводить как делеция локуса, где расположен этот ген, так и мутация самого гена или гиперэкспрессия наиболее важных отрицательных регуляторов ТР53, таких как MDM2 (murine double minute 2) и MDM4 (murine double minute 4). Del17p13/TP53 при ММ ассоциируется с крайне низкими показателями ОВ и частотой достижения полных ремиссий. Более того, del17p13/TP53 связана с резистентностью к химиотерапии и ранним возникновением экстрамедуллярных очагов[17].

Заключение

Стратификация пациентов по различным группам риска на основе хромосомных маркеров используется некоторыми центрами для прогнозирования, выбора и определения последовательности терапевтических подходов. По мнению членов группы NCCN по множественной миеломе для прогностической оценки плазматические клетки должны быть проверены на наличие del13, del17p13, t(4; 14), t(11; 14), t(14; 16), t(14:20), амплификацию 1q21 и делецию 1p. Эта информация полезна для определения биологического подтипа и для прогностических рекомендаций, а также для проведения клинических испытаний [18].

Список литературы

1. DeVita Cancer 11th edition 2019
2. Walker, B. A. APOBEC family mutational signatures are associated with poor prognosis translocations in multiple myeloma / Nature Commun. – 2015.
3. Fonseca, R. International Myeloma Working Group. International Myeloma Working Group molecular classification of multiple myeloma: spot light review / Leukemia. – 2009.
4. In multiple myeloma, t(4;14)(p16;q32) is an adverse prognostic factor irrespective of FGFR3 expression
5. MMSET: Role and Therapeutic Opportunities in Multiple Myeloma 2014
6. Keats, J. J. In multiple myeloma, t(4;14)(p16;q32) is an adverse prognostic factor irrespective of FGFR3 expression / J. J. Keats, T. Reiman, C. A. Maxwell, B. J. Taylor, L. M. Larratt, M. J. Mant, A. R. Belch, L. M. Pilarski // Blood. – 2003
7. Walker, B. A. APOBEC family mutational signatures are associated with poor prognosis translocations in multiple myeloma – 2015.
8. Gertz, M. A. Clinical implications of t(11;14)(q13;q32), t(4;14)(p16.3;q32), and — 17p13 in myeloma patients treated with high-dose therapy / M. A. Gertz, M. Q. Lacy // Blood. – 2005.
9. Narita, T. T(14;16) — positive multiple myeloma shows negativity for CD56 expression and unfavorable outcome even in the era of novel drugs
10. Kumar, S. Trisomies in multiple myeloma: impact on survival in patients with high-risk cytogenetics / Blood. – 2012
11. Chng, W. J. Molecular dissection of hyperdiploid multiple myeloma by gene expression profiling / Cancer Res. – 2007.
12. Fonseca, R. Deletions of chromosome 13 in multiple myeloma identified byinterphase FISH usually denote large deletions of the q arm or monosomy / R. Fonseca, M. M. Oken, D. Harrington, R. J. Bailey, S. A. Van Wier, K. J. Henderson, N. E. Kay, B. Van Ness, P. R. Greipp, G. W. Dewald // Leukemia. – 2001.
13. Jagannath, S. Bortezomib appears to overcome the poor prognosis con- ferred by chromosome 13 deletion in phase 2 and 3 trials / S. Jagannath, P. G. Richardson, P. Sonneveld, M. W. Schuster, D. Irwin, E. A. Stadtmauer, T. Facon, J. L. Harousseau, J. M. Cowan, K. С. Anderson // Leukemia. – 2007
14. An, G. Chromosome 1q21 gains confer inferior outcomes in multiple myeloma treated with bortezomib but copy number variation and percentage of plasma cells involved have no prognostic value / G. An, Y. Xu, L. Shi, S. Zhong, S. Deng, Z. Xie, W. Sui, F. Zhan, L. Qiu // Haematologica. – 2014.
15. Bahmanyar, M. Genomic aberrations in anaplastic multiple myeloma: High frequency of 1q21 (CKS1B) amplifications / M. Bahmanyar, X. Qi, H. Chang // Leukemia Res. – 2013.
16. Lodé, L. Mutations in TP53 are exclusively associated with del(17p) in multiple myeloma / Haematologica. – 2010
17. Boyd, K. D. NCRI Haematology Oncology Studies Group. The clinical impact and molecular biology of del(17p) in multiple myeloma treated with conventional or thalidomide-based therapy / Genes Chromosomes Cancer. – 2011
18. NCCN Guidelines Version 3.2021 Multiple Myeloma