Estudi de nous biomarcadors en pacients amb leucèmia pediàtrica d’alt risc

Programa de Doctorat en Medicina i Recerca Translacional / Tesi realitzada a l'Hospital Sant Joan de Déu

[cat] La supervivència dels pacients pediàtrics amb leucèmia aguda ha millorat notablement en les últimes dècades gràcies a les millores en el tractament i a la millor estratificació dels pacients en grups de risc al diagnòstic i durant el seguiment. Tot i així, hi ha alguns subtipus de leucèmia amb major risc de recidiva, com les leucèmies de llinatge mieloide i els pacients que presenten reordenaments del gen KMT2A, entre altres. En aquests pacients d’alt risc és prioritària la cerca de noves teràpies més precises, eficients i segures per tal de millorar la seva supervivència i disminuir els efectes secundaris. Algunes variables clíniques i biològiques, com les aberracions genètiques al diagnòstic i els nivells de malaltia residual mesurable, són biomarcadors potents per a predir el pronòstic de la leucèmia pediàtrica. Les vies d’immaduresa o stemness regulades per NOTCH, WNT/β- catenina, HOX i FLT3, entre altres, solen trobar-se alterades en pacients amb leucèmia i la seva activació s’ha relacionat amb un pitjor pronòstic en pacients adults i pediàtrics. Recentment, s’ha proposat un model per a identificar els pacients pediàtrics amb leucèmia mieloide aguda d’alt risc, que integra les anomalies genètiques, la identitat transcripcional, així com el grau de stemness, mesurat pel pediatric leukemic stem cell (pLSC6) score. Tot i així, encara es desconeix el paper de l’epigenètica, i en particular dels microRNAs, en el pronòstic d’aquests pacients. D’altra banda, els reordenaments del gen KMT2A són diversos i amb freqüència complexes i, en conseqüència, el seu diagnòstic i identificació complerta poden requerir l’aplicació de metodologies complexes i costoses. A més, el pronòstic dels pacients amb reordenaments del gen KMT2A varia segons l’edat del pacient, el llinatge i el partner. LA hipòtesi de l’estudi de marcadors genètics i epigenètics (microRNAs) implicats en l’auto-renovació de les cèl·lules mare hematopoètiques o vies d’immaduresa en leucèmies pediàtriques d’alt risc permetrà la identificació de nous biomarcadors diagnòstics i pronòstics, que podrien aportar un valor afegit respecte els actualment utilitzats com la genètica i els nivells de malaltia residual mesurable. L’objectiu global del treball de tesi és estudiar l’expressió de marcadors genètics i microRNAs com a reguladors epigenètics, en pacients pediàtrics amb diferents subtipus de leucèmia aguda, per tal d’identificar possibles biomarcadors diagnòstics i/o pronòstics. Aquesta tesi està dividida en dos treballs amb la següent metodologia: 1) anàlisi de l’expressió de 89 microRNAs seleccionats per la seva rellevància en la leucèmia pediàtrica i/o la seva relació amb vies de stemness, mitjançant PCR quantitativa en 110 pacients pediàtrics diagnosticats de leucèmia aguda de l’any 2000 al 2020. Els resultats d’aquest estudi es van validar en una sèrie independent no esbiaixada amb dades de 447 pacients pediàtrics diagnosticats de leucèmia mieloide aguda d’un repositori públic; 2) anàlisi de l’expressió de l’RNA missatger dels gens PPPIR-27, CCL23, SCUBE1, PHACTR3 i NRG4 mitjançant PCR quantitativa en 57 pacients pediàtrics diagnosticats de leucèmia aguda i 10 controls pediàtrics amb patologia no neoplàsica. Hem identificat una firma de 24 microRNAs relacionada amb el grau de stemness, capaç de distingir el pronòstic dels pacients pediàtrics amb leucèmia mieloide aguda i hem validat aquests resultats en una cohort independent de pacients utilitzant dades d’un repositori públic. La firma de 24 microRNAs s’associa de manera significativa amb el pLSC6 score i la genètica subjacent dels pacients. Tanmateix, la combinació dels factors pronòstics clàssics (malaltia residual mesurable i genètica), el pLSC6 score i la firma de 24 microRNAs, té una capacitat predictiva per predir la supervivència global i la supervivència lliure d’esdeveniment major que cada una de les variables de manera individual. D’altra banda, hem observat que els gens PPP1R27, CCL23, SCUBE1, PHACTR3 i NRG4 es troben significativament sobreexpressats en pacients amb leucèmia mieloide aguda respecte els pacients amb leucèmia limfoblàstica aguda. A més, els pacients amb leucèmia de llinatge mieloide i reordenaments de KMT2A presenten major expressió d’aquests gens. Els nostres resultats preliminars suggereixen, dins d’aquest grup de pacients d’alt risc, una associació entre l’absència d’expressió del gen PHACTR3 i una millor supervivència, tot i que la sèrie és limitada i és necessària la confirmació d’aquest resultat en sèries més àmplies. Conclusions: La nostra firma de 24 microRNAs proporciona dades epigenètiques a integrar conjuntament amb les dades genètiques, la malaltia residual mesurable i el pLSC6 score, per a refinar l’estratificació en grups de risc dels pacients pediàtrics amb leucèmia mieloide aguda. L’expressió dels gens PPP1R27, CCL23, SCUBE1, PHACTR3 i NRG4 s’associa als reordenaments de KMT2A en pacients pediàtrics amb leucèmia mieloide aguda.

[eng] The survival of pediatric patients with acute leukemia has significantly improved; however, some subtypes, such as acute myeloid leukemia (AML) and patients with KMT2A gene rearrangements (KMT2A+) have higher risk of relapse. Clinical and biological variables like genetic aberrations and the levels of measurable residual disease (MRD) are the most powerful biomarkers to predict their outcome. Recently, a model integrating the genetics, transcriptional identity, and leukemia stemness measured as leukemic stem cell score (pLSC6) has been proposed to identify high-risk AML pediatric patients. However, the role of epigenetics, particularly microRNAs, in the prognosis of these patients is still unknown. On the other hand, KMT2A+ are diverse and complex, and as a result, their diagnosis and complete identification may require complex and costly methodologies. The aim of this project is to study the expression of genetic markers and microRNAs as epigenetic regulators in pediatric patients with different subtypes of acute leukemia, in order to identify possible diagnostic and/or prognostic biomarkers. We identified a 24-miRNA signature capable of distinguishing pediatric AML patients with excellent or poor outcomes. We validated these results in an independent cohort using public repository-based data. The 24-miRNA signature was significantly associated with the leukemic stemness scores and the underlying genetics of patients. Notably, the combination of classical prognostic factors (MRD and genetics), the pLSC6 score and the 24-miRNA signature had a higher capacity to predict the overall and event-free survival than each variable individually. We have observed that the genes PPP1R27, CCL23, SCUBE1, PHACTR3, and NRG4 are significantly overexpressed in patients with AML compared to patients with acute lymphoblastic leukemia. Additionally, patients with AML and KMT2A+ show higher expression of these genes. Our preliminary results suggest, within this high-risk patient group, an association between the absence of PHACTR3 gene expression and better survival, although the series is limited and confirmation of this result in larger series is necessary. In conclusion, our 24-miRNA signature provides epigenetic data to integrate into genetics, MRD and pLSC6 to refine risk stratification in pediatric AML. The expression of genes PPP1R27, CCL23, SCUBE1, PHACTR3, and NRG4 is associated with KMT2A+ in pediatric AML patients.