CC BY
180
ТОМ 1
НОМЕР 4
ОКТЯБРЬ - ДЕКАБРЬ 2008
КЛИНИЧЕСКАЯ
OI II/ Ґ—N БИОЛОГИЯ ГЕМОБЛАСТОЗОВ
Н КиГЕМАТОЛОГИЯ
Nucleophosmin mutations in acute leukemia
Мутации гена нуклеофозмина при острых лейкозах
И. А. Демидова
РЕФЕРАТ
I. A. Demidova SUMMARY
Investigation of molecular basis of acute myeloid leukemia (AML) provided a lot of information about heterogenic nature of this entity. Mutations of nucleophosmin gene (NPM1) were discovered in 50-60% of cases of AML with normal karyotype and in 25-30% of all AML cases. Molecular biology research revealed special functions of NPM1 as transport protein, working also as regulator of p53 function. Clinical studies showed favorable prognosis in AML with a normal karyotype and NPM1 mutations. According to recent data, nucleophosmin status may influence the therapeutic decision in de novo acute myeloid leukemia with normal karyotype and provide new approach to the classification of AML.
Keywords:
acute myeloid leukemia, nucleophosmin, mutations.
Russian Research Center for Hematology, Moscow
Изучение молекулярно-генетических основ лейкемогенеза привело к пониманию того, что острые миелоидные лейкозы (ОМЛ) представляют собой весьма гетерогенную группу заболеваний. Молекулярные исследования обнаружили необычайно частую встречаемость мутаций гена нуклеофозмина (NPM1) в группе ОМЛ с нормальным кариотипом (50-60%), что составляет 25-30% всех ОМЛ. Было показано, что нукпео-фозмин является одним из транспортных протеинов, а также участвует в регуляции р53. Клинические исследования, направленные на изучение влияния мутаций нуклеофозмина на результаты терапии, выявили, что частота достижения полных ремиссии после проведения индукции выше у пациентов с ОМЛ с мутациями NPM1. Результаты опубликованных в последние годы многочисленных исследований позволяют выделить ОМЛ, несущие мутации гена нуклеофозмина, в отдельную группу, рассматриваемую ВОЗ в качестве определенного подтипа ОМЛ в новой классификации.
Ключевые слова
острый миелобластный лейкоз, нукпеофозмин, мутации.
Контакты: [email protected]
Принято в печать: 12 ноября 2008 г.
ВВЕДЕНИЕ
Изучение молекулярно-генетических основ лейкемогенеза привело к пониманию того, что острые миелоидные лейкозы (ОМЛ) представляют собой весьма гетерогенную группу заболеваний. Наиболее частыми генетическими аномалиями при ОМЛ являются устойчивые хромосомные транслокации, такие как t(8;21), t( 15; 17), inv( 16), выявляющиеся в 30—40% случаев заболевания.13 Около 15% впервые диагностированных ОМЛ несут случайные аберрации, и примерно в 40% случаев при стандартном цитогенетическом исследовании нарушений кариотипа не определяется.1Д4 Последняя группа наиболее разнородная как с точки зрения клинических проявлений, так и по своим биологическим характеристикам. Тщательный молекулярный анализ ОМЛ с нормальным кариотипом в 15—20% случаев позволил выявить мутации генов, кодирующих факторы транскрипции {СЕВРА, АМЫ ), в
25—30% — рецепторы тирозинкиназ (FLT3, с-KJT), однако наиболее частыми нарушениями оказались мутации гена нуклеофозмина (NPM1)P8 Подобные аберрации обнаруживаются примерно в 50—60% случаев ОМЛ с нормальным кариотипом9 и, таким образом, на настоящий момент представляют собой наиболее часто встречающиеся генетические аномалии при ОМЛ (около 30 % всех случаев). В связи с этим изучение роли гена NPM1 в лейкемогенезе представляет особый интерес.
СТРУКТУРА ГЕНА НУКЛЕОФОЗМИНА (NPM1) И КОДИРУЕМОГО ПРОТЕИНА
Ген нуклеофозмина (NPM1, В23 или N038) располагается на хромосоме 5 в локусе 5q35.10 Ген состоит из 12 функциональных доменов и кодирует 3 изоформы протеина (В23.1, В23.2, В23.3). Наиболее частой изоформой является первый тип белка (В23.1), состоящий из 294 аминокислот и экспрессирующийся практически во всех тканях.11
ГНЦ РАМН, Москва
297
И. А. Демидова
1 2 3 4
________у
"V
5 6 7 8 9 10 11 12
Транскрипция и трансляция протеина В23.1
NES MB Ac NLS Ac NLS NoLS
ПИ П~Г~П1 ■
Олигоимеризация Связывание гистонов Связывание ДНК и РНК
Рис. 1. Структура и функциональные домены гена NPM1 и белка В23.1: NES (nuclear export signal) — последовательность, отвечающая за экспорт протеина из ядра; NLS (nuclear localization signal) — последовательность, отвечающая за внутриядерную локализацию протеина; MB (metal binding) — последовательность, обладающая способностью к связыванию металлов и образованию комплексов с другими протеинами; Ac (acidic stretches) — кислотосодержащие участки, обеспечивающие связь с гистонами; NoLS (nuclear localization signals) — последовательность, присущая только изоформе В23.1 и обеспечивающая дополнительную способность к внутриядерной локализации
В23.1 представляет все активные регионы протеина.12 Гидрофобный N-конец отвечает за образование комплексов с такими же молекулами нуклеофозмина (олигомеризация) и определяет активность белка как шаперона (шапероны — семейство протеинов, отвечающих за правильную компоновку белковых комплексов). Срединная часть протеина способна связываться с белками-гистонами, являющимися важнейшей структурной частью хроматина.13 Нуклеофоз-мин участвует в образовании комплексов между гистонами и нуклеосомами, способствует их ацетилированию и влияет таким образом на регуляцию экспрессии генов. Гидрофильный С-конец обладает способностью образовывать связи с нуклеиновыми кислотами: РНК и ДНК. При изучении особенностей структуры белка выявляется несколько типичных последовательностей, определяющих формирование сигналов, которые отвечают за экспорт белка из ядра (nuclear export signals — NES) и внутриядерную локализацию (nuclear localization signals — NLS) (рис. 1). Кроме того, обнаруживается несколько последовательностей, отвечающих за фосфорилирование и образующих прочную связь с центромерами хромосом. В целом нормальное функционирование этих структур приводит к практически обязательной внутрия-дрышковой локализации самой распространенной изоформы нуклеофозмина — В23.1.11,14 Поданным иммуногистохими-ческих исследований, в 95 % клеток этот белок определяется в ядре в виде комплексов-олигомеров. Лишь незначительная часть белка, осуществляющая транспортные функции, обнаруживается в цитоплазме.11
Вторая изоформа В23.2 отличается от первой отсутствием 35 последних аминокислот на С-конце и выявляет-
ся в клетках в крайне малом количестве. Свойства третьей изоформы В23.3, состоящей из 259 аминокислот, изучены плохо.
ФУНКЦИИ БЕЛКА NPM1
Нуклеофозмин является многофункциональным протеином (рис. 2).15 В первую очередь, этот белок играет ведущую роль в образовании рибосомных комплексов. Основной функцией этого протеина является транспорт белковых компонентов рибосом из ядра в цитоплазму.16 Свойства белка как шаперона указывают на его роль в осуществлении правильной компоновки белковых составляющих при создании рибосомных комплексов. Кроме того, важными функциями нуклеофозмина являются его способность к связыванию нуклеиновых кислот, осуществление процессинга (сборки) молекул пре-РНК и активность его в качестве фермента, расщепляющего РНК.1719 С помощью этих механизмов нуклеофозмин действует как регулятор трансляции белков, влияя таким образом на процессы пролиферации и дифференцировки клеток.
Нуклеофозмин также участвует в поддержании генетической стабильности клетки, контролируя восстановление целостности ДНК и дупликацию центромер хромосом во время митоза. По данным S. Grisendi и A. S. Budhu, блокирование функций NPM1 приводит к неконтролируемой гиперамплификации центромер, что, в свою очередь, ведет к высокому риску опухолевой трансформации клеток.20,21
Кроме того, нуклеофозмин взаимодействует с генами р53 и ARF, одними из основных регуляторов клеточной
Рис. 2. Функции нормального белка нуклеофозмина. Схематично представлены локализация белка, его перемещения внутри клетки и взаимодействие с клеточными структурами и белками-партнерами
298
Клиническая онкогематология
Нуклеофозмин при острых лейкозах
пролиферации и апоптоза.22,23 Функциональная связь между NPM1 ир53 осуществляется опосредованно, через связывание нуклеофозмина с комплексом Hdm2/Mdm2, активируемым в результате стрессовой ситуации, которая возникает при разрушении нуклеол.24 В результате связывания этого комплекса происходит активация р53 и повышение способности клеток к восстановлению структуры ДНК или, при ее невозможности, к апоптозу. Подобный клеточный стрес возникает при воздействии ультрафиолетового излучения или лекарственных препаратов, ведущих к нарушению процессинга рибосомной РНК.25
Значение взаимодействия NPM1 и ARF пока до конца неясно. Известно, что оба белка в норме находятся внутри нуклеол в составе сложного мультипротеинового комплекса.26 Возникающая взаимная стабилизация протеинов и образование их соединения с Hdm2/Mdm2 удерживают этот комплекс внутри нуклеол, препятствуя тем самым активации р53. Возникающая в результате клеточного стресса дезинтеграция протеинов ведет к образованию комплексов NPM1 — Hdm2/Mdm2 и ARF—Hdm2/Mdm2, которые способны в значительной степени активировать р53 как каждый по отдельности, так и совместно.27
Нуклеофозмин — один из наиболее высоко экспрессируемых фосфопротеинов и определяется практически во всех тканях.15 Несмотря на то что большая часть молекул белка выявляется в нуклеолах, его роль в осуществлении процессов, происходящих в нуклеоплазме и цитоплазме, весьма значительна. Нарушение транспортных функций протеина в результате генетических аберраций, по-видимому, является одним из важных механизмов опухолевой трансформации. Одним из доказательств этого служит аномальное распределение нуклеофозмина в лейкозных и лимфомных клетках при гемобластозах, несущих хромосомные нарушения с участием NPM1.
Нуклеофозмин — белок, осуществляющий транспортные функции между ядром и цитоплазмой. Кроме участия в формировании рибосомного комплекса, протеин связывается с центромерами, обеспечивая регуляцию дупликации хромосом во время митоза. Кроме того, NPM1 участвует в образовании комплексов с белками — регуляторами апоптоза (р53, р 19ARF и Hdm2/Mdm2).
ХАРАКТЕРИСТИКА ГЕНЕТИЧЕСКИХ АБЕРРАЦИЙ, ВОВЛЕКАЮЩИХ ГЕН NPM1
Известно несколько устойчивых транслокаций, вовлекающих ген NPM1 при различных гемобластозах. К ним относятся транслокация t(2;5) при CD30+ анаплазированной Т-клеточной лимфоме, t(3;5), выявляющаяся в редких случаях миелодиспластического синдрома (МДС) и ОМЛ, и крайне редкая транслокация t(5;17) при остром промиело-цитарном лейкозе (ОПЛ).28 30
Во всех случаях выявляется нарушение нормальной вну-триядрышковой локализации нуклеофозмина. При анаплазированной Т-клеточной лимфоме с t(2;5) и МДС/ОМЛ с t(3;5) белок имеется в большом количестве как в цитоплазме, так и в ядре. Последнее, скорее всего, обусловлено способностью химерных протеинов связываться с нормальным нуклеофозмином, экспрессирующимся с гена, расположенного на неизмененной хромосоме 5, и участвовать в его транспортной функции.31 Роль нуклеофозмина как составляющая химерных протеинов в лейкемогенезе до конца неясна. Наиболее вероятным кажется его значение как активатора второй части химерного протеина (ALK — при лимфоме, MLF1 — при ОМЛ/МДС). Известно, что ALK является мощной тирозинкиназой, поэтому активация это-
го фермента за счет образования димеров из двух химерных протеинов ALK-MLF1 за счет способности нуклеофозмина к формированию белковых комплексов может быть вполне достаточной для возникновения бесконтрольной пролиферации клеток.31,32 MLF1 в норме не экспрессируется в гемопоэтических клетках. Образование химерного онкогена NPM-MLF1 при МДС и ОМЛ ведет к высокой экспрессии белка NPM-MLF1 за счет мощного сигнала с промотора нуклеофозмина.33 Было показано, что химерный протеин NPM-MLF1 в культуре блокирует дифференцировку эритроидных предшественников в ответ на эритропоэтин.34 В связи с этим интересным фактом является то, что большинство случаев ОМЛ с t(3;5) относится к Мб по классификации FAB. Кроме того, способность NPM-MLF1 перемещаться из ядра в цитоплазму и обратно в результате образования димеров с нормальным NPM1, так же как и уменьшение количества нормального нуклеофозмина, может играть роль в нарушении дифференцировки клеток.31
Случаи ОПЛ с транслокацией t(5;17) крайне редки. По данным J. L. Hummel и D. Grimwade, при исследовании двух случаев ОПЛ с t(5;17) была выявлена необычная диффузная внутриядерная локализация как химерного протеина NPM-RARA, так и нормального NPM1.35,36 Возможно, повреждение нормального функционирования NPM1 в результате образования гетеродимеров с химерным протеином NPM-RARA играет определенную роль в лейкемогенезе. Однако основное значение, несомненно, имеет нарушение нормального пути дифференцировки клеток за счет вовлечения в транслокацию гена рецептора ретиноевой кислоты a (RARA). Следует отметить, что ОПЛ с t(5; 17) хорошо отвечает на дифференцирующую терапию полностью трансретиноевой кислотой.
Мутации гена NPM1 при ОМЛ с нормальным кариотипом были обнаружены в конце 1999 г. группой итальянских исследователей под руководством В. Falini.37 Этой группой, занимавшейся в течение ряда лет изучением участия нуклеофозмина в различных транслокациях, был разработан им-мунохимический тест для определения типа локализации NPM в лейкозных клетках. Таким образом, была выявлена достаточно частая цитоплазматическая локализация протеина. При этом никаких цитогенетических аберраций в клетках не обнаруживалось. Более того, аномальное расположение нуклеофозмина выявлялось исключительно при ОМЛ, не несущих основных устойчивых хромосомных транслокаций t( 15; 17), t(8;21), inv(16). Проведенное секвенирование гена NPM1 показало мутации в экзоне 12.
В результате направленного изучения типов мутаций оказалось, что подавляющее большинство генетических нарушений происходит именно в экзоне 12 гена нуклеофозмина. В литературе описываются лишь два случая мутаций в экзонах 9 и 11 ARM/.38,39 Более 75% нарушений относятся к так называемой мутации А: дупликации тетрануклеотида TCTG в позиции 956—959 (ссылка в GenBank NM_002520). Около 10% случаев приходятся на мутацию типа В (вставка тетрануклеотида CATG в ту же позицию) и 5% — на мутацию типа D (вставка CCTG там же). Остальные виды мутаций (от С до I) представляют собой единичные случаи. Все виды нарушений происходят в зоне, кодирующей С-конец протеина, либо повреждая мотив NoLS, отвечающий за внутриядерную локализацию нуклеофозмина, либо формируя дополнительный мотив NES, способствующий экспорту белка из ядра. Таким образом, аномальная локализация мутантного протеина в цитоплазме вполне объяснима.
Следует отметить, что мутации гена NPM1 встречаются почти исключительно при ОМЛ. Единичные случаи мутаций были обнаружены при хронических миелопролиферативных
www .medprint.ru
299
И. А. Демидова
заболеваниях (5 из 200 случаев, около 2,5%).39 Интересно, что все 5 случаев представляли собой хронический миеломо-ноцитарный лейкоз, из них 4 в течение 1 года прогрессировали в ОМЛ. Y. Zhang и соавт. провели исследование мутационного статуса NPM1 при МДС и выявили мутации гена нуклеофозмина у 2 (5,2%) из 38 обследованных больных.40 Исследование, проведенное С. Tiede и соавт., позволило доказать, что встречаемость мутаций NPM1 при вторичных лейкозах достаточно редка (около 2%).41 Таким образом, мутации NPM1 характерны для первичных ОМЛ без устойчивых хромосомных транслокаций.
По данным разных исследователей, мутации гена нуклеофозмина редко встречаются при ОМЛ у детей — от 2 до 6,5% всех случаев, что составляет от 9 до 26% случаев ОМЛ с нормальным кариотипом.42,43 В то же время у взрослых больных частота встречаемости мутаций NPM1 составляет от 25 до 35 % всех случаев, т. е. 45—65 % случаев ОМЛ с нормальным кариотипом.9,Э1,44,45 Следует также отметить, что у детей и молодых взрослых, как правило, встречаются редкие типы мутаций (не-А и не-В). Возможно, эти данные отражают различия в молекулярных механизмах лейкемоге-неза у взрослых и детей.
РОЛЬ МУТАНТНОГО НУКЛЕОФОЗМИНА В ЛЕЙКЕМОГЕНЕЗЕ
Ген NPM1 принадлежит к недавно выделенной новой категории генов, способных функционировать как онкогены или как опухолевые супрессоры в зависимости от уровня экспрессии, дозы гена, внутриклеточной локализации протеина и белков-партнеров.46 С одной стороны, нуклеофозмин вовлечен в процессы потенцирования клеточной пролиферации, его экспрессия возрастает при стимуляции митоге-нами; с другой стороны, взаимодействие его с нормальными партнерами, такими как ARF, способствует подавлению роста клеток.
Исследования, проведенные на мышиной модели с выключенным NPM1, показали, что нормальное эмбриональное развитие, даже при функционировании одной копии гена на неблокированнойхромосоме, невозможно. Таким образом была доказана роль так называемой дозы гена, зависящей от уровня экспрессии. Добиться рождения жизнеспособного потомства у мышей удалось лишь после выключения гена р53, являвшегося, по-видимому, основной причиной избыточного апоптоза клеток, приводящего к внутриутробной гибели плода. Интересно, что у этих мышей в дальнейшем развивалось заболевание, напоминающее по течению МДС.20
Экспериментальной модели ОМЛ с мутировавшим NPM1 пока не существует. Все исследования в настоящее время проводятся на клетках, полученных от пациентов с ОМЛ.
М. Alcalay и соавт. в работе по изучению типов генной экспрессии выявили значительные различия между ОМЛ без мутаций NPM1 и ОМЛ, несущими эти мутации.47 Оказалось, что в последних случаях выявляется выраженная гиперэкспрессия генов гомеобокса (отвечающих в филогенезе за основные этапы эмбрионального развития, в т. ч. участвующих в пролиферации гемопоэтических клеток), таких как НОХ и TALE. Эти гены, как правило, высоко экспрессируются в клетках-предшественницах гемопоэза, в процессе дифференцировки уровень их экспрессии снижается.48 Высокий уровень экспрессии генов гомеобокса, скорее всего, свидетельствует о высоком пролиферативном потенциале лейкозных клеток при ОМЛ с мутациями NPM1. Подобная картина обнаруживается при острых лейкозах с реаранжировками гена MML. Однако в последних случаях повышение экспрессии генов семейства НОХ связано с непосредствен-
ным связыванием продуктов реаранжировок MML с промоторами НОХ. Ведущую роль в лейкемогенезе играют протеины, образовавшиеся в результате аберраций MML.m При ОМЛ с мутациями NPM1 высокая экспрессия генов гомеобокса, скорее всего, не связана непосредственно с влиянием мутантного белка и отражает высокий пролиферативный потенциал злокачественных клеток. Видимо, основную роль в лейкемогенезе играет нарушение нормальных взаимодействий нуклеофозмина с р53, ARF и другими белками-партнерами.47
Очевидно, определенное значение имеет также возникновение вторичных мутаций на фоне высокой пролиферативной активности клеток и снижения функций опухолевых супрессоров. Наиболее характерным примером вторичных аберраций, ассоциированных с мутировавшим NPM1, являются мутации FLT3. По данным С. Tiede и соавт., FLT3-ITD встречается примерно в 40 % ОМЛ с мутациями NPM, a FLT3-TDK — еще в 15% случаев, т. е. в целом при ОМЛ с мутациями NPM изменения в структуре FLT3 выявляются примерно в 2 раза чаще, чем при ОМЛ.41 Другие, характерные для миелоидных лейкозов аномалии, такие как MLL-PTD, мутации KIT, NRAS, СЕВРА, встречаются при этом виде ОМЛ редко.
Цитогенетически выявляемые хромосомные нарушения различных типов встречаются при ОМЛ с мутировавшим NPM1 примерно в 14% случаев.31,41 Устойчивые хромосомные аберрации, такие как t(8;21), inv(16) крайне редко сопровождаются мутациями NPM1. Следует отметить, что ОПЛ с классической транслокацией t( 15; 17) никогда не несет мутаций нуклеофозмина. В основном выявляются минорные аберрации, характерные для вторичных ОМЛ (трисомии, делеции, инверсии), возможно возникающие в процессе клональной эволюции лейкоза.31 Зачастую эти аномалии выявляются во время рецидива заболевания. При этом все клетки, несущие хромосомные нарушения, имеют характерную для мутировавшего NPM1 цитоплазматическую локализацию нуклеофозмина. Большинство исследователей в настоящее время придерживаются мнения, что ОМЛ с мутациями NPM1 относится к особой, отдельной подгруппе ОМЛ независимо от обнаруживаемых хромосомных аберраций.49
КЛИНИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОМЛ С МУТАЦИЯМИ NPM1
ОМЛ с мутациями нуклеофозмина могут иметь морфологические и цитохимические черты любого подтипа по FAB. Однако наиболее частыми из них являются М4 и М5 ОМЛ. Интересно, что около 90% ОМЛ-М5 с базофилией несут мутации NPM1. Более 95% ОМЛ с мутациями NPM1 не экспрессируют CD34 и CD 133.31,37 Другой типичной чертой этого вида ОМЛ является вовлечение всех линий гемопоэза, кроме лимфоидной. Часто выявляемая мультилинейная дисплазия также характерна для ОМЛ с мутациями NPM1. Выявлено более частое наличие мутаций NPM1 у женщин, хотя в целом ОМЛ чаще встречается у мужчин.41,50,51
Число властных клеток при ОМЛ с мутациями NPM1 обычно выше, чем без мутаций.41 В случае присоединения FLT3-ITD лейкоцитоз в периферической крови за счет властных клеток возрастает еще больше.41,51 Описана корреляция выявления мутаций с экстрамедуллярными поражениями, гиперплазией десен и увеличением периферических лимфоузлов. Возможно, это связано с тем, что данные поражения характерны для ОМЛ М4 и М5, при которых мутации NPM1 встречаются наиболее часто. Количество тромбоцитов при ОМЛ с мутациямиNPM1 выше, чем без мутаций.41,51 Интересно, что при гистологическом исследовании трепано-
300
Клиническая онкогематология
Нуклеофозмин при острых лейкозах
биоптатов часто выявляется не только выраженная дисплазия мегакариоцитов, но и увеличение их числа.
Клинические исследования, направленные на изучение влияния мутаций нуклеофозмина на результаты терапии, показали, что частота достижения полных ремиссий после проведения индукции выше у пациентов с ОМЛ с мутациями NPM1. Однако при тщательном анализе К. Dohner и соавт. обнаружили, что мутационный статус NPM1 не являлся независимым фактором благоприятного прогноза и лучший ответ на химиотерапию достигался лишь у тех пациентов, у которых мутации NPM1 не сопровождались мутациями FLT3. В группе больных, несущих мутации обоих генов, возможность достижения полных ремиссий оказалась самой низкой.51
По результатам 4 крупнейших исследований, проведенных в Европе, было выявлено, что для молодых (до 60 лет) пациентов с мутациями NPM1 возможность 5-летней общей выживаемости составила примерно 60%.41,50 52 Эти данные сравнимы с результатами выживаемости больных ОМЛ из группы благоприятного прогноза, т. е. несущими транслокации, вовлекающие CBF t(8;21), inv(16), или мутации гена СЕВРА. Изучение роли аллогенной трансплантации стволовых гемопоэтических клеток в терапии больных ОМЛ с мутациями NPM1 показало, что у данной группы пациентов трансплантация не приводит к улучшению выживаемости 51.
Роль мутаций нуклеофозмина в достижении хорошего ответа на терапию до конца неясна. Возможно, это связано с потерей нормальной функции NPM1 как белка, защищающего клетки от р53-индуцированного апоптоза в случае клеточного стресса.53 Интересно, что при воздействии да-унорубицина на лейкозные клетки линий К562 и EleLa, не несущих мутаций NPM1, первоначально происходит перемещение молекул нуклеофозмина в цитоплазму, а затем возникает апоптоз.54
Следует отметить, что наличие мутаций гена FLT3 у пациентов ОМЛ, безусловно, определяет неблагоприятный прогноз заболевания независимо от мутационного статуса NPM1.55 Это связано с тем, что индуцируемые кодируемой этим геном FMS-подобной тирозинкиназой мощные антиа-поптотические и пролиферативные сигналы (в основном, через STAT5) позволяют клеткам пережить стресс, вызванный лекарственными воздействиями.56
НЕРЕШЕННЫЕ ВОПРОСЫ
Несмотря на выдающиеся достижения в исследовании функций NPM1 при ОМЛ, вопросов, касающихся роли этого гена в лейкемогенезе, пока намного больше, чем ответов.
До сих пор неясно, в каких клетках возникают мутации NPM1. Выявление признаков мультилинейного поражения и устойчивость мутации в течение эволюции лейкозного клона предполагают возникновение этих повреждений в клетках достаточно высокого уровня в иерархии гемопоэтических предшественников. Об этом же свидетельствуют особенности типа генной экспрессии, сопровождающиеся высоким уровнем экспрессии генов гомеобокса.47 При этом обычное для этого вида ОМЛ отсутствие маркера CD34 на лейкоз-
ных клетках предполагает либо более низкий уровень поражения, либо подавление CD34 каким-либо пока неизвестным нарушением регуляторных путей.47,52
Не до конца понятна непосредственная роль NPM1 в развитии опухолевой трансформации. Уже ясно, что сам по себе мутантный белок не обладает свойствами онкогена и, скорее всего, основное значение имеет потеря нормальных функций нуклеофозмина в регуляции р53 через белок рКЛЛ Возможно, мутации NPM1 играют роль «первого трансформирующего события», согласно популярной в настоящее время теории «двух событий» в лейкемогенезе.9,41 Возникающая способность клеток к усиленной пролиферации в отсутствие адекватного апоптоза приводит к частым вторичным мутациям, ведущим к опухолевой трансформации. ЕІельзя исключить, что с этим связано столь частое выявление мутаций FLT3 при ОМЛ с мутациями нуклеофозмина. Однако при исследовании профилей генной экспрессии, как ни странно, не было обнаружено существенных различий по типу экспрессии при ОМЛ с мутациями только NPM1 или при ОМЛ с мутациями muNPMl, так и Е/ТЗ.41,47
Предметом проводимых в настоящее время исследований является также возможность использования мутировавшего NPM1 в качестве цели для терапевтического воздействия. Изучение трехмерного строения белка мутантного нуклеофозмина предполагает возможность синтеза небольших молекул, способных изменить формирование комплексов между мутантным и нормальным белком. Более того, изменение третичной структуры мутантного протеина, возможно, позволит предотвратить выход нуклеофозмина в цитоплазму и, таким образом, попытаться восстановить его нормальное функционирование.9
Особый интерес также представляет доказанная высокая чувствительность ОМЛ с мутациями NPM1 к химиотерапии, механизм которой пока до конца неясен. Проводятся исследования, направленные как на выявление наиболее эффективных цитостатических препаратов, способных селективно воздействовать на этот вид лейкоза, так и на изучение возможности использования ингибиторов FLT3 в этой группе ОМЛ. Возможно, подавление мутантного FLT3 позволит перевести наиболее неблагоприятный вид ОМЛ с мутациями как NPM1, так и FLT3 в более благоприятный, только с мутациями NPM1.
В заключение хотелось бы отметить, что необходимость исследования молекулярного статуса лейкозных клеток при ОМЛ в настоящее время не вызывает сомнения. В первую очередь, полученные данные могут обсуждаться как факторы, определяющие прогноз заболевания и стратификацию терапии.57 Кроме того, выявляемые молекулярные нарушения могут использоваться в качестве маркеров минимальной остаточной болезни у пациентов с ОМЛ без хромосомных аберраций. В целом результаты опубликованных в последние годы многочисленных исследований позволяют выделить ОМЛ, несущие мутации гена нуклеофозмина, в отдельную группу, рассматриваемую ВОЗ в качестве определенного подтипа ОМЛ в новой классификации.49,58
ЛИТЕРАТУРА
1. Gilliland D. G., Jordan С. Т., Felix С. A. The molecular basis of leukemia. Hematology (ASH Educational Program) 2004: 80-97.
2. Kelly L. M., Gilliland D. G. Genetics of myeloid leukemias. Ann. Rev. Genomics Hum. Genet. 2003; 3: 179-98.
3. Grimwade D., Walker FI., Oliver F. et al. The importance of diagnostic cytogenetics on outcome in
AML: analysis of 1612 patients entered into MRC AML 10 trial: The Medical Research Council Adult and Children’s Leukemia Working Parties. Blood 1998; 92: 2322-33.
4. Marcucci G., Mrozek K, Bloomfeld C. D. Molecular heterogeneity and prognostic biomarkers in adults with acute myeloid leukemia and normal cytogenetics. Curr. Opin. Hematol. 2005; 12: 68-75.
5. Ballinger L., Doner K, Bair E. et al. Use of gene-expression profiling to identify prognostic sub-
classes in adult acute myeloid leukemia. N. Engl. J. Med. 2004; 350: 1605-16.
6. Valk P. J., Verhaak R. G., Beijen M. A. et al. Prognostically useful gene-expression profiles in acute myeloid leukemia. N. Engl. J. Med. 2004; 350: 1617-28.
7. Roamier C., Fenaax Lafage M. et al. New mechanisms of AML 1 gene alteration in hematological malignancies. Leukemia 2003; 17: 9-16.
www.medprint.ru
301
И. А. Демидова
8. Pabst Т., Mueller В. В.. Zhang Р. et al. Dominant-negative mutations of СЕВРА, encoding ССА-AT/enhancer binding protein-alpha (C/EBPalpha), in acute myeloid leukemia. Nat. Genet. 2001; 27: 624-33.
9. Fallal B., Nlcolettl I., Martell M. F., Mecuccl C. Acute myeloid leukemia carrying cytoplasmic/mu-tated nucleophosmin (NPMc+ AML): biologic and clinical features. Blood 2007; 109: 874-85.
10. Chang J. H., OisonM. O. Structure of the gene for rat nuclear protein B23. J. Biol. Chem. 1990; 265: 18227-33.
11. Wang D., Umekawa H., OisonM. O. Expression and subcellular localization of two forms of nucleolar protein B23 in rat tissues and cells. Cell Mol. Biol. Res. 1993; 39: 33-42.
12. FUrigoraril K, Szeberil A., Olson M. O. Mapping the functional domains of nucleolar protein B23. J. Biol. Chem. 2000; 275: 24451-7.
13. Okuwakl M., Matsumoto K., Tsujimoto M., Na-gata K. Function of nucleophosmin/B23, a nuclear acidic protein as a histone chaperone. FEBS Lett. 2001; 506: 272-6.
14. Nlshlmura ).. Ohkubo T., Furulchl ).. Umekawa FI. Tryptophans 286 and 288 in the C-terminal region of protein B23.1 are important for its nucleolar localization. Biosci. Biotechnol. Biochem. 2002; 66: 2239-42.
15. Andersen J. S., Lam Y. W., Leung A. F et al. Nucleolar proteome dynamics. Nature 2005; 433: 77-83.
16. Yu Y., Maggi L. B., Brady S. N. et al. Nuclo-phosmin is essential for ribosomal protein L5 nuclear export. Mol. Cell Biol. 2006; 26: 3798-809.
17. Tarapore Shlnmura N.. Suzuki H. et al. Thr199 phosphorylation targetes nucleophosmin to nuclear speckles and represses pre-mRNA processing. FEBS Lett. 2006; 580: 399-409.
18. WangD. .Baumann A., Szeberil A.. OisonM. O. The nucleic acid binding activity of nuclear protein B23.1 resides in its carboxyl-terminal end. J. Biol. Chem. 1994; 269: 30994-8.
19. Savhur R. S., Olson M. O. Preferential cleavage in pre-ribosomal RNA by protein B23.1 endor-ibonuclease. Nucleic. Acids Res. 1998; 26: 4508-
15.
20. Grlsendl S., Berriardl P.. RossiM. et al. Role of nucleophosmin in embryonic development and tu-morigenesis. Nature 2005; 437: 147-53.
21. BudhuA. S., WangX. W. Loading and unloading: orchestrating chromosome duplication and spindle assembly by Ran/Crm1. Cell Cycle 2005; 4: 1510-4.
22. Colombo E., Marine J. C., Dariovl D. etal. Nucleophosmin regulates the stability and transcriptional activity of p53. Nat. Cell Biol. 2002; 4: 529-33.
23. Ye N. Nucleophosmin/B23, a multifunctional protein that can regulate apoptosis. Czncer. Biol. Ther. 2005; 4: 918-23.
24. Kyrki S., Peltorieri N.. Laiho M. Nucleophosmin, HDM2 and p53: players in UV damage incited nuclear stress response. Cell Cycle 2004; 3: 976-9.
25. Malguel D. A., Jones / ., Chakavarty D. et al. Nucleophosmin sets a threshold for p53 response to UV radiation. Mol. Cell Biol. 2004; 24: 3703-11.
26. Bertwlstle !).. Suglmoto W., Sherr C. J. Physical and functional interactions of the Arf tumor suppressor protein with nucleophosmin/B23. Mol. Cell Biol. 2004; 24: 985-96.
27. Lee C., SmlihB. A., Baridyopadhyay N.. Gjerset R. A. DNA damage disrupts the p14ARF-B23 (nucleophosmin) interaction and triggers a transient
subnuclear redistribution of p14ARF. Cancer Res. 2005; 65: 9834-42.
28. Falini B., Mason D. Y. Proteins encoded by genes involved in chromosomal alterations in lymphoma and leukemia: clinical value of their detection by immunocytochemistry. Blood 2002; 99: 409-26.
29. Yoneda-Kato N., Look A. T.,KlrstelriM.N. etal. The t(3;5)(q25.1;q34) of myelodysplastic symdrome and acute myeloid leukemia produces a novel fusion gene, NPM-MLF1. Oncogene 1996; 12: 265-75.
30. Redner R. L., Rush E. A., Faas S. et al. The t(5; 17) variant of acyte promyelocytic leukemia expresses a nucleophosmin-retinoic acid receptor fusion. Blood 1996; 87: 882-6.
31. Falini B., Nlcolettl L, Belli N. et al. Translocations and mutations involving the nucleophosmin (NPM1) gene in lymphomas and leukemias. Hae-matologica 2007; 92: 519-32.
32. Bischof D., Pulford N.. Mason D. ).. Morris S. W. The role of nucleophosmin (NPM) portion of the non-Hodgkin’s associated NPM-anaplastic lymphoma kinase fusion protein in oncogenesis. Mol. Cell Biol. 1997; 17: 2312-25.
33. Falini B., Blgerna B., Pucclarlnl A. et al. Aberrant subcellular expression of nucleophosmin and NPM-MLF1 fusion protein in acute myeloid leukemia carrying t(3;5): a comparison with NPMc+ AML. Leukemia 2006; 20: 368-71.
34. Winteringham L. N.. Nobelke S., Williams J. H. et al. Myeloid leukemia factor 1 inhibits erythropoietin-induced differentiation, cell cycle exit and p27Kip1 accumulation. Oncogene 2004; 23: 5105-9.
35. Hummel J. L., Wells R. A., Dube I. D. et al. Deregulation of NPM and PLZF in a variant t(5; 17) case of acute promyelocytic leukemia. Oncogene 1999; 18: 633-41.
36. Grlmwade !).. Blondl A., Mozzlcoriaccl M. J. et al. Characterization of acute promyelocytic leukemia cases lacking classic t(15; 17): results of the European Working Party, Groupe Francais de Cy-togenetique Hematologique, Groupe Francais d»Hematologie Cellulair, UK Cancer Cytogenetics Group and BIOMED 1 European Community Concerted Action «Molecular Cytogenetic Diagnosis in Haematological Malignancies». Blood 2000; 96: 1297-308.
37. FaliniB., Mecuccl C., TiacciE. et al. Cytoplasmic nucleophosmin in acute myeloid leukemia with normal karyotype. N. Engl. J. Med. 2005; 352: 254-66.
38. Mariano A. R., Colombo I .. Luzl L. et al. Cytoplasmic localization of NPM in myeloid leukemias is dictated by gain-of-function that creates a functional nuclear export signal. Oncogene 2006; 25: 4376-80.
39. Albiero E., Madeo D., Giaretta I. et al. A novel mutation in the exon 11 of nucleophosmin (NPM1) gene leads to a truncated form of the protein lacking the C-terminal NES-motif [abstract], Haematologica 2006; 91 (Suppl. 1): 237.
40. Zhang ).. Zhang M., Yang / ., Xiao Z. NPM1 mutations in myelodisplastic syndromes and acute myeloid leukemia with normal karyotype. Leuk. Res. 2007; 31: 109-11.
41. Tiede C., Noh S., CreutzigE. et al. Prevalence and prognostic impact of NPM1 mutations in 1485 adult patients with acute myeloid leukemia (AML). Blood 2006; 107: 4011-20.
42. Chou W. C., TarigJ. L., Lin L. I. et al. Nucleophosmin mutations in de novo acute myeloid leu-
kemia: the age-dependent incidence and the stability during disease evolution. Cancer Res. 2006; 66: 3310-6.
43. Cazzlnaga G., Dell’Oro M. G., Mecuccl et al. Nucleophosmin mutations in childhood acute myelogenous leukemia with normal karyotype. Blood 2005; 106: 1419-22.
44. Suzuki T., Kyioi H., Ozeki N et al. Clinical characteristics and prognostic implications of NPM 1 mutations in acute myeloid leukemia. Blood 2005; 106: 2854-61.
45. BoisselN., Renrieville A., Biggo V. et al. Prevalence, clinical profile and prognosis of NPM mutations in AML with normal karyotype. Blood 2005; 106: 3618-20.
46. Grlsendl S., Mecuccl C., Falini B., Paridolfi P.
P. Nucleophosmin and cancer. Nat. Rev. Cancer 2006; 6: 493-505.
47. Alcalay M., Tlaccl I .. Bergomas R. et al. Acute myeloid leukemia bearing cytoplasmic nucleophosmin (NPMc+ AML) shows a distinct gene expression profile characterized by up-regulation of genes involved in stem-cell maintenance. Blood 2005; 106: 899-902.
48. Magli M. C., Barba P., Celetti A. et al. Coordinate regulation of HOX genes in human hematopoietic cells. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1991; 88: 6348-52.
49. Pasqualuccl L., Llso A., Martelll M. P. et al. Mutated nucleophosmin detects clonal multilineage involvement in acute myeloid leukemia: impact on WHO classification. Blood 2006; 108: 4146-55.
50. SchnittgerS., Schoh C., Kerri W. et al. Nucleophosmin gene mutations are predictors of favourable prognosis in acute myelogeneous leukemia with a normal karyotype. Blood 2005; 106: 3733-9.
51. Dohrier N.. Schlerik R. F., Habdarik M. et al. Mutant nucleophosmin (NPM1) predicts favorable prognosis in younger adults with acute myelogeneous leukemia and normal cytogenetics: interaction with other gene mutations. Blood 2005; 106: 3740-6.
52. VerhaakR. G., Goudwaard C. S., vanPutten W. et al. Mutations in nucleophosmin (NPM1) in acute myeloid leukemia (AML): association with other gene abnormalities and previously established gene expression signatures and their favorable prognostic significance. Blood 2005; 106: 3747-54.
53. Li J., ZhrigX., Sejas D. P., Pang Q. Negative regulation of p53 by nucleophosmin antagonizes stress induced apoptosis in human normal and malignant hematopoietic cells. Leuk. Res. 2005; 29: 1415-23.
54. Chan P. N.. Chan F. Y. A study of correlation between NPM-translocation and apoptosis in cells induced by daunomycin. Biochem. Pharm. 1999; 57: 1265-73.
55. Gallagher R. Duelling mutations in normal karyotype AML. Blood 2005; 106: 3681-2.
56. Choudhary C., Schwable J., Brandts C. et al. AML-associated FLT3 kinase domain mutations show signal transduction differences compared with FLT3-ITD mutations. Blood 2005; 106: 265-73.
57. Bardet V., Costa L. !).. Elie C. et al. Nucle-iphosmin status may influence the therapeutic decision in de novo acute myeloid leukemia with normal karyotype. Leukemia 2006; 20: 1644-6.
58. Mrozek N.. Marcuccl G., PaschkaP. et al. Clinical relevance of mutations and gene-expression changes in adult acute myeloid leukemia with normal cytogenetics: are we ready for a prognostical-ly prioritized molecular classification. Blood 2007; 109: 431-48.
302
Клиническая онкогематология
