Alterazione del comportamento di geni e pathways in pazienti con leucemia mieloide cronica dopo 12 mesi di terapia con Nilotinib

Descrizione

La leucemia mieloide cronica (LMC) è relativamente rara e in Italia colpisce circa 2 persone (2,4 per gli uomini e 1,8 per le donne) ogni 100.000 individui. La malattia ha un esordio in età avanzata, infatti l’età media è 64 anni. La LMC è una leucemia che colpisce le cellule staminali ematopoietiche che presentano numerose alterazioni nel DNA.

La malattia è caratterizzata dalla presenza nelle cellule tumorali del cromosoma Philadelphia che deriva dalla traslocazione reciproca dei cromosomi 9 e 22. Questa alterazione porta alla formazione del gene BCR-ABL che produce una proteina di fusione responsabile della crescita incontrollata delle cellule leucemiche.

Il progetto PhilosoPhi34 della Rete Ematologica Lombarda (REL) si è svolto su un’ampia casistica di pazienti (n=87) e ha compreso uno studio esplorativo di espressione genica delle cellule target CD34+/lin- di 80 pazienti con leucemia mieloide cronica (LMC) alla diagnosi vs. le stesse cellule dopo 12 mesi di terapia con nilotinib.

Il piano sperimentale dello studio ha compreso la selezione delle cellule staminali CD34+/lin- eseguita con la tecnologia di separazione magnetica con autoMACS Miltenyi. Le cellule CD34+/lin-, le cellule CD34-/lin- e le cellule Lin+ di ciascun paziente alla diagnosi e dopo terapia con nilotinib (3, 6 e 12 mesi) sono state conservate in una biobanca dedicata in congelatore a -80°C nel Laboratorio di Ricerca. Abbiamo quindi condotto le analisi di microarray con GeneChip HTA 2.0 e tecnologia Affymetrix. I dati di microarray sono stati analizzati da un ingegnere bioinformatico che fa parte del team di ricercatori della Fondazione. Successivamente le analisi genetiche hanno messo in luce l’alterazione di espressione di geni e pathways (meccanismi biologici) nelle cellule leucemiche alla diagnosi rispetto a 12 mesi di trattamento con nilotinib.

Destinatari

Il progetto di ricerca è uno studio traslazionale volto a identificare “l’impronta genetica” dei pazienti con LMC alla diagnosi e dopo terapia con nilotinib, per determinare i pazienti che rispondono alla terapia e quelli che invece sono resistenti. I risultati dello studio sono volti a fornire indicazioni utili per terapie personalizzate per ciascun paziente.

Obiettivi 

L’obiettivo principale, conseguito con analisi di espressione genica con la tecnologia Affymetrix, è identificare i cambiamenti di espressione genica e dei meccanismi biomolecolari delle cellule leucemiche dei pazienti con LMC alla diagnosi e dopo terapia con nilotinib.

Durata 

Il progetto è iniziato nel 2013 e studi di correlazione tra i geni differentemente espressi alla diagnosi vs. 12 mesi di trattamento vs. soggetti sani e le caratteristiche cliniche dei pazienti sono in corso. Inoltre, analisi genetiche hanno messo in luce geni che potrebbero essere coinvolti nei processi molecolari correlati agli effetti collaterali del farmaco e sono in corso approfondimenti e correlazioni con i dati clinici dei pazienti.

Il progetto PhilosoPhi34 è stato realizzato anche grazie ad alcune strumentazioni della Fondazione presenti nel Laboratorio di ricerca quali la strumentazione Affymetrix, strumento Nanodrop per la quantificazione degli acidi nucleici, tecnologia GeneAmp PCR System 9700.

Risultati

Le analisi genetiche hanno messo in luce l’espressione aumentata di geni appartenenti principalmente al ciclo cellulare, ai trasportatori di membrana ATP-binding cassette (ABC) e al pathway JAK-STAT. In particolare, i geni del ciclo cellulare decidono il destino della cellula e il fatto che siano meno espressi dopo la terapia suggerisce che il nilotinib abbia favorito la morte delle cellule leucemiche.

I geni trasportatori di membrana controllano l’estromissione dei farmaci o altre molecole fuori dalla cellula e la loro alterazione potrebbe giocare un ruolo importante nella resistenza al trattamento.

Infine, il pathway JAK-STAT è uno dei principali meccanismi volto a innescare, con un fenomeno “a cascata”, il reclutamento di altri geni e pathways che controllano e modulano l’espressione di geni cruciali per la proliferazione, sopravvivenza e morte cellulare. La diminuzione della loro espressione dopo nilotinib potrebbe suggerire che il farmaco ha avuto effetto sul controllo della sopravvivenza delle cellule leucemiche.

Pubblicazioni

1. Occurrence of L1M Elements in Chromosomal Rearrangements Associated to Chronic Myeloid Leukemia (CML): Insights from Patient-Specific Breakpoints Characterization.
   Alberto L’Abbate, Vittoria Moretti, Ester Pungolino, Giovanni Micheloni, Roberto Valli, Annalisa Frattini, Matteo Barcella, Francesco Acquati, Rolland A Reinbold, Lucy Costantino, Fulvio Ferrara, Alessandra Trojani, Mario Ventura, Giovanni Porta and Roberto Cairoli. Genes 2023, 14(7), 1351; 
2. Nilotinib-induced bone marrow CD34+/lin-Ph+ cells early clearance in newly diagnosed CP-Chronic Myeloid Leukemia: Final report of the PhilosoPhi34 study. Pungolino E, D’adda M, De Canal G, Trojani A, Perego A, Elena C, Lunghi F, Turrini M, Borin L, Iurlo A, Latargia ML, Carraro MC, Spina F, Artale S, Anghilieri M, Molteni A, Caramella M, Baruzzo G, Nichelatti M, Di Camillo B, Cairoli R. Eur J Haematol. 2021 Oct;107(4):436-448. doi: 10.1111/ejh.13680. Epub 2021 Jul 6.
3. Nilotinib interferes with cell cycle, ABC transporters and JAK-STAT signaling pathway in CD34+/lin- cells of patients with chronic phase chronic myeloid leukemia after 12 months of treatment. Trojani A, Pungolino E, Dal Molin A, Lodola M, Rossi G, D’Adda M, Perego A, Elena C, Turrini M, Borin L, Bucelli C, Malato S, Carraro MC, Spina F, Latargia ML, Artale S, Spedini P, Anghilieri M, Di Camillo B, Baruzzo G, De Canal G, Iurlo A, Morra E, Cairoli R. PLoS One. 2019 Jul 18;14(7):e0218444. doi: 10.1371/journal.pone.0218444. eCollection 2019.
4. Nilotinib induced bone marrow CD34+/lin-Ph+ cells early clearance in newly diagnosed CP-chronic myeloid leukemia. Pungolino E, Rossi G, De Canal G, Trojani A, D’adda M, Perego A, Orlandi EM, Lunghi F, Turrini M, Borin L, Iurlo A, Latargia ML, Carraro MC, Spina F, Lodola M, Artale S, Anghilieri M, Spedini P, Cantoni S, Di Camillo B, Morra E, Cairoli R. Am J Hematol. 2018 Jul;93(7):E162-E164. doi: 10.1002/ajh.25106. Epub 2018 May 17.
5. Wide-transcriptome analysis and cellularity of bone marrow CD34+/lin- cells of patients with chronic-phase chronic myeloid leukemia at diagnosis vs. 12 months of first-line nilotinib treatment. Trojani A, Pungolino E, Rossi G, D’Adda M, Lodola M, Camillo BD, Perego A, Turrini M, Orlandi E, Borin L, Iurlo A, Malato S, Spina F, Latargia ML, Lanza F, Artale S, Anghilieri M, Carraro MC, Canal G, Morra E, Cairoli R. Cancer Biomark. 2017 Dec 12;21(1):41-53. doi: 10.3233/CBM-170209.