Nádorová cytogenomika (CYTOGENETIKA A MOLEKULÁRNÍ CYTOGENETIKA) HEMATOLOGICKÝCH MALIGNIT Márie Jarošova Centrum molekulárni biológie a génové terapie Interní hematoonkologická klinika FN a LF MU Brno Genetika nádorů Nádor je genetické onemocnění, které vzniká jako důsledek kumulace řady genetických změn V ČR je diagnostikováno ročně více jak 90 tis. nových nádorů (ÚZIS: V roce 2015 bylo do Národního onkologického registru ČR (NOR) nově nahlášeno celkem 94 462 případů zhoubných novotvarů (ZN) a novotvarů in situ (dg. C00-C97 a D00-D09 dle MKN-10), z toho 48 666 případů u mužů a 45 796 případů u žen.) Novotvary mízní a krvetvorné tkáně v České republice Celková incidence hematologických malignit prnesáhla v letech 2015-2016 hodnotu 4400 prDÍpaduD rocnnen, prDi dlouhodobeD stabilním pruDmeDrném rocDním ruDstu +0,8 %. Mortalita recentnen mírněn klesá' (rocnnen -0,2 %) a dosahuje hodnoty prniblizDneD 2000 úmrtí rocnnen. DuDsledkem odlisDného trendu ve vývoji incidence a mortality je prudce rostoucí prevalence tenchto onemocněn ní, která v letech 2015- 2016 dosáhla hodnoty temenrn 34 000 osob a rocnnen pruDmeDrneD roste o +4,1 %. 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 průměrná roční změna (trend) Incidence 4 341 4 345 4 374 4 410 4 513 4 661 4 410 +0,8% Mortalita 1 965 2 082 1 972 1 931 1 934 1 900 2 068 - 0 , 2 % Prevalence 26 405 27 597 28 847 30 055 31 354 32 746 33 793 +4,1 % Incidence a mortalita Prevalence Zdroj: Národní onkologický- registr, ÚZIS ČR Dušek et al, Transfuze a hematol.dnes, září2018 Nádorová cytogenomika Charakteristickou vlastností nádorových buněk jsou chromosomové změny : početní změny chromosomů strukturní změny chromosomů 1 I I 2 U 3 4 5 X H I I i i * ' " " i c H " ' i %% 6 7 8 9 10 11 12 6 7 8 9 10 11 / i « 12 ÔÔ I f • 1 11 / i « i l 13 14 15 16 17 18 13 14 15 16 17 18 • A U A • f • / é * i 19 20 21 22 Y mar 19 20 21 22 Y mar Si Historie cytogenetiky Cytogenetics is the study of the structure and properties of chromosomes, their behaviour during somatic cell division during growth and development (mitosis), and germ cell division during reproduction (meiosis), as well as their influence on phenotype. Cytogenetics also includes the study of factors that cause chromosomal changes. Hare &Singh1979 T h e N o r m a l H u m a n C h r o m o s o m e Complement \» V i t * V / - m \» V i t * V / Albert Levari 1905-1998 \» V i t * V / Joe Hin Tjjo 1916-2001 III! < HHOMOMOMh M MHKK Oh M\N l- MX, tit* TIM ILMJM U T U Hereditas 42:1-6, 1956 \Ulhtu mm6 7 8 9 10 11 «2 C HA AJk XX KÄ ft* 13 14 J5_ D 16 17 18 KS XX19 20 j 4 A A4 .21 2 2 , 1X Y 1956 - určen přesný počet 46 lidských chromosomů Historie nádorové cytogenetiky Philadelphia chromosome (Phi) Historie nádorové cytogenetiky Philadelphia ch í (Phi) t(9;22)(q34;qll) IS U ti II II i1 2 3 4 5 II e II 7 II 8 H * i l 9 10 í l 11 II 12 •á 13 Í l 14 • f 15 It 16 «• 17 i t 18 • t Ü i ! Ii 19 20 21 22 Y mar Dr. Rowley received the Lasker Award, given for distinguished contributions to medical science; the National Medal of Science fr^r President Bill Clinton; and the Presidential Medal of Freedom from President Obama, among many other honors (1925-2013) Nádorová cytogenetika Zkoumá získané chromosomové změny * + % nádorových buněk * M ^Jfv Hodnotí početní a strukturní změny Nj u chromosomů Základní metoda - G-pruhovací technika (rozlišení kolem 3-5Mb) V jednom vyšetření analyzuje cely génom Nádorová cytogenomika - metody Konvenční cytogenetická analýza U it M| m y 1 2 3 4 5 mar li m y y au H »t 10 11 12 H ^ifl M 13 14 15 j < K 15 17 13 IIL9 20 21 22 FISH ,. : 5 i : m BAN D 1 — 1 lä p i i; H 1 l I D i u b J i c u u r a i m umyiui i i ™ i i r " 1 1-1 i i n i i ~ r T i " i i r " n " 11 •• " r w r i y D C JUU__;il LJILI »J UUUII J HJ U ľ I 1 III Hill I II 1 III 11 II JUUĽUil [ • _ ~ • ••• . r i - • i - •• • — — f'~ if T 1 25 Mb 50 Mb 75 Mb lODHt 125 Mb 15« Mb arrayCGH/SNP array Konvenční cytogenetika O Cell cycle arrest íl )l M SI )l6 7 8 l ( i\ 13 19 H (í K 4 5 10 i : • i f I t * 10 11 12 14 15 16 17 H 20 21 22 í r 18 s S kostní dřeň S periferní krev S uzlina S nádorová tkáň ' V L 1 RPMI-1640 37°C/ 5%C02 II I I I I 1» I I I •••••• m M b a n d FISH Kombinuje paintingové proby specifické pro danou oblast chromosomu Sondy připravené mikrodisekcí chromosomových oblastí Pruhování pokrývá celý Chromosom 5? í * ľľ*- 5 s * 4 * «5? Převzato I.Chudoba Array CGH komparativní genomová hybridizace Nádorová DNA je hybridizová na společně s kontrolní DNA k hybridizačnímu sklu, na kterém jsou fragmenty genomické DNA/oligonukleotidy •i arrayCGH/SNPs array CGH-A BAC CGH-A Oligo CGH-A B SNP-A Combined CN/SNP-A Test DNA Reference (tumor) Control DNA Differential Labeling Array ĺ OŮSO ôSOt COCO 0040 BAC probes or Oligo probes error Spectral Imbalance gain loss Copy number imbalance Rozlišení aCGH/SNPs ~400kb (25-85-mer oligonucleotides) Test DNA (tumor) ĺ e*8C 600* ŕWff 0000 0000 0000 7 c o (0 c D) CO Ä Ä " ~BB~ Oligo probes of SNP alleles Modeis - m Null model I 1 i Mlm m puf m- PI,K MMA P I * MLB I W MMA PUB ™ E m, UMA PHS I M Genotyping calls Genotype Intensity- copy number GeneChip 6.0 (906 600 SNP sequences a 900 000 nonpolymorphic oligonu. ;ot an average spacing of 0.7 Kb, tj 700bp). Dnu. !< Cytogenetika v hematologii 1. Diagnosa 2. Prognosa 3. Léčebné rozhodování Filadelfský chromosom (Ph) První specifická chromosomová změna u nádoru člověka Převzato: www.jaypeedigital.com C h r o m o s o m e 22 C h r o m o s o m e 9 n v b c r M - b c r l l IIV /III III / / III / / III / / III / / Z>e1a2 p19QBCR-ABL ^ > b 2 a 2 ^ . f + > P 2 1 0 B C R - A B L ^ > b 3 a 2 J * > e 1 9 a 2 \BO9. p 2 3 0 B C f S - ^ L W H O C l a s s i f i c a t i o n Cytogenetika součástí diagnostiky a klasifikace řady hematologických malignit • Cytogenetika je součástí WHO klasifikace AML • Společně s cytomorfologií stratifikuje nemocné s MDS a MPN • Je součástí prognostické stratifikace u CLL • Klasifikace lymfomů - histologie, cytogenetika a FISH potvrzují klasifikační zařazení • Je součástí prognostické stratifikace u M M WHO klasifikace AML The 2016 revision to the World Health Organization classification of myeloid neoplasms and acute leukemia Daniel A. Arber,1 Attilio Orazi.2 Robert Hasserjian,3 Jürgen Thiele,4 Michael J . Borowitz,5 Michelle M. Le Beau,6 Clara D. Bloomfield,7 Mario Cazzola,8 and James W. Vardiman9 Acute myeloid leukemia (AML) and related neoplasms A M L witfi recurrent genetic abnormalities A M L with t(8\2'\)(q22]q22,'\)\ RUNX1-RUNX1T1 A M L with inv(16)(p13.1q22) or t(16;16)(p13.1;q22);CBFB-MYH11 A P L with PML-RARA A M L with t(9;11)(p21.3;q23.3);MLLT3-KMT24 A M L with \.(B;9)(p23lq34A)lDEK-NUP214 A M L with inv(3)(q2L3q26\2) ort(3;3)(q21.3;q26.2); GATA2, MECOM A M L (megakaryoblastic) with t(1;22)(pl3,3;q13.3);flßJMi5-M Wild type NPM1 without FLT3-YTD or with FLT3-|TDl0W(c) (w/o adverserisk genetic lesions) Cytogenetic abnormalities not classified as favorable or adverse Adverse t(6;9)(p23;q34.1); DEK-NUP214 t(v;11q23.3); KMT2A rearranged t(9;22)(q34.1;q11.2); BCR-ABL1 inv(3)(q21.3q26.2) ort(3;3)(q21.3;q26.2); GATA2,MECOM(EVI1) -5 or del(5q); -7; -17/abn(17p) Complex karyotype,6 monosomal karyotype1 Wild type NPM1 and FLT3-\TDhmc) Mutated RUNX19 Mutated ASXLf Mutated TP5^ * Frequencies, response rates and outcome measures should be reported by risk category, and, if sufficient numbers are available, by specific genetic lesions indicated. b Prognostic impact of a marker is treatment-dependent and may change with new therapies. c Low, low allelic ratio (<0.5); high, high allelic ratio (>0.5); semi-quantitative assessment of FL73-ITD allelic ratio (using DNA fragment analysis) is determined as ratio of the area under the curve (AUC) "FLT3-ITD" divided by AUC "FL73-wild type"; recent studies indicate that acute myeloid leukemia with NPM1 mutation and FLT3-\JD low allelic ratio may also have a more favorable prognosis and patients should not routinely be assigned to allogeneic hematopoietic-cell transplantation.57 ' 59,77 " The presence of t(9;11 )(p21.3;q23.3) takes precedence over rare, concurrent adverse-risk gene mutations. e Three or more unrelated chromosome abnormalities in the absence of one of the World Health Organization-designated recurring translocations or inversions, i.e., t(8;21), inv(16) or t(16;16), t(9;11), t(v;11)(v;q23.3), t(6;9), inv(3) or t(3;3); AML with BCFI-ABL1. ' Defined by the presence of one single monosomy (excluding loss of X or Y) in association with at least one additional monosomy or structural chromosome abnormality (excluding core-binding factor AML)."6 9 These markers should not be used as an adverse prognostic marker if they co-occur with favorable-risk AML subtypes. h TP53 mutations are significantly associated with AML with complex and monosomal karyotype,3 7 , 6 6 "6 9 ZAVER •Cytogenetika je nedílnou součástí diagnostických a prognostických stratifikací hematologických malignit •V jednom vyšetření analyzuje celý génom •Dovoluje potvrdit klinickou diagnosu nálezem specifických chromosomových změn •Nenáhodné rekurentní změny určují prognosu onemocnění •Určení změny dovoluje monitorovat účinnost léčby