Uuden fuusioproteiinin signalointi akuutissa lymfoblastisessa leukemiassa

Yksilöllistetty lääkehoito (“personalized medicine”) – oikea lääke oikealle potilaalle oikeaan aikaan ja oikein annostettuna – on paitsi jo näköpiirissä olevaa hoidon tulevaisuutta myös lääketieteen suuria haasteita. Tämän hetken parhaat esimerkit yksilöllistetystä lääkehoidosta ovat syöpätaudeista, joissa täsmälääkehoitoa on voitu antaa tarkoin valikoiduille täsmäpotilaille. Valikoinnin perustana on ollut se, että syöpäkudoksesta on pystytty osoittamaan aktivoitunut signalointireitti, johon syöpäkudos on addiktoitunut ja jonka vaimentamiseen on olemassa – tai siihen on kehitetty – spesifinen inhibiittori. Usein, mutta ei kuitenkaan aina, aktivoituun signalointireittiin liittyy lisääntynyt proteiinien fosforylaatio eli kinaasiaktiivisuus, mikä on syntynyt joko geenimutaation tai fuusioproteiinien muodostumisen kautta.

Ensimmäinen esimerkki kinaasiaktiivisuutta sisältävistä fuusioproteiinista ja sen aiheuttaman taudin täsmähoidosta on ns. Philadelphia-kromosomisiirtymä eli kahden geenin vääränlainen yhdistymä kromosomien 9 ja 22 välillä, minkä seurauksena kehittyy krooninen myeloinen leukemia. Tässä tapauksessa fuusioproteiini on BCR-ABL1-tyrosiinikinaasi, jonka toiminnan estämiseksi – ja siten leukemian hoitoon – kehitettiin aluksi imatinibi ja myöhemmin vieläkin tehokkaampia inhibiittoreita.

Leukemia-aikakauslehden artikkelissa Satu Mustjoki ja Kimmo Porkka ovat yhdessä kansainvälisten kollegoidensa kanssa kuvanneet viisi akuuttia lymfoblastista leukemiaa sairastavaa potilasta, joilta oli löydetty uudenlainen fuusiogeeni, jonka tyrosiinikinaasipartneri on myös ABL1 (=Abelson-kinaasi; leukemiaviruksen kinaasin nimen mukaisesti). Tässä tapauksessa fuusiogeenin partneri on peräisin RCSD1-geenistä, jonka kaksi ensimmäistä eksonia on liittynyt ABL1-geenin eksoniin 4 eli geenien yhdistyminen on tapahtunut intronin 3 kohdalla. Huomionarvoista on, että lähes kaikissa muissa ABL1-fuusiogeeneissä (mm. BCR-ABL1:ssä) vääränlainen geenien yhdistyminen tapahtuu eri kohdassa ABL1-geeniä eli introneiden 1 tai 2 kohdalla. Merkittävä havainto tässä artikkelissa on se, että RCSD1-ABL1-proteiinin toiminta säätelee erilaisia signalointireittejä kuin BCR-ABL1-proteiini. Tämä on seurausta paitsi fuusioproteiinien aminopäiden erilaisuudesta johtuen erilaisesta partnerista myös siitä, että ABL1-kinaasin toiminnalliset alueet ovat erilaisen yhdistymiskohdan vuoksi toisistaan hieman poikkeavia. Tämän seurauksena RCSD1-ABL1-tyrosiinikinaasi vuorovaikuttaa solussa erilaisessa ympäristössä kuin BCR-ABL1-kinaasi ja aktivoi siitä johtuen omanlaisiaan signalointireittejä.

RCSD1-ABL1-kinaasin aiheuttaman akuutin lymfoblastisen leukemian hoidossa ei ole vielä saavutettu merkittäviä hoitotuloksia käyttäen tyrosiinikinaasi-inhibiittoreita (imatinibi tai dasatinibi). Kyseinen kahden geenin vääränlainen yhdistymä on kuitenkin harvinainen, ja hoidettuja potilaita on siksi ollut vain muutama. Tämän artikkelin tuoman uuden tiedon pohjalta lienee mahdollista suunnitella tulevia täsmähoitomuotoja, joissa estetään samanaikaisesti paitsi RCSD1-ABL1-tyrosiinikinaasin aktiivisuus myös sen aktivoima signalointireitti.

 Acute lymphoblastic leukemia associated with rcsd1-abl1 novel fusion gene has distinct gene expression profile from BCR-ABL fusion. De Braekeleer E, Douet-Guilbert N, Guardiola P, Rowe D, Mustjoki S, Zamecnikova A, Bahar SA, Jaramillo G, Berthou C, Bown N, Porkka K, Ochoa C, De Braekeleer M. Leukemia, 2012, doi:10.1038/leu.2012.332.

Koululaiset vaeltavat pimeässä ja kärsivät D-vitamiini puutteesta

Etelän hormoni ja pohjoisen vitamiini on sanottu D-vitamiinista. Etelässä auringon UV-valon avulla se syntetisoituu kehon soluissa kuin hormoni, kun taas täällä 60-70 leveysasteilla ollaan ainakin puolet vuodesta piilossa auringon ravitsevilta säteiltä. UV-valon vaikutuksesta 7-dehydrokolesterolista muodostuu iholla kolekalsiferolia. Tähän esituotteeseen lisätään sitten kaksi hydroksyyli (OH) –ryhmää ensin maksassa 25-hydroksylaasi entsyymin toimesta syntyy 25-OHD ja sitten munuaisessa 1-hydroksylaasi muodostaa varsinaisen aktiivisen D-vitamiinin eli 1,25-dihydroksikolekalsiferolin (1,25-OHD). D-vitamiini varastoituu rasvakudokseen ja se inaktivoidaan entsymaattisesti 24-hydroksylaasin toimesta, jonka jälkeen se poistuu elimistöstä ulosteen ja virtsan mukana. D-vitamiinin on jo pitkään tiedetty vaikuttavan kalkkiaineenvaihduntaan ja luuston kehittymiseen. D-vitamiinilla on myös muita vaikutuksia mm. immuunijärjestelmän säätelyssä ja D-vitamiinin tiedetään säätelevän yli 200 geenin ilmenemistä. D-vitamiinin lievä vaje on yhdistetty useisiin immunologisiin sairauksiin ja vaikea-asteinen puute riisitautiin.
          Helsinkiläisten 7-18v koululaisen (n=195) D-vitamiinin saantia kartoitettiin yksityiskohtaisilla kyselyillä ravitsemuksesta, vitamiinilisistä, liikuntatottumuksista, labrassa määritettiin D-vitamiini status (25-OHD pitoisuus) ja röntgenillä arvioitiin luun tiheyttä, mineralisoitumista ja pinta-alaa mm. lannenikamista ja lonkasta. Liikunta on luiden normaalille kehittymiselle tärkeää ja liikuntatottumusten arviointi oli tärkeää, sillä lapsilla saattaa ulkona kirmaaminen vähentyä, kun monia asioita hoidetaan nykyisin erilaisten korkeataajuuslähettimien avulla.
          Tulokset olivat yllättäviä. Kaksi kolmasosaa koululaisista nautti D-vitamiinia vähintään nykysuosituksen verran (7.5 ug/d). Kuitenkin kaikista tutkituista 71%:lla ja yli puolella niistäkin, jotka käyttivät vähintään nykysuosituksen verran oli D-vitamiinivaje (25-OHD pitoisuus alle 50nmol/l). Liikuntatottumukset olivat kunnossa, sillä 70%:lla päivittäinen fyysinen aktiivisuus ylitti suositellun 1.5h. Tässä tutkimuksessa vain yhdellä henkilöllä oli 25-OHD pitoisuus yli 80 nmol/l, joka eräiden mielipiteiden mukaan olisi ihanteellinen taso kaikkien fysiologisten vaikutusten saamiseksi ja joka vastaa etelä- ja keskieurooppalaisten 25-OHD tasoja kesäkuukausina. Pitoisuudet koululaisilla vaihtelivat välillä 17-82 nmol/l ja mediaani oli 41 nmol/l. Näin matalilla pitoisuuksia havaittiin selvä yhteys luun tiheyteen ja luun paksuuteen, mikä viittaa siihen, että liikutaan fysiologisesti merkitsevien päätemuuttujien alueella. D-vitamiini status oli tässä tutkimuksessa liikuntaa voimakkaammin yhteydessä luun mineraalitiheyteen. Kirjoittajat toteavat, että D-vitamiinisuosituksia tulee nopeasti muuttaa.
           Vitamin D is a major determinant of bone mineral density at school age.
Pekkinen M, Viljakainen H, Saarnio E, Lamberg-Allardt C, Mäkitie O. PLoS One. 2012;7(7):e40090.

Perimän mega-analyysi selvittää tulehdukselliseen suolistosairauteen liittyvää geenitaustaa

Aarno Palotien tutkimusryhmä on ollut osallisena yhteen toistaiseksi laajimmista geneettisistä tutkimuksista. Siinä verrattiin perimän variaatiota yli 75000:lla kontrollihenkilöllä ja tulehduksellista suolistosairautta (IBD, inflammatory bowel disease) sairastavalla potilaalla, tarkoituksena löytää geneettisiä tekijöitä, jotka liittyvät Crohnin taudin ja ulseratiivisen koliitin tautimekanismeihin.

Tutkijat löysivät 163 IBD:n assosioituvaa geenialuetta, joista 70 oli aiemmin kuvaamattomia. Valtaosa geenialueista löytyi merkittävästi useammin molempia IBD tautityyppejä sairastavilta potilailta kuin kontrolleilta, osoittaen, että IBD:n geneettiset riskitekijät ylittävät tautien ilmiasujen rajoja. 30 oli erityisiä Crohnin taudille ja 23 ulseratiiviselle koliitille.

Yhteisiä, aiemmin kuvattuja riskigeenialueita, löytyi IBD:llä proriaasin ja ankyloivan spondyliitin kanssa, ja tämän tulkittiin johtuvan siitä, että kaikilla näillä taudeilla on immunovälittäinen tautimekanismi. Lisäksi yhteisiä geenialueita löytyi tunnettujen immuunipuutostautien kanssa, jotka johtuvat yhden geenin virheistä. Nämä löydökset tukevat johtopäätöstä, että kehon puolustusmekanismien ominaisuudet liittyvät IBD:n syntyyn.

Tutkijat totesivat myös, että erityisesti esiin näyttivät nousevan bakteeripuolustukseen liittyvät geenialueet. Tämä tarkoittaa sitä, että kehomme bakteeripuolustusmekanismeja ohjaavat geeniryppäät ovat evoluution aikana valikoituneet ihmisväestössä kulloinkin vallitsevia taudinaiheuttajia vastaaviksi. IBD-potilailla tuberkuloosi-infektion taittamiseen kehittyneet puolustusmekanismit näyttävät liittyvän nykyajan väestössä IBD-taudin riskiin.

Yksittäiselle IBD-potilaalle tällä geenitutkimuksella ei ole hoitoon vaikuttavaa merkitystä.  Tällaisten valtavien ihmisryhmien geneettiset tutkimukset kykenevät kuitenkin osoittamaan suuntaa, millaisiin kehon toimintoihin tulisi tautien syyn tutkinta kohdistaa – ne piirtävät suuria linjoja. Yksittäisten tutkimusryhmien tehtävä on nyt ottaa viestikapula, ja jatkaa tarkkojen mekanismien tutkimusta tautimalleissa ja rajatuissa potilasmateriaaleissa.

Jostins et al.Host-microbe interactions have shaped the the genetic architecture in inflammatory bowel disease.  Nature. 2012 Nov 1;491:119-24

Abstract

Myc syöpägeenin tehostaja-alueen yhden nukleotidin muutos estää paksusuolisyövän kehittymistä

Myc transkriptiotekijä on ehkä kaikista voimakkain syövän aiheuttaja. Sen geenin läheisyydestä on löydetty lukuisia yhden nukleotidin muutoksia eli SNPejä. Genomin laajuisten assosiaatiotutkimusten perusteella eräät niistä näyttäisivät vaikuttavan Myc-proteiinin tasoihin ja syöpäriskiin, mutta suoraa näyttöä tästä ei ole onnistuttu hankkimaan. Eräs SNP, jonka persoonallinen nimi on rs6983267, assosioituu kaikista voimakkaimmin syöpäkasvainten suureen riskiin. Jussi Taipaleen ja Lauri Aaltosen ryhmien yhteistyö tuotti yksiselitteisen vastaukseen tämän SNPin merkityksestä. He poistivat sen hiireltä ja parittivat nämä APC-hiirten kanssa. APC-hiiret ovat klassinen suolisyövän malli ja niille kasvaa runsaasti paksusuolen polyyppeja. SNPin poistaminen pudotti polyyppien määrän murto-osaan kontrolleihin verrattuna. Näin siitä huolimatta, että Myc-proteiinin määrä ja ilmentymiskuvio suolessa säilyivät lähes normaaleina. Mitä rs6983267:sta tiedetään? Se sijaitsee Myc-geenin tehostaja-alueella, johon sitoutuu transkriptiotekijä TCF7L2. Tämä puolestaan on keskeinen suolistosyöpien kehityksessä. Näin yhden nukleotidin muutos geenin säätely alueella vaikuttaa ratkaisevasti syöpäriskiin. Tämän työn teoreettinen ja kliininen merkitys on huomattava. Ensiksikin se osoittaa, miten keskeisiä tehostaja-alueen pienetkin muutokset ovat syöpägeenin aiheuttamien kasvainten synnylle. Toiseksi Myc:in toiminnan estäminen ei ole onnistunut. Ehkä rs6983267-estäjien kehittäminen onnistuu paremmin?

Sur IK, Hallikas O, Vähärautio A, Yan J, Turunen M, Enge M, Taipale M, Karhu A, Aaltonen LA, Taipale J. Mice Lacking a Myc Enhancer That Includes Human SNP rs6983267 Are Resistant to Intestinal Tumors. Science. 2012 Nov 1.