"High Risk" Acute Lymphoblastic Leukemia

La leucemia linfoblastica acuta (LLA) è una neoplasia caratterizzata da una proliferazione abnorme, clonale ed auto-mantenuta di cellule linfoidi. In questi tre anni di dottorato ho cercato di aggiungere qualche nozione per la comprensione dei complessi meccanismi molecolari che sottendono a questa malattia. L'attività  di ricerca si è svolta presso il Laboratorio di Oncoematologia Pediatrica, Dipartimento di Pediatria dell'Università  degli Studi di Padova e per tre mesi presso il Laboratorio del Prof. A. A. Ferrando, Columbia University Irving Cancer Research Center, New York. Ogni linfocita è contraddistinto a livello dei siti di ricombinazione, inserzione e delezione dei segmenti genici delle regioni variabili delle immunoglobuline (Ig) e del recettore delle cellule T (TCR), da una regione giunzionale detta N-region. Le regioni giunzionali possono essere considerate un fingerprint-marker specifico di ogni linfocita e di ogni neoplasia linfoide ed essere utilizzate per studiare le caratteristiche biologiche della leucemia o per l'analisi della malattia residua minima (MRD). I primi mesi di dottorato sono stati dedicati allo studio della LLA positiva per t(4;11) in 32 pazienti pediatrici di età  superiore a 1 anno attraverso l'analisi dell'immunofenotipo, riarrangiamenti Ig/TCR e prognosi. Dall'analisi è stato identificato un pattern di riarrangiamenti diverso tra i pazienti pediatrici e gli infant dovuto alla diversa maturità  della cellula nelle due classi di pazienti come se la maggiore età  dei pazienti andasse a pari passo con lo stadio maturativo del blasto leucemico (Capitolo 1.1). Fondamentale per l'analisi dei riarrangiamenti Ig/TCR è la disponibilità di materiale per l'estrazione del DNA e l'esecuzione del pannello di PCR di screening. Se si ha una quantità limitata di DNA non è quindi sempre possibile ricavare il pattern di clonalità . Abbiamo eseguito uno studio per valutare la possibilità di eseguire le PCR di screening della regione Ig/TCR su DNA amplificato con una tecnica di "whole genome amplification" basata sull'utilizzo della DNA polimerasi ?29 e di random primer. Il DNA utilizzato era estratto da cellule in sospensione di asiprato midollare, anche in quantità limitata, o da cellule su vetrino non colorato. Abbiamo eseguito 476 PCR prima e dopo "whole genome amplification". Il confronto dei risultati, dopo sequenziamento dei prodotti di PCR, ha mostrato una concordanza dei risultati del 98%. L'amplificazione dell'intero genoma non ha inficiato i risultati di PCR nella regione Ig/TCR (Capitolo 1.2). Il principale campo di interesse in questi anni di dottorato è stata lo studio del valore prognostico della MRM nei pazienti pediatrici LLA ricaduti. La quasi totalità dei pazienti pediatrici con leucemia linfoblastica acuta raggiunge la remissione completa continua ma esiste ancora un 20% di questi che va incontro ad una recidiva di malattia. Il protocollo AIEOP LAL REC 2003 stratifica i pazienti ricaduti in classi di rischio: basso-medio (S1-S2) e alto (S3-S4) a seconda dell'immunofenotipo, del tempo e della sede di ricaduta. Abbiamo valutato il valore prognostico della malattia residua minima durante la terapia nella classe di pazienti ad alto rischio. Sono stati studiati 60 pazienti ricaduti classificati come S3-S4, arruolati nel protocollo AIEOP LAL REC 2003. Per ogni paziente E' stato analizzato il profilo di clonalità  con PCR di screening e l'analisi heteroduplex dei riarrangiamenti Ig/TCR; è stata analizzata la malattia residua minima (MRM) attraverso RQ-PCR in diverse fasi della terapia: dopo l'induzione (TP1), dopo la re-induzione (TP2) e dopo il consolidamento (TP3) post-ricaduta. L'EFS a tre anni è del 73, 45 e 19% rispettivamente per i pazienti con MRD al TP1 negativa, positiva non quantificabile (MRD < 10-4) o positivo (MRD ? 10-4), (P < 0.05). Il valore prognostico predittivo statisticamente significativo dell'MRD è stato confermato dall'analisi multivariata. Abbiamo dimostrato che la quantificazione delle malattia residua minima permette di differenziare i pazienti precocemente e in modo efficace comprendendo quali pazienti rispondono alla terapia convenzionale e possano ricevere il trapianto di cellule staminali allogeniche e quali invece necessitino di terapie innovative (Capitolo 2.1). La ricaduta midollare è attualmente definita secondo criteri morfologici quando la conta dei blasti è ?25% dopo che il paziente ha raggiunto la remissione completa. Abbiamo valutato il potere della presenza di MRM come indicatore di successiva ricorrenza ematologica di ALL determinando se vi siano livelli critici di MRM predittivi di ricaduta. Abbiamo trovato che rilevare un prelievo positivo quantificabile durante il follow-up del paziente è associato a una cumulative relapse incidence dell'85.7%. Questo dato ha valore statisticamente significativo se confrontato con il valore predittivo di un prelievo negativo o positivo non quantificabile per MRM. Identificare anticipatamente la ricaduta potrebbe aiutare nel progettare un trattamento terapeutico preventivo di ricaduta morfologica (Capitolo 2.1). Nella prospettiva di comprendere su quali vie si potrebbero spostare le future strategie terapeutiche per pazienti che presentino caratteristiche di alto rischio, abbiamo abbracciato l'ipotesi attuale che l'origine di molte neoplasie maligne risieda in una ristretta popolazione di cellule staminali tumorali responsabile della crescita, diffusione tumorale e resistenza alla terapia. Nella LLA questa popolazione non è stata ancora chiaramente identificata e caratterizzata anche se studi recenti spingono l'attenzione sulle subpopolazioni caratterizzate dagli antigeni di superficie CD34/CD38/CD19. Abbiamo analizzato in 10 pazienti il profilo di clonalità  Ig/TCR delle popolazioni CD34+CD38-CD19+ e CD34+CD38-CD19- dopo sorting, confrontandolo con quello identificato nella popolazione totale dei blasti leucemici del paziente. In 9/10 pazienti le subpopolazioni di progenitori, isolate e analizzate, condividevano almeno un riarrangiamento genico clonale (fingerprint- marker) con i blasti leucemici. Questa è una dimostrazione diretta, attraverso un marcatore genetico, e non funzionale, dell'origine del blasti leucemici dalla popolazione CD34+CD38-, nel 90% dei casi nella sottopolazione CD34+CD38-CD19- (Capitolo 3.1). Abbiamo inoltre studiato se la frequenza del compartimento CD34+CD38- all'esordio LLA correlasse con il livello di MRM dopo chemioterapia. Abbiamo analizzato 133 pazienti LLA rilevando che una percentuale <1% di CD34+CD38- correla in modo statisticamente significativo con un basso livello di MRM rilevato dopo 33 giorni di terapia (Capitolo 3.1). Durante gli ultimi mesi di dottorato mi sono avvicinata allo studio di WT1, un fattore di regolazione dello sviluppo. I meccanismi molecolari implicati nello sviluppo e nella ricaduta della LLA ad immunofenotipo T sono scarsamente compresi. Partendo dall'osservazione che nel 10% dei pazienti con LLA-T il gene WT1 è mutato, abbiamo approcciato lo studio di questo fattore dal punto di vista genico e proteico, per comprendere il suo coinvolgimento nello sviluppo della leucemia. La parte del lavoro a cui ho contribuito ha riguardato l'analisi dello stato di metilazione del promotore del gene WT1 (Capitolo 4.1).