Η μεθυλίωση του DNA διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην παθογένεση της χρόνιας
λεμφοκυτταρικής λευχαιμίας (ΧΛΛ), ωστόσο ο ρόλος της στην εξέλιξη του νοσήματος
δεν έχει μελετηθεί επαρκώς. Στη δημοσίευση Ι, διερευνήθηκε ο ρόλος της
μεθυλίωσης του DNA στην κλινική απάντηση ασθενών με ΧΛΛ στο
ανοσοχημειοθεραπευτικό σχήμα FCR με ιδιαίτερη έμφαση στην ανθεκτικότητα στη
θεραπεία. Για το σκοπό αυτό, αναλύθηκαν τα πρότυπα μεθυλίωσης του DNA σε 34
περιπτώσεις ασθενών πριν τη χορήγηση θεραπείας και μετά την υποτροπή. H
ανάλυση των διαχρονικών δειγμάτων προσέφερε σημαντικές ενδείξεις για την
ενεργό συμμετοχή των αλλαγών της μεθυλίωσης του DNA στην εξέλιξη της ΧΛΛ,
ειδικότερα στην υποτροπή μετά από την χορήγηση FCR, εμπλέκοντας στη διαδικασία
συγκεκριμένους μεταγραφικούς παράγοντες και βιολογικά μονοπάτια. Οι αλλαγές
στα πρότυπα της μεθυλίωσης του DNA βρέθηκαν να συσχετίζονται τόσο με το χρόνο
έως την πρώτη θεραπεία όσο και με τον χρόνο έως την υποτροπή, εύρημα που
αποτελεί σημαντική ένδειξη για τον ρόλο των επιγενετικών τροποποιήσεων στην
απάντηση στη θεραπεία και, γενικότερα, στην εξέλιξη της νόσου. Τέλος, αναδείχθηκε
η δυνατότητα χρήσης των επιπέδων μεθυλίωσης συγκεκριμένων θέσεων CpG ως
πιθανών βιοδεικτών με προβλεπτική αξία.
Οι ασθενείς με ΧΛΛ συχνά φέρουν χρωμοσωμικές αλλοιώσεις οι οποίες εμπλέκονται
στην παθογένεση της νόσου και έχουν ισχυρό αντίκτυπο στην κλινική πορεία και την
έκβαση των ασθενών. Παραμένει άγνωστο εάν οι συγκεκριμένες γενετικές αλλαγές
σχετίζονται με ιδιαίτερα επιγενετικά πρότυπα. Για το σκοπό αυτό, στη Δημοσίευση ΙΙ
αναλύθηκαν 245 περιπτώσεις που φέρουν συχνές κυτταρογενετικές βλάβες στη ΧΛΛ:
(i) έλλειψη στο χρωμόσωμα 11q [del(11q)], (ii) έλλειψη στο χρωμόσωμα 13q
[del(13q)], (iii) τρισωμία 12 [tris12]. Οι περιπτώσεις που έφεραν τρισωμία 12
εμφάνισαν διακριτά πρότυπα μεθυλίωσης DNA, υπογραμμίζοντας περαιτέρω το
ιδιαίτερο βιολογικό υπόβαθρο αυτής της υποομάδας. Η χαμηλή συσχέτιση των
μεταβολών στα πρότυπα μεθυλίωσης του DNA με τις μεταβολές στην γονιδιακή
έκφραση επιβεβαιώθηκε στη συγκεκριμένη μελέτη, σε συμφωνία με παλαιότερες
αναφορές. Παράλληλα, αναδείχθηκε η πολυπλοκότητα της αλληλεπίδρασης των
8
επιγενετικών προτύπων συνδέοντας δεδομένα μεθυλίωσης του DNA με δεδομένα
ακετυλίωσης και ανοιχτής χρωματίνης. Τέλος, η συσχέτιση του δυσμενούς
προγνωστικού del(11q) με το αυξημένο επιγενετικό φορτίο, δηλαδή τον αριθμό των
διαφορικά μεθυλιωμένες θέσεις CpG (ΔΜCpG) μεταξύ του δείγματος προ-θεραπείας
κάθε ασθενούς και Β κυττάρων μνήμης, υποδηλώνει τη δυνατότητα χρήσης του
επιγενετικού φορτίου ως δείκτη δυσμενούς πρόγνωσης.
Οι ασθενείς με ΧΛΛ εκτός από τις γενετικές βλάβες που φέρουν, εμφανίζουν
ιδιαίτερα ανοσογενετικά χαρακτηριστικά όπως η στερεοτυπία του Β κυτταρικού
υποδοχέα. Οι ασθενείς που ανήκουν στα διακριτά αυτά υποσύνολα δημιουργούν
κλινικοβιολογικά ομοιογενείς ομάδες, ακόμα και σε επίπεδο επιγενετικής. Στη
Δημοσίευση ΙΙΙ., διερευνήσαμε τα πρότυπα μεθυλίωσης του DNA σε ασθενείς των
στερεότυπων υποσυνόλων #6 και #8 όπως επίσης και σε άλλους ασθενείς με
αμετάλλακτα γονίδια IGHV (Α-ΧΛΛ) και διαπιστώσαμε διακριτές επιγενετικές
υπογραφές. Η επιγενετική υπογραφή έδειξε χαμηλή συσχέτιση με την γονιδιακή
έκφραση, σε συμφωνία με την υπάρχουσα βιβλιογραφία. Μεταξύ των γονιδίων με
διαφορική μεθυλίωση, τις μεγαλύτερες διαφορές εμφάνιζε το TP63, μέλος της
οιγογένειας γονιδίων TP53. Πιο λεπτομερώς, το TP63 ήταν υπομεθυλιωμένο και
επίσης βρέθηκε να υπερεκφράζεται στο υποσύνολο #8, το οποίο εμφανίζει τον
υψηλότερο κίνδυνο ανάπτυξης συνδρόμου Richter μεταξύ όλων των υποομάδων
ΧΛΛ.
Συνολικά, η παρούσα διατριβή επιβεβαιώνει τη σημασία της μεθυλίωσης του DNA
στην ΧΛΛ, παρέχοντας σημαντικές ενδείξεις για τη συμμετοχή της στο μηχανισμό της
εξέλιξης και της υποτροπής και αποκαλύπτοντας το τοπίο μεθυλίωσης του DNA σε
διακριτές κυτταρογενετικές και στερεοτυπικές υποομάδες της ΧΛΛ.
(EL)
Aberrant DNA methylation is implicated in the pathogenesis of chronic lymphocytic
leukemia (CLL), however its contribution to disease progression has not been
conclusively defined. In paper I, we investigated the role of DNA methylation changes
overtime in a group of CLL patients homogeneously treated with fludarabine,
cyclophosphamide and rituximab (FCR). We determined methylation profiles in 34 CLL
patients before treatment and at relapse. Overtime analysis highlighted the active role
of DNA methylation changes in CLL evolution, particularly in regards to response to
chemoimmunotherapy, involving several transcription factors and pathways. The DNA
methylation changes showed correlation with the time to first treatment and the time
to relapse, hence offering strong evidence regarding the active role of epigenetics in
disease evolution, including the response to treatment. Moreover, our findings raise
the possibility of using the DNA methylation levels of specific CpGs as prognostic
biomarkers.
CLL cases show different cytogenetic alterations with clinical value, but it is unclear
whether distinct CLL cytogenetic subgroups have different epigenetic landscapes. In
paper II, we analyzed whether DNA methylation profiles can be linked to the
pathophysiology of particular cytogenetic subgroups. We investigated 245 CLL cases
carrying del(11q), del(13q) or trisomy 12. The trisomy 12 cases showed distinct DNA
methylation patterns, further underscoring their unique biological background. We
found low correlation between DNA methylation and gene expression, in line with
recent reports. Moreover, integration analysis demonstrated the complexity of the
epigenetic markers by linking the DNA methylation data with acetylation and
chromatin accessibility data. Finally, del(11q) cases showed a high epigenetic burden
(i.e. number of DMCpGs per case compared to memory B cells), which represents a
potential predictive biomarker for CLL.
Apart from the genetic alterations, CLL cases exhibit distinct immunogetic
characteristics such as the antigen receptor stereotypy. The cases belonging to these
stereotyped subsets show homogeneous clinicobiologically characteristics, even at
epigenetic level. In paper III., we analyzed the DNA methylation profiles of patients
belonging to stereotyped subset #6 and #8 as well as non-subset U-CLL patients and
10
we found distinct epigenetic signatures. The epigenetic signature showed a low
correlation with gene expression in the line of previous reports. The TP63 gene, which
is a member of TP53 family, showed the highest differences on DNA methylation levels
between the two subsets. Moreover, TP63 was hypomethylated and overexpressed in
subset #8, which exhibits the highest risk of Richter syndrome among all CLL
subgroups.
Altogether, this thesis confirms the significance of DNA methylation in CLL, provides
insight into the mechanism of the progression and relapse and further unravels the
DNA methylation landscape in cytogenetic subgroups and stereotyped subsets of CLL.
(EN)
Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών
