Alteraciones epigenéticas en la leucemia linfoblástica aguda del

Documento descargado de http://www.elsevier.es el 20/11/2016. Copia para uso personal, se prohíbe la transmisión de este documento por cualquier medio o formato.
Alteraciones epigenéticas en la leucemia linfoblástica
aguda del adulto
José Román-Gómeza, Antonio Jiménez-Velascob, Antonio Torresa, Felipe Prosperc,
Anabel Heinigerb y Xabier Agirrec
a
Servicio de Hematología. Hospital Reina Sofía. Córdoba.
Servicio de Hematología. Hospital Carlos Haya. Málaga.
c
Servicio de Hematología. Área de Terapia Celular. Clínica Universitaria de Navarra. Pamplona. Navarra. España.
b
El sello característico de la leucemia linfoblástica aguda (LLA) es la
aparición progresiva de una conducta celular maligna generada por
una función alterada de los genes. Aunque la LLA tradicionalmente
se ha considerado como una enfermedad de base genética, es cada
vez más evidente que las alteraciones epigenéticas también desempeñan un papel central en la patogenia y la progresión de esta enfermedad. La metilación de las regiones promotoras de los genes se asocia
con la pérdida de función de éstos y es el episodio epigenético mejor
caracterizado de la LLA. La metilación de múltiples genes que controlan la proliferación, la adhesión y la apoptosis es un fenómeno común
en las células de la LLA y constituye el mecanismo más importante
para inactivar genes relacionados con el cáncer en esta enfermedad.
Este perfil de metilación sirve como marcador de riesgo y constituye
una base racional para el empleo de agentes desmetilantes en el tratamiento de la LLA.
Palabras clave: Leucemia linfoblástica aguda. Metilación. Promotores.
Hipometilación. Pronóstico.
Epigenetic abnormalities in adult acute lymphoblastic
leukemia
The hallmark of acute lymphoblastic leukemia (ALL) is the progressive appearance of malignant cell behavior triggered by altered gene
function. ALL has traditionally been viewed as a genetic disease but
epigenetic defects also play an important role in its pathogenesis and
progression. Methylation of the promotor regions of genes is associated with functional loss in these genes and constitutes the best-characterized epigenetic event in ALL.
Hypermethylation-associated inactivation affects virtually all of the
pathways in the ALL cellular network, such as the cell cycle, apoptosis and adhesion. The identification of these methylation abnormalities and elucidation of the events surrounding them are important as
the methylation status of ALL cells can be used as a prognostic biomarker and can also be manipulated in vivo with demethylating
agents.
Key words: Acute lymphoblastic leukemia. Methylation. Promotors.
Hypomethylation. Prognosis.
La leucemia linfoblástica aguda (LLA) es el tipo de cáncer
más prevalente, así como la forma de leucemia más común
en los niños, aunque no es infrecuente en la población
adulta1. Las células leucémicas de la mayoría de los pacientes con LLA expresan en su superficie antígenos proteicos
que también se encuentran en los diferentes estadios de
maduración de las células precursoras linfoides T y B nor-
Este trabajo ha sido financiado en parte por ayudas de: FIS 06/0003, Junta
de Andalucía 06/0356, Beca Ortiz Landázuri 2006 (Dpto. Salud-Gobierno de
Navarra), Fundación IMABIS, Fundación de Investigación Médica Mutua
Madrileña Automovilistica, CIMA y Asociación Medicina e Investigación
(AMI).
Correspondencia: Dr. J. Román-Gómez.
Servicio de Hematología. Hospital Reina Sofía.
Avda. Menéndez Pidal, s/n. 14004 Córdoba. España.
Correo electrónico: [email protected]
males. De este modo, los clones leucémicos de la LLA parecen estar originados en células linfoides bloqueadas en un
estadio temprano de su maduración2. La característica central de la LLA y de otros tipos de neoplasias es la aparición
progresiva de una conducta celular maligna generada por
una función genética alterada3. Las translocaciones cromosómicas constituyen un indudable escalón oncogénico en la
LLA y los genes estructuralmente alterados por ellas desempeñan papeles cruciales en la proliferación, la diferenciación y la apoptosis4. Sin embargo, estas alteraciones sólo
aparecen en un porcentaje bajo de casos y, además, en
subtipos muy específicos de LLA5. Por otra parte, las mutaciones en oncogenes y genes supresores de tumores (p53,
RAS), tan frecuentes en tumores sólidos, rara vez aparecen
en las neoplasias linfoides agudas6. Junto a estas anomalías
genéticas, es cada vez más evidente que las alteraciones
epigenéticas también desempeñan un papel central en la
patogenia y la progresión de este tipo de leucemias7-9.
Metilación del ADN
La epigenética hace referencia a los cambios hereditarios
en los patrones de expresión génica que no dependen de
alteraciones en la secuencia normal de los nucleótidos que
componen el genoma. Entre todos los episodios epigenéticos existentes, el que está mejor caracterizado es la denominada metilación del ADN.
La metilación del nucleótido citosina es la única modificación
conocida que ocurre de modo endógeno en el ADN de los
mamíferos y se debe a la adición enzimática, mediada por
las ADN metiltransferasas (DNMT), de un grupo metilo al
carbono en posición 5 de la citosina10 (fig. 1A). La mayor
parte de las 5-metilcitosinas (5mC) en el ADN humano están
presentes en los dinucleótidos 5’-CpG-3’ (citosina-fosfatoguanina [CpG]), los cuales no se encuentran distribuidos de
modo uniforme en el genoma, ya que se han deplecionado
progresivamente de éste en el transcurso de la evolución10-11.
En el 98% del genoma, los dinucleótidos CpG aparecen una
vez cada 100 dinucleótidos y se encuentran fuertemente
metilados con objeto de estructurar la cromatina nuclear en
un estado represivo que impida la transcripción de regiones
poco útiles y potencialmente peligrosas del ADN, como las
secuencias repetitivas Alu o transposones. En contraste, regiones pequeñas del ADN, que van desde 200 pb hasta varias kilobases, denominadas «islas CpG», contienen la frecuencia esperada de dinucleótidos CpG (1 por cada 10
dinucleótidos)10-13. Estas áreas están protegidas de la metilación y se encuentran localizadas en las regiones promotoras
proximales de cerca del 50-60% de todos los genes10-13. Esta
ausencia de metilación es un requisito básico para la transcripción activa y el funcionamiento normal de éstos.
La consecuencia principal de la metilación de los promotores es el silenciamiento en la expresión del gen correspondiente10-13. Gracias a este mecanismo, se impide la transMed Clin (Barc). 2007;129(Supl 1):15-22
15
Documento descargado de http://www.elsevier.es el 20/11/2016. Copia para uso personal, se prohíbe la transmisión de este documento por cualquier medio o formato.
ROMÁN-GÓMEZ J ET AL. ALTERACIONES EPIGENÉTICAS EN LA LEUCEMIA LINFOBLÁSTICA AGUDA DEL ADULTO
A
B
N
N O
Citosina
CH3
NH2
N
N O
5-metil-citosina
Célula sana
NH2
Inactivación del
cromosoma X
Organización
de la cromatina
Represión
secuencias
parásitas
Metilación específica
de tejido
Impresión génica
Célula tumoral
Metilación de ADN
Inactivación de genes
supresores de tumores
Persistencia de residuos 5-metilcitosina
Alteración de las siguientes vías moleculares:
apoptosis, angiogénesis, ciclo celular,
diferenciación, reparación de ADN, metástasis,
resistencia a fármacos, señales de transducción
Generación espontánea de:
Mutaciones C → T
Mutaciones CC → TT
Mutaciones G → T
Fig. 1. (A) La metilación del ADN consiste en la adición de un grupo metilo al carbono en posición 5 del anillo del nucleótido citosina. (B) Papel de la metilación
del ADN en la biología de la célula normal y neoplásica.
cripción de secuencias parásitas del ADN, potencialmente
dañinas para la integridad celular, como retrovirus endógenos o transposones. Además, la metilación es muy útil para
la célula en la inactivación de uno de los cromosomas X en
la mujer, la impresión génica o la expresión de genes específicos de tejidos (fig. 1B)10-13.
Aunque la importancia funcional de la metilación en la pérdida de función génica está claramente establecida, los mecanismos moleculares implicados en este proceso no están
totalmente dilucidados. Recientemente, se ha demostrado
la implicación funcional de la asociación entre metilación y
una cromatina nuclear inactiva desde el punto de vista
transcripcional14-21. Los nucleosomas, constituidos por las
proteínas denominadas histonas, se configuran de forma diferente dependiendo del estado de metilación; en los genes
metilados, estos nucleosomas se encuentran fuertemente
compactados e impiden el acceso de los activadores de la
transcripción del gen. Además, las histonas se presentan
acetiladas en los genes activos, pero presentan deacetilación en los genes metilados. Esta reacción es mediada por
las deacetilasas de las histonas (HDAC). En esta última situación, los genes metilados son accesibles a proteínas que
se fijan de forma preferente a las 5mC capaces de reprimir
la transcripción del gen. La interacción entre metilación e
histonas es incluso más estrecha, ya que los cambios en el
estado de metilación de las propias histonas influyen en
el estado de transcripción génica: es el llamado código de
las histonas. Así, la metilación de lisina 9 en la histona H3
indica silencio del gen, mientras que la metilación de lisina 4
en la histona H3 se asocia a actividad génica.
16
Med Clin (Barc). 2007;129(Supl 1):15-22
Metilación del ADN en el cáncer humano
La metilación de las regiones promotoras de los genes es,
en la actualidad, el episodio epigenético mejor caracterizado de las células tumorales; se encuentra virtualmente en
todos los tipos de neoplasias humanas y se asocia con el
inapropiado silenciamiento transcripcional y pérdida de
función de estos genes10. Sorprendentemente, esta metilación es, al menos, tan frecuente como las mutaciones o las
deleciones que se presentan en los genes supresores de
tumores clásicos. La metilación de genes que desempeñan
papeles críticos en la oncogenia y que se encuentran no
metilados en los tejidos sanos, se observa de forma temprana en el proceso de tumorigenia. Estos episodios epigenéticos tempranos ocasionan la pérdida de control del ciclo
celular, de la regulación de los factores de transcripción,
de los mecanismos de reparación del ADN, de la apoptosis
y de la angiogenia, y crean un fenotipo de inestabilidad genómica típico de las células tumorales (fig. 1B).
Adicionalmente, el patrón de metilación génico aporta información importante sobre la célula neoplásica: a) cada tipo
de tumor presenta un grupo de genes con especial predilección para presentar metilación. Este patrón de metilación
es diferente para cada tipo de tumor, y determina un perfil
específico de metilación para la neoplasia22, y b) cada tumor individual en un paciente determinado presenta un único mapa epigenético reflejo de su evolución y que difiere
del patrón encontrado en otro paciente con el mismo tipo
de tumor23. La detección de estos perfiles específicos de
neoplasia y de paciente permite conocer mejor la metilación
Documento descargado de http://www.elsevier.es el 20/11/2016. Copia para uso personal, se prohíbe la transmisión de este documento por cualquier medio o formato.
ROMÁN-GÓMEZ J ET AL. ALTERACIONES EPIGENÉTICAS EN LA LEUCEMIA LINFOBLÁSTICA AGUDA DEL ADULTO
coordinada de diversos genes en los sucesivos estadios de
la enfermedad y pueden usarse como marcadores biológicos para mejorar el diagnóstico y determinar el pronóstico
del proceso maligno.
Metilación del ADN en la patogenia de la LLA
Esta metilación específica de tumor también es evidente en
las neoplasias hematológicas, y es en la LLA donde se encuentra mejor caracterizada (tabla 1). En los últimos años,
varios grupos de trabajo, incluido el nuestro, han mostrado
que la metilación de múltiples genes es un fenómeno común en las células de la LLA humana y es el mecanismo
más importante para inactivar genes relacionados con el
cáncer en esta enfermedad24-39; entre el 70-90% de casos
presentan, al menos, un gen metilado, mientras que el 2540% presentan más de 2 genes metilados, ya sea al diagnóstico24-39 o en la recaída40-41.
La metilación en la LLA participa en la inactivación de
5 vías moleculares esenciales: a) episodios que desregulan la proliferación celular, alteran el punto de control tardío en la transición G1-S del ciclo celular, bien directamente (inactivando p21, p15, p16 y p57) o indirectamente
(inactivando p73, PTEN, NES1 y LATS2) y también alteran
la transición G2-M (inactivando LATS1 y REPRIMO)24-41; b)
el programa apoptótico mediante la inactivación de DAPK,
p14, TMS1, APAF1, DIABLO, DBC1 y ASPP124-41; c) inhiben los antagonistas de la vía de señales WNT/beta-cate-
nina permitiendo la activación constitutiva de ésta (metilación de DKK3, sFRP1, sFRP2, sFRP4, WIF1 y HDPR1)42;
d) la adhesión celular, con la inactivación de la familia de
las cadherinas (H-cadherina y E-cadherina) y la familia
de las metaloproteasas (ADAMTS1 y ADAMTS5)24-41, y e)
inactivación de varias proteínas con actividad cinasa o fosfatasa, las cuales se modulan mediante diversos receptores de citocinas (SHP1 y SYK1)43,44. Todas estas anomalías
no deben sorprendernos ya que, subyacente a la complejidad de cada tumor, todos ellos presentan un cierto número de «misiones críticas» que conducen a la célula tumoral y a su progenie hacia la expansión incontrolada. Una
de éstas es la desregulación de la proliferación celular,
que junto a la supresión obligada de la apoptosis crean
una plataforma mínima necesaria para el desarrollo neoplásico. Nuestros datos demuestran que en la LLA esta
plataforma común se obtiene mediante un mecanismo
epigenético de metilación. Más aún, aunque las anomalías
del gen supresor p53 son las observadas con más frecuencia en los tumores sólidos3, estas lesiones son raras
en la LLA6. Una hipótesis que nace a la luz de nuestros resultados es que la metilación de los promotores en la LLA
inactiva las respuestas apoptóticas y de control de la proliferación, bien por encima (p14, DAPK, ASPP1) o por debajo (p21, APAF1) de p53. Esto implica que en la LLA
también hay una fuerte selección celular para perder la
funcionalidad de p53, pero en este caso mediante una vía
epigenética alternativa45.
TABLA 1
Principales genes metilados en la leucemia linfoblástica aguda
Locus
Función
Pacientes con metilación %
ADAMTS1
ADAMTS5
APAF1
ARTS
ASPP1
CDH1
CDH13
DAPK
DBC1
DIABLO
DKK3
FHIT
HDPR1
hRFC
LATS1
LATS2
LHX2
NES1
P14
P15
P16
P57
P73
PACRG
PARK2
PTEN
21q21.2
21q21.3
12q23
17q22-23
14q32-33
16q22
16q24
9q34
9q32-33
12q24.31
11p15
3p14.2
14q23.1
21q22.3
6q23-25
13q11-12
9q33-34.1
19q13
9p21
9p21
9p21
11p15
1p36
6q26
6q26
10q23
45
36
23
22
22
37
35
12
13
22
33
19
26
18
34
28
12
56
8
18
15
9
19
27
27
16
PGR
REPRIMO
RIZ
sFRP1
sFRP2
sFRP4
sFRP5
SHP1
SMC1L1
SMC1L2
SYK
TMS1
WIF1
11q22-23
2q23.3
1p36
8p12-11.1
4q31.3
7p14.1
10q24.1
12p13
Xp11.22
22q13.31
9q22
16p11-12
12q14.3
Metaloproteasa
Metaloproteasa
Regulación de la apoptosis
Regulación de la apoptosis
Regulación de la apoptosis
Adhesión celular
Adhesión celular
Regulación de la apoptosis
Regulación de la apoptosis
Regulación de la apoptosis
Inhibidor de la vía WNT
Metabolismo de las purinas
Inhibidor de la vía WNT
Transportador del folato
Control del ciclo celular en G2-M
Control del ciclo celular en G1-S
Control de la diferenciación celular
Control de la diferenciación celular
Regulación de la apoptosis
Control del ciclo celular en G1-S
Control del ciclo celular en G1-S
Control del ciclo celular en G1-S
Control del ciclo celular en G1-S
Ubicuitinación
Ubicuitinación
Regulación de la apoptosis
Control de la angiogénesis
Control del ciclo celular
Receptor de progestágenos
Control del ciclo celular en G2-M
Vía del retinoblastoma
Inhibidor de la vía WNT
Inhibidor de la vía WNT
Inhibidor de la vía WNT
Inhibidor de la vía WNT
Inhibidor de la vía JAK/STAT
Reparación del ADN
Reparación del ADN
Señales de transducción
Regulación de la apoptosis
Inhibidor de la vía WNT
Gen
40
28
26
38
17
21
28
12
8
59
14
10
30
Med Clin (Barc). 2007;129(Supl 1):15-22
17
Documento descargado de http://www.elsevier.es el 20/11/2016. Copia para uso personal, se prohíbe la transmisión de este documento por cualquier medio o formato.
ROMÁN-GÓMEZ J ET AL. ALTERACIONES EPIGENÉTICAS EN LA LEUCEMIA LINFOBLÁSTICA AGUDA DEL ADULTO
B
1,1
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
CIMP–
CIMP+
p < 0,0001
0
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Meses
Supervivencia global
Supervivencia libre de enfermedad
A
1,1
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
CIMP–
CIMP+
p < 0,0002
0
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Meses
Fig. 2. Curvas de supervivencia libre de enfermedad (A) y supervivencia global (B) en pacientes afectados de leucemia linfoblástica aguda (LLA) (n = 307) de
acuerdo al perfil de metilación génico. CIMP-: pacientes con 0-2 genes metilados; CIMP+: pacientes con más de 2 genes metilados.
Metilación del ADN en las variantes clínicas de la LLA
Influencia de la edad
Puesto que el pronóstico de la LLA pediátrica es significativamente superior a la de los adultos, incluso si se emparejan por datos de mal pronóstico46, algunos autores han propuesto la existencia de diferencias en las bases biológicas
de la enfermedad, entre las que destacarían las diferentes
variaciones en el patrón de metilación. Nuestro grupo ha
mostrado que la LLA del adulto presenta una frecuencia
mayor de metilación de los genes LATS1, CDH1, p15, p14 y
p57, así como, un número mayor de genes metilados simultáneamente que la LLA del niño36. Este mapa epigenético
diferente podría explicar, en parte, la diferencia en el pronóstico entre ambos grupos de edad.
Influencia del linaje inmunológico
El análisis comparativo entre la metilación de la LLA de células precursoras B (LLA-B) y de células precursoras T (LLA-T)
muestra un grupo de genes con mayor frecuencia de metilación en las LLA-T (SYK1, ASPP1, sFRP2, sFRP3 y WIF1), lo
que indica que desempeñan un papel determinante en la
leucemogenia de estirpe T38. Además, hay una metilación
global mayor en LLA-T comparada con LLA-B. De hecho, el
76% de las LLA-T muestra más de 2 genes metilados comparado con el 60% entre las LLA-B (p = 0,03)38.
Metilación de promotores como factor pronóstico
en la LLA
Está claramente demostrado que las características clínicas
de la LLA (edad, número de leucocitos al diagnóstico) constituyen factores pronósticos relevantes en estos pacientes. Sin
embargo, a pesar de una correcta clasificación en grupos de
riesgo, hasta un 20% de los pacientes con LLA pediátrica de
riesgo estándar y más del 50% de los adultos que reciben
un tratamiento optimizado acabarán recayendo1. Otros marcadores biológicos, como el inmunofenotipo o las alteraciones genéticas, se han incorporado más recientemente como
indicadores de un curso más radical y su uso se ha generalizado en la mayoría de los protocolos de tratamiento empleados en la actualidad1-2.
18
Med Clin (Barc). 2007;129(Supl 1):15-22
Junto a estos marcadores tradicionales, la metilación de los
promotores de genes relacionados con el cáncer, y que son
importantes desde el punto de vista funcional, también pueden afectar a la conducta tumoral e influenciar en el pronóstico final de los pacientes. El silencio epigenético de genes
que controlan la invasión neoplásica, el crecimiento y la
muerte celular pueden determinar el patrón de recurrencia
tumoral tras la quimioterapia y, de este modo, determinar la
supervivencia. Puesto que cada tumor presenta un grupo de
genes susceptibles de experimentar metilación, cada tumor
individual podría mostrar un patrón característico de metilación potencialmente predictivo del curso clínico de éste.
Con objeto de confirmar esta hipótesis en la LLA, nuestro
grupo ha estudiado el estado de metilación de 39 genes
pertenecientes a las principales vías de transformación e
inmortalización celular (tabla 1) y ha comparado el pronóstico de los pacientes (n = 201) con un fenotipo metilador
positivo (CIMP+, más de 2 genes metilados) con los pacientes (n = 106) que presentan un fenotipo metilador negativo (CIMP-, menos de 3 genes metilados)36,38-39.
Las tasas de remisión completa (RC) de los pacientes
CIMP- y CIMP+ fueron del 91 y el 87%, respectivamente,
lo que indica que el patrón de metilación no influye en la
respuesta al tratamiento de inducción a la remisión. Sin
embargo, los pacientes CIMP- presentaron una tasa de
recaídas (26 frente a 58%, p < 0,0001) y de mortalidad
(34 frente a 58%, p < 0,001) significativamente más bajas que los pacientes del grupo CIMP+. La supervivencia
libre de enfermedad (SLE) estimada a los 14 años fue del
68% para el grupo CIMP- y del 32% para el grupo CIMP+
(p < 0,0001, fig. 2A). La supervivencia global (SG) calculada a los 14 años fue del 63% para los pacientes CIMPy 32% para el grupo CIMP+ (p = 0,0002, fig. 2B). El análisis multivariable puso de manifiesto que el patrón de metilación constituía un factor pronóstico independiente tanto
para la SLE (p < 0,0001) como para la SG (p = 0,003).
Un aspecto muy interesante es que el patrón de metilación
fue capaz de redefinir el pronóstico clínico de pacientes con
LLA y que presentaban factores pronósticos claramente establecidos y aceptados por la comunidad internacional. De
este modo, la existencia de un fenotipo CIMP- mejoró significativamente los resultados clínicos de pacientes considerados clásicamente como de mal pronóstico, especialmente
Documento descargado de http://www.elsevier.es el 20/11/2016. Copia para uso personal, se prohíbe la transmisión de este documento por cualquier medio o formato.
ROMÁN-GÓMEZ J ET AL. ALTERACIONES EPIGENÉTICAS EN LA LEUCEMIA LINFOBLÁSTICA AGUDA DEL ADULTO
A
A
LLA de células T
1,0
1,2
0,8
CIMP–
0,6
0,5
0,2
CIMP+
p = 0,001
0,0
0
20
40
60
Meses
80
100
120
Supervivencia libre de enfermedad
Supervivencia libre de enfermedad
LLA con cromosoma Filadelfia
1,0
CIMP–
0,8
0,6
0,4
CIMP+
0,2
p = 0,0006
0,0
B
0
1,0
50
75
100
125
150
175
200
B
LLA de células T
0,8
1,2
CIMP–
0,6
1,0
0,5
0,2
CIMP+
p = 0,05
0,0
0
20
40
60
Meses
80
100
120
C
CIMP–
0,8
0,6
0,4
0,2
LLA TEL-AML1 positiva
Supervivencia libre de enfermedad
25
Meses
Supervivencia global
Supervivencia libre de enfermedad
LLA leucocitósica
1,2
CIMP+
1,2
p = 0,003
0,0
1,0
0
CIMP–
25
50
75
100
125
150
175
200
Meses
0,8
Fig. 4. Curvas de supervivencia libre de enfermedad (A) y supervivencia global (B) en pacientes afectados de leucemia linfoblástica aguda (LLA) de células precursoras T (n = 50) de acuerdo al perfil de metilación génico. CIMP-:
pacientes con 0-2 genes metilados; CIMP+: pacientes con más de 2 genes
metilados.
0,6
CIMP+
0,5
0,2
p = 0,002
0,0
0
20
40
60
80
100
Meses
Fig. 3. Curvas de supervivencia libre de enfermedad para pacientes con leucemia linfoblástica aguda (LLA) con cromosoma Filadelfia (n = 47, A), leucocitosis al diagnóstico (n = 73, B), y reordenamiento TEL-AML1 (n = 44, C) de
acuerdo al perfil de metilación génico. CIMP-: pacientes con 0-2 genes metilados; CIMP+: pacientes con más de 2 genes metilados.
los que presentaban el cromosoma Filadelfia (fig. 3A)36, un
fenotipo celular de estirpe T (fig. 4)38 o un número elevado
de leucocitos al diagnóstico (fig. 3B)36. En contraste, la presencia de un fenotipo CIMP+ empeoró el pronóstico del
grupo de pacientes con reordenamiento TEL-AML1, considerados clásicamente como de buen pronóstico (fig. 3C)39.
Todos estos resultados demuestran que el patrón de metilación tiene importantes implicaciones clínicas en la LLA y,
junto con los estudios inmunológicos, citogenéticos y moleculares, podría emplearse para la elaboración de una estrategia terapéutica adaptada al riesgo en los pacientes con
LLA.
Hipometilación del ADN en la LLA
La hipometilación del ADN asociada al cáncer humano es
tan prevalente como la hipermetilación, pero estos 2 tipos
de anormalidades epigenéticas afectan secuencias genómicas diferentes. La metilación se observa con mayor frecuencia en las islas CpG de los promotores de los genes, mientras que la hipometilación afecta a las regiones repetitivas
del ADN, especialmente a retrotransposones y retrovirus endógenos (los cuales constituyen la mayor parte de todas
Med Clin (Barc). 2007;129(Supl 1):15-22
19
Documento descargado de http://www.elsevier.es el 20/11/2016. Copia para uso personal, se prohíbe la transmisión de este documento por cualquier medio o formato.
ROMÁN-GÓMEZ J ET AL. ALTERACIONES EPIGENÉTICAS EN LA LEUCEMIA LINFOBLÁSTICA AGUDA DEL ADULTO
B
1,1
1,1
1,0
1,0
0,9
0,9
0,8
Supervivencia global
Supervivencia libre de enfermedad
A
L1 hipometilado
0,7
0,6
0,5
L1 metilado
0,4
0,3
0,2
0,8
0,7
L1 hipometilado
0,6
0,5
L1 metilado
0,4
0,3
0,2
0,1
0,1
p = 0,02
0,0
p = 0,03
0,0
0
20
40
60
80
100 120 140 160 180 200
0
20
40
60
80
Meses
100 120 140 160 180 200
Meses
Fig. 5. Curvas de supervivencia libre de enfermedad (A) y supervivencia global (B) en pacientes afectados de leucemia linfoblástica aguda (LLA) (n = 307) de
acuerdo al estado de hipometilación del retrotransposon LINE1 (L1).
A
B
LLA CIMP–
LLA CIMP
1,1
1,0
1,0
L1 hipometilado
0,9
0,9
0,8
Supervivencia global
Supervivencia libre de enfermedad
1,1
0,7
0,6
L1 metilado
0,5
0,4
0,3
0,2
L1 hipometilado
0,8
0,7
L1 metilado
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,1
p = 0,004
0,0
p = 0,08
0,0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0
20
40
60
Meses
80
100
120
140
160
Meses
Fig. 6. Curvas de supervivencia libre de enfermedad (A) y supervivencia global (B) en pacientes afectados de leucemia linfoblástica aguda (LLA) y CIMP- (pacientes con 0-2 genes metilados, n = 106) de acuerdo al estado de hipometilación del retrotransposon LINE1 (L1).
nuestras secuencias genómicas)47. El significado biológico
de la hipometilación en el cáncer es menos conocido que el de
la hipermetilación. Sin embargo, estudios realizados en ratones demuestran que la hipometilación inducida es capaz de
producir tumores en éstos48. En humanos, la alta frecuencia
de hipometilación ligada al cáncer, la naturaleza de las secuencias afectadas y la ausencia de una asociación clara
con la hipermetilación hablan en favor de un papel importante e independiente de la hipometilación en la génesis y
progresión tumoral49.
Nuestro grupo ha analizado recientemente la frecuencia de
hipometilación e hipermetilación en una serie amplia de pacientes con LLA (n = 307)50 con objeto de determinar si ambos episodios son independientes y, por tanto, reflejan subtipos de LLA con características clínicas y biológicas
20
Med Clin (Barc). 2007;129(Supl 1):15-22
diferentes. Nuestros resultados demuestran que la hipometilación del retrotransposon LINE1 está presente en el 24%
de las LLA y que no hay ninguna asociación entre esta hipometilación y la hipermetilación de 39 islas CpG estudiadas.
Esto indica que ambos cambios epigenéticos contribuyen a
la leucemogenia linfoide de un modo separado e independiente. Además, al contrario de lo que sucede con el patrón
de hipermetilación, la hipometilación del ADN es un factor
pronóstico favorable (fig. 5), y establece un grupo de muy
bajo riesgo entre los pacientes LLA con CIMP- (fig. 6).
Perspectivas terapéuticas
A diferencia de los cambios genéticos que ocurren en el
cáncer, los cambios epigenéticos son potencialmente rever-
Documento descargado de http://www.elsevier.es el 20/11/2016. Copia para uso personal, se prohíbe la transmisión de este documento por cualquier medio o formato.
ROMÁN-GÓMEZ J ET AL. ALTERACIONES EPIGENÉTICAS EN LA LEUCEMIA LINFOBLÁSTICA AGUDA DEL ADULTO
sibles y, por tanto, hay la posibilidad de reactivar los genes
silenciados por metilación con objeto de obtener un beneficio terapéutico. Los agentes desmetilantes, como la azacitidina o la 5-aza-2-deoxicitidina (decitabina), son capaces de
inducir la expresión de genes silenciados por metilación en
cultivos de líneas celulares malignas. Estos compuestos deben incorporarse al ADN como un análogo de las citosinas
y, por tanto, pueden inducir efectos tóxicos inespecíficos
cuando se utilizan a altas dosis, probablemente por la inducción de lesión en el ADN. Sin embargo, su principal mecanismo de acción es por una inhibición irreversible de las
DNMT51. Estos fármacos se han empleado con éxito en síndromes mielodisplásicos y leucemias agudas mieloblásticas52. En asociación con otros agentes terapéuticos, los fármacos desmetilantes pueden actuar sinérgicamente y
favorecer la respuesta hematológica en leucemias previamente refractarias53.
El hallazgo de que la desacetilación de las histonas está ligada a los procesos de metilación, como un factor coadyuvante, ha permitido el empleo combinado de inhibidores de
las DNMT y HDAC en el tratamiento de las neoplasias, y
muestra un importante efecto antileucémico tanto in vitro
como in vivo54-56.
Nuestro grupo ha demostrado recientemente que la regulación epigenética de los antagonistas WNT contribuye de una
forma esencial a la activación de la vía de señales WNT en la
LLA42. La demostración de que la inhibición de la beta-catenina intranuclear induce apoptosis en la LLA, establece esta
vía como una diana muy atractiva para el tratamiento con
agentes específicos, como la quercetina57, o antagonistas
farmacológicos del complejo proteico beta-catenina/TCF58.
Además, el hecho de que la azacitidina inactive la vía WNT,
tal como demuestra nuestro estudio, constituye una base racional para el empleo de los agentes desmetilantes en los
pacientes con LLA59.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. Pui CH, Evans WE. Acute lymphoblastic leukemia. N Engl J Med.
1998;339:605-15.
2. Pui CH, Behm FG, Crist WM. Clinical and biologic relevance of immunologic marker studies in childhood acute lymphoblastic leukemia. Blood.
1993;82:343-62.
3. Ponder BAJ. Cancer genetics. Nature. 2001;411:336-41.
4. Pui CH, Crist WM, Look AT. Biology and clinical significance of cytogenetic abnormalities in childhood acute lymphoblastic leukemia. Blood.
1990;76:1449-63.
5. Faderl S, Kantarjian HM, Talpaz M, Estrov Z. Clinical significance of cytogenetic abnormalities in adult acute lymphoblastic leukemia. Blood.
1998;91:3995-4019.
6. Wada M, Bartram CR, Nakamura H, Hachiya M, Chen DL, Borenstein J,
et al. Analysis of p53 mutations in a large series of lymphoid hematologic
malignancies of childhood. Blood. 1993;82:3163-9.
7. Jones PA, Laird PW. Cancer epigenetics comes of age. Nature Genet.
1999;21:163-7.
8. Wolffe AP, Matzke MA. Epigenetics: regulation through repression.
Science. 1999;286:481-6.
9. Tycko B. Epigenetic gene silencing in cancer. J Clin Invest.
2000;105:401-7.
10. Herman JG, Baylin SB. Gene silencing in cancer in association with promoter hypermethylation. N Engl J Med. 2003;349:2042-54.
11. Jaenisch R, Bird A. Epigenetic regulation of gene expression: how the
genome integrates intrinsic and environmental signals. Nat Genet.
2003;33:245-54.
12. Feinberg AP, Tycko B. The history of cancer epigenetics. Nat Rev Cancer. 2004;4:143-53.
13. Singal R, Ginder GD. DNA methylation. Blood. 1999;93:4059-70.
14. Struhl K. Histone acetylation and transcriptional regulatory mechanisms.
Genes Dev. 1998;12:599-606.
15. Nan X, Ng HH, Johnson CA, Laherty CD, Turner BM, Eisenman RN, et
al. Transcriptional repression by the methyl-CpG-binding protein MeCP2
involves a histone deacetylase complex. Nature. 1998;393:386-9.
16. Jones PL, Veenstra GJ, Wade PA, Vermaak D, Kass KU, Landsberger N,
et al. Methylated DNA and MeCP2 recruit histone deacetylase to repress
transcription. Nat Genet. 1998;19:187-91.
17. Mannervik M, Nibu Y, Zhang H, Levine M. Transcriptional coregulators
in development. Science. 1999;284:606-9.
18. Hendrich B, Bird A. Mammalian methyltransferases and methyl-CpG
binding domains: proteins involved in DNA methylation. Curr Top Microbiol Immunol. 2000;249:55-74.
19. Rountree MR, Bachman KE, Herman JG, Baylin SB. DNA methylation,
chromatin inheritance, and cancer. Oncogene. 2001;20:3156-65.
20. Im H, Grass JA, Christensen HM, Perkins A, Bresnick EH. Histone deacetylase-dependent establishment and maintenance of broad low-level
histone acetylation within a tissue-specific chromatin domain. Biochemistry. 2002;41:15152-60.
21. El Osta A. DNMT cooperativity—the developing links between methylation, chromatin structure and cancer. Bioessays. 2003;25:1071-84.
22. Esteller M, Corn PG, Baylin SB, Herman JG. A gene hypermethylation
profile of human cancer. Cancer Res. 2001;61:3225-9.
23. Costello JF, Fruhwald MC, Smiraglia DJ, Rush LJ, Robertson GP, Gao X,
et al. Aberrant CpG-island methylation has non-random and tumourtype-specific patterns. Nat Genet. 2000;24:132-8.
24. Roman-Gomez J, Castillejo JA, Jimenez A, Gonzalez MG, Reina ML, Rodriguez MC, et al. Hypermethylation of the calcitonin gene in acute
lymphoblastic leukemia is associated with unfavourable clinical outcome. Br J Haematol. 2001;113:329-38.
25. Roman-Gomez J, Castillejo JA, Jimenez A, Gonzalez MG, Moreno F, Rodriguez MC, et al. 5’ CpG island hypermethylation is associated with
transcriptional silencing of the p21CIP1/WAF1/SDI1gene and confers
poor prognosis in acute lymphoblastic leukemia. Blood. 2002;99:2291-6.
26. Agirre X, Vizmanos JL, Calazans MJ, Garcia-Delgado M, Larrayoz MJ,
Novo FJ. Methylation of CpG dinucleotides and/or CCWGG motifs at the
promoter of TP53 correlates with decreased gene expression in a subset
of acute lymphoblastic leukemia patients. Oncogene. 2003;22:1070-2.
27. Roman-Gomez J, Jimenez-Velasco A, Agirre X, Castillejo JA, Barrios M,
Andreu EJ, et al. The normal epithelial cell-specific 1 (NES1) gene, a
candidate tumor suppressor gene on chromosome 19q13.3-4, is downregulated by hypermethylation in acute lymphoblastic leukemia. Leukemia. 2004;18:362-5.
28. Roman-Gomez J, Jimenez-Velasco A, Agirre X, Castillejo JA, Navarro G,
Barrios M, et al. Transcriptional silencing of the Dickkopfs-3 (Dkk-3)
gene by CpG hypermethylation in acute lymphoblastic leukaemia. Br J
Cancer. 2004;91:707-13.
29. Jimenez-Velasco A, Roman-Gomez J, Agirre X, Barrios M, Navarro G,
Vazquez I, et al. Downregulation of the large tumor suppressor 2 (LATS2 /
KPM) gene confers poor prognosis in acute lymphoblastic leukemia.
Leukemia. 2005;19:2347-50.
30. Agirre X, Roman-Gomez J, Vazquez I, Jimenez-Velasco A, Garate L,
Montiel-Duarte C, et al. Abnormal methylation of the common PARK2
and PACRG promoter is associated with downregulation of gene expression in Acute Lymphoblastic Leukemia (ALL) and Chronic Myeloid Leukemia (CML). Int J Cancer. 2006;118:1945-53.
31. Agirre X, Roman-Gomez J, Jimenez-Velasco A, Garate L, Montiel-Duarte
C, Navarro G, et al. ASPP1, a common activator of TP53, is inactivated
by aberrant methylation of its promoter in acute lymphoblastic leukemia.
Oncogene. 2006;25:1862-70.
32. San Jose-Eneriz E, Agirre X, Roman-Gomez J, Cordeu L, Garate L, Jimenez-Velasco A, et al. Downregulation of DBC1 expression in acute lymphoblastic leukaemia is mediated by aberrant methylation of its promoter.
Br J Haematol. 2006;134:137-44.
33. Garcia-Manero G, Daniel I, Smith TL, Kornblau SM, Kantarjian HM, Issa
J-P. DNA methylation of multiple promoter-associated CpG islands in
adult acute lymphocytic leukemia. Clin Cancer Res. 2002;8:2217-24.
34. Gutierrez MI, Siraj AK, Bhargava M, Ozbek U, Banavali S, Chaudhary
MA, et al. Concurrent methylation of multiple genes in childhood ALL:
Correlation with phenotype and molecular subgroup. Leukemia.
2003;17:1845-50.
35. Shen L, Toyota M, Kondo Y, Obata T, Daniel S, Pierce S, et al. Aberrant
DNA methylation of p57KIP2 identifies a cell-cycle regulatory pathway
with prognostic impact in adult acute lymphocytic leukemia. Blood.
2003;101:4131-6.
36. Roman-Gomez J, Jimenez-Velasco A, Castillejo JA, Agirre X, Barrios M,
Navarro G, et al. Promoter hypermethylation of cancer-related genes: a
strong independent prognostic factor in acute lymphoblastic leukemia.
Blood. 2004;104:2492-8.
37. Takahashi T, Shivapurkar N, Reddy J, Shigematsu H, Miyajima K, Suzuki M, et al. DNA methylation profiles of lymphoid and hematopoietic malignancies. Clin Cancer Res. 2004;10:2928-35.
38. Roman-Gomez J, Jimenez-Velasco A, Agirre X, Prosper F, Heiniger A,
Torres A. Lack of CpG island methylator phenotype defines a clinical
subtype of T-cell acute lymphoblastic eukemia associated with good
prognosis. J Clin Oncol. 2005;23:7043-9.
39. Roman-Gomez J, Jimenez-Velasco A, Agirre X, Castillejo JA, Navarro G,
Calasanz MJ, et al. CpG island methylator phenotype redefines the prognostic effect of t(12;21) in childhood acute lymphoblastic leukemia. Clin
Cancer Res. 2006;12:4845-50.
40. Garcia-Manero G, Bueso-Ramos C, Daniel J, Williamson J, Kantarjian
HM, Issa JP. DNA methylation patterns at relapse in adult acute lymphocytic leukemia. Clin Cancer Res. 2002;8:1897-903.
41. Matsushita C, Yang Y, Takeuchi S, Matsushita M, Van Dongen JJ, Szczepanski T, et al. Aberrant methylation in promoter-associated CpG islands
Med Clin (Barc). 2007;129(Supl 1):15-22
21
Documento descargado de http://www.elsevier.es el 20/11/2016. Copia para uso personal, se prohíbe la transmisión de este documento por cualquier medio o formato.
ROMÁN-GÓMEZ J ET AL. ALTERACIONES EPIGENÉTICAS EN LA LEUCEMIA LINFOBLÁSTICA AGUDA DEL ADULTO
of multiple genes in relapsed childhood acute lymphoblastic leukemia.
Oncol Rep. 2004;12:97-9.
42. Roman-Gomez J, Cordeu L, Agirre X, Jimenez-Velasco A, San Jose-Eneriz E, Garate L, et al. Epigenetic regulation of WNT signaling pathway in
acute lymphoblastic leukemia. Blood. 2007;109:3462-9.
43. Oka T, Ouchida M, Koyama M, Ogama Y, Takada S, Nakatani Y, et al.
Gene silencing of the tyrosine phosphatase SHP1 gene by aberrant
methylation in leukemias/lymphomas. Cancer Res. 2002;62:6390-4.
44. Goodman PA, Burkhardt N, Juran B, Tibbles HE, Uckun FM. Hypermethylation of the spleen tyrosine kinase promoter in T-lineage acute
lymphoblastic leukemia. Oncogene. 2003;22:2504-14.
45. Roman-Gomez J, Castillejo JA, Jimenez A, Barrios M, Heiniger A, Torres A. The role of DNA hypermethylation in the pathogenesis and prognosis of acute lymphoblastic leukemia. Leuk Lymphoma.
2003;44:1855-64.
46. Plasschaert SL, Kamps WA, Vellenga E, De Vries EG, De Bont ES. Prognosis in childhood and adult acute lymphoblastic leukaemia: a question
of maturation? Cancer Treat Rev. 2004;30:37-51.
47. Roman-Gomez J, Jimenez-Velasco A, Agirre X, Cervantes F, Sanchez
J, Garate L, et al. Promoter hypomethylation of the LINE-1 retrotransposable elements activates sense/antisense transcription and marks
the progression of chronic myeloid leukemia. Oncogene.
2005;24:7213-23.
48. Ehrlich M. DNA methylation in cancer: too much, but also too little. Oncogene. 2002;21:5400-13.
49. Kaneda A, Tsukamoto T, Takamura-Enya T, Watanabe N, Kaminishi M,
Sugimura T, et al. Frequent hypomethylation in multiple promoter CpG
island is associated with global hypomethylation, but not with frequent
promoter hypermethylation. Cancer Sci. 2004;95:58-64.
50. Roman-Gomez J, Jimenez-Velasco A, Agirre X, Castillejo JA, Navarro G,
Garate L, et al. Promoter hypermethylation and global hypomethylation
22
Med Clin (Barc). 2007;129(Supl 1):15-22
are independent epigenetic events in lymphoid leukemogenesis with opposing effects on clinical outcome. Leukemia. 2006;20:1445-8.
51. Jones PA, Taylor SM. Cellular differentiation, cytidine analogs and DNA
methylation. Cell. 1980;20:85-93.
52. Ruter B, Wijermans PW, Lubbert M. DNA methylation as a therapeutic
target in hematologic disorders: recent results in older patients with myelodysplasia and acute myeloid leukemia. Int J Hematol. 2004;80:12835.
53. Avramis VI, Mecum RA, Nyce J, Steele DA, Holcenberg JS. Pharmacodynamic and DNA methylation studies of high-dose 1-beta-D-arabinofuranosyl cytosine before and after in vivo 5-azacytidine treatment in pediatric patients with refractory acute lymphocytic leukemia. Cancer
Chemother Pharmacol. 1989;24:203-10.
54. Shaker S, Bernstein M, Momparler LF, Momparler RL. Preclinical evaluation of antineoplastic activity of inhibitors of DNA methylation (5-aza2’-deoxycytidine) and histone deacetylation (trichostatin A, depsipeptide) in combination against myeloid leukemic cells. Leuk Res.
2003;27:437-44.
55. Lemaire M, Momparler LF, Farinha NJ, Bernstein M, Momparler RL. Enhancement of antineoplastic action of 5-aza-2’-deoxycytidine by phenylbutyrate on L1210 leukemic cells. Leuk Lymphoma. 2004;45:147-54.
56. Claus R, Lubbert M. Epigenetic targets in hematopoietic malignancies.
Oncogene. 2003;22:6489-96.
57. Park CH, Chang JY, Hahm ER, Park S, Kim HK, Yang CH. Quercetin, a
potent inhibitor against beta-catenin/Tcf signaling in SW480 colon cancer cells. Biochem Biophys Res Commun. 2005;328:227-34.
58. Lepourcelet M, Chen YN, France DS, Wang H, Crews P, Petersen F, et
al. Small-molecule antagonists of the oncogenic Tcf/beta-catenin protein
complex. Cancer Cell. 2004;5:91-102.
59. Fenaux P. Inhibitors of DNA methylation: beyond myelodysplastic syndromes. Nat Clin Pract Oncol. 2005;2 (Suppl 1):S36-44.