Martijn Ernst

RUNX1-Familial Platelet Disease (RUNX1-FPD) is een zeldzame erfelijke aandoening die wordt gekenmerkt door verhoogde bloedingsneiging door kwalitatieve en kwantitatieve afwijkingen van de trombocyten en een verhoogd risico op het ontwikkelen van hematologische maligniteiten, voornamelijk acute myeloïde leukemie (AML) en myelodysplastisch syndroom (MDS). De kennis ten aanzien van de pathogenese en klinische kenmerken van hematologische maligniteiten veroorzaakt door RUNX1-FPD is nog zeer beperkt. In dit proefschrift onderzochten we de klinische en biologische kenmerken van RUNX1-FPD, met bijzondere aandacht voor AML die in deze context voorkomt.

Allereerst biedt hoofdstuk 1 een introductie van de belangrijkste biologische en medische aspecten die relevant zijn voor de studies die in dit proefschrift worden beschreven. Dit hoofdstuk introduceert de biologie van normale en maligne hematopoëse, inclusief de rol van de micro-omgeving (niche) in het beenmerg, waar de volwassen hematopoëse voornamelijk plaatsvindt. Daarnaast worden klinische aspecten van myeloïde maligniteiten besproken, met een nadruk op AML en MDS. Ook wordt het concept van erfelijke aanleg voor hematologische maligniteiten besproken, inclusief meerdere voorbeelden van ziekten om de klinische heterogeniteit en de klinische gevolgen van deze erfelijke aanleg te illustreren. Ten slotte worden de biologische en klinische aspecten van RUNX1-FPD, het hoofdonderwerp van dit proefschrift, geïntroduceerd.

In hoofdstuk 2 onderzochten we de optimale zorg naar huidige standaarden voor patiënten met AML in het kader van een erfelijke aanleg, inclusief RUNX1-FPD, door recente richtlijnen en ‘expert opinion’ te beoordelen. Met betrekking tot het diagnosticeren van RUNX1-FPD bij AML patiënten bestaat er in de literatuur een consensus dat kiembaan diagnostiek (inclusief pre- en post-test counselen) moet worden overwogen bij patiënten met een persoonlijke of familiale voorgeschiedenis van (met name) maligniteiten en/of afwijkingen van de trombocyten. Bovendien bestaat er indicatie voor kiembaan diagnostiek, indien RUNX1-mutaties bij de standaard AML diagnostiek worden aangetoond met een variant allel frequentie (VAF) van meer dan 40% op (somatische) sequentiepanels. Ten aanzien van therapie bij RUNX1-FPD-gerelateerde AML bestaat er brede consensus over de indicatie voor allogene stamceltransplantatie met een donor zonder RUNX1-FPD (ofwel een niet-verwante donor, ofwel een verwante donor na uitsluiting van de kiembaan RUNX1-variant). Ten slotte wordt jaarlijkse follow-up geadviseerd, inclusief perifeer bloedbeeld en op indicatie een beenmergpunctie.

In hoofdstuk 3 bepaalden we de frequentie van RUNX1 kiembaan varianten in RUNX1-gemuteerde AML. We vergeleken gepaarde diagnostische en complete remissie (CR) monsters in een HOVON trial-cohort van patiënten met RUNX1-gemuteerde AML. Kiembaan varianten persisteren in CR, meestal met een VAF van ongeveer 50%, in tegenstelling tot somatische varianten. We toonden aan dat 3 van de 37 (8,1%) patiënten met RUNX1-gemuteerde AML een kiembaan RUNX1 variant hadden.

In hoofdstuk 4 onderzochten we de klinische kenmerken van RUNX1-FPD, met extra aandacht voor AML binnen deze context. Met dank aan brede internationale samenwerking stelden we een Europees retrospectief cohort samen van 161 patiënten. In dit cohort had 60 van de 134 patiënten met beschikbare relevante data (44,8%) een hematologische maligniteit ontwikkeld, met een relatief jonge mediane leeftijd (35 jaar voor AML en 40,5 jaar voor MDS). Bij RUNX1-FPD-gerelateerde AML (n=40) ontdekten we dat frequente somatische RUNX1 moleculaire aberraties (zowel somatische mutaties, als chromosoom 21 triplicaties of partiële deleties). De andere meest voorkomende somatische moleculaire veranderingen betroffen mutaties van onder andere de FLT3(-ITD), SRSF2 en BCOR genen, en chromosomale anomalieën van chromosoom 7 (volledige of partiële deletie) en 8 (triplicatie). Ten aanzien van therapeutische uitkomsten toonden we aan dat 20 van de 25 patiënten met beschikbare relevante data (80%) CR bereikten na inductietherapie, met een 5-jaars overleving (‘overall survival’, OS) van 50,4%. De overleving van AML patiënten met een kiembaan RUNX1-variant in dit cohort was daarmee statistisch langer in vergelijking met volwassen RUNX1-gemuteerde AML patiënten in een historisch cohort. Na correctie voor leeftijd en verschillen in therapeutische regimenten bleef er een trend voor langere overleving bestaan.

In hoofdstuk 5 onderzochten we hoe hematopoëse onder normale omstandigheden wordt beïnvloed door ondersteunende, niet-hematopoëtische cellen met een RUNX1 deficiëntie in de beenmerg niche. Dit is een van de kenmerken die RUNX1-FPD-patiënten met AML onderscheiden van patiënten die sporadisch AML ontwikkelen met een somatische RUNX1-mutatie. We gebruikten een muismodel waarin verschillende types kiembaan RUNX1 varianten (hypomorfe en verlies-van-functie allelen) werden gecombineerd om een verschillende functionele gen-doseringen te creëren. We toonden een verminderd trombocytengetal in het bloed van dit muismodel aan (een van de belangrijkste kenmerken van RUNX1-FPD), evenals een verhoogd myeloïde potentieel en een verminderd lymfoïde potentieel. De ernst van het fenotype toenam naarmate de RUNX1-gen-dosering afnam. Bovendien werd een competitief nadeel in reconstitueren van de lymfoïde lijnen waargenomen voor RUNX1-deficiënt beenmerg, wat in overeenstemming is met het relatief verminderde lymfoïde potentieel. Deze afwijkingen werden niet waargenomen bij gerichte RUNX1-deletie in mesenchymale stromale cellen (MSCs) in het beenmerg, of na transplantatie van normaal beenmerg in RUNX1-deficiënte muizen. Samengevat duiden deze data op een hematopoëtische cel-autonome verstoring van de hematopoëse door RUNX1 deficiëntie onder normale omstandigheden. Onze bevindingen ondersteunen dus niet het model van niche-geïnduceerde leukemogenese bij RUNX1-FPD, hoewel een faciliterende rol van nichecomponenten in de pathogenese van RUNX1-FPD niet formeel werd uitgesloten.

Ten slotte worden in hoofdstuk 6 de bevindingen in dit proefschrift besproken in het licht van bestaande wetenschappelijke literatuur en mogelijke toekomstige onderzoeksrichtingen.