Ondanks grote vooruitgang in de lange termijn prognose van kinderen met acute lymfatische leukemie (ALL) door steeds betere behandelprotocollen, stagneert het genezingspercentage nu rond de 85%. Behalve het feit dat 15% van de kinderen met ALL niet geneest, is de andere keerzijde van de intensieve, 2 tot 3 jaar durende behandeling het optreden van ongewenste bij-effecten op zowel korte als lange termijn. Er zijn verschillende signaalpaden ontdekt die vaak over-reactief zijn in leukemiecellen. Deze activatie wordt vaak veroorzaakt door mutaties in genen die betrokken zijn bij het doorgeven van signalen van buiten de cel naar binnenin de cel en die dan aanzetten tot overmatig delen van de witte bloedcellen, met als gevolg leukemie. In dit proefschrift hebben we het optreden van mutaties in verschillende signaalpaden onderzocht en getest of deze mutaties doelwit voor nieuwe meer doelgerichte medicijnen (precision medicines) kunnen zijn waardoor de leukemiecellen selectiever gedood kunnen worden en er mogelijk minder kans is op bijwerkingen van de (chemo)therapie.
In hoofdstuk 2 onderzochten we de frequentie van afwijkingen in het DNA coderend voor het JAK2 kinase, een gen betrokken bij het activeren van een celdelingsprogramma. In het DNA kunnen zowel kleine mutaties (puntmutaties) als grote versmeltingen van 2 genen (zogenaamde fusiegenen) optreden die beide leiden tot een hyperactivatie van JAK2. Deze afwijkingen werden onderzocht in B-cel acute lymfatische leukemie, een vorm die bij 85% van de kinderen met ALL voorkomt. De meeste mutaties in JAK2 komen voor in de groep waar klassieke cytogenetische afwijkingen ontbreken (daarom B-others genoemd) en in patiënten waarvan het genexpressieprofiel lijkt op BCR-ABL1-positieve leukemie (BCR-ABL1-like genoemd). De celdodende effecten van JAK-remmers varieerden in onze laboratoriumstudies: cellen met JAK2-fusiegenen werden effectief gedood door ruxolitinib en momelotinib, terwijl cellen met alleen puntmutaties in JAK2 minder snel dood gingen en afhankelijk waren van het cytokine TSLP dat de JAK eiwitten indirect kan aanschakelen. We ontdekten verder potentiële beperkingen van JAK-remmers zoals het feit dat deze remmers juist tot activering van alternatieve signaalpaden kunnen leiden waarvan bekend is dat deze het overleven en delen van leukemiecellen stimuleren. Bovendien ontdekten we dat mesenchymale cellen die in het beenmerg belangrijk zijn voor de overleving van gezonde witte bloedcellen, ook de leukemiecellen ongevoeliger maakten voor de JAK remmers. Op basis van deze resultaten concluderen we dat JAK remmers effectief kunnen zijn voor patiënten met JAK2 fusiegenen, maar veel minder voor patienten met een JAK2 puntmutatie. In de klinische praktijk moet hierbij het effect op het aantal leukemiecellen maar vooral ook het optreden van (nieuwe) mutaties gemonitored worden.
In hoofdstuk 3 hebben we het belang van mutaties in het RAS signaalpad geëvalueerd. We ontdekten dat deze mutaties grotendeels beperkt zijn tot 4 sleutelgenen, en dat mutaties vaak in een klein percentage van de leukemiecellen (subklonale mutaties) gevonden wordt. Klonale mutaties waren geassocieerd met resistentie voor cytostatica in het laboratorium en met een hogere kans op het terugkomen van de leukemie in de patient(recidief genoemd). Daarentegen waren subklonale mutaties niet voorspellend voor de prognose van de patient. We zagen dat RAS gemuteerde cellen heel gevoelig waren voor de remmer trametinib, en bovendien maakte deze remmer de leukemiecellen
ook gevoeliger voor prednisone. Een combinatie van beide medicijnen ligt daarom voor de hand om te gaan gebruiken in de klinische praktijk.
In hoofdstuk 4 onderzochten we het fenomeen van hoge PDGFRA expressie in een groep kinderen met B-other en BCR-ABL-like leukemie. Dit gen is belangrijk voor het delen maar ook uitrijpen (differentieren) van witte bloedcellen. We ontdekten dat veel patienten met hoge PDGFRA expressie deleties hebben van het ERG gen, maar dat er geen aanwijzingen zijn voor genetische afwijkingen in het PDGFRA gen zelf. Ondanks dat PDGFRα geactiveerd was in deze patienten, hadden de PDGFR-remmers imatinib en CP673451 geen effect in onze laboratoriumstudies. We concludeerden dat PDGFRA geen goed doelwit is in de behandeling van kinderen met ALL.
In hoofdstuk 5 van dit proefschrift onderzochten we de mutatiefrequentie in FGFR1, 2, en 3 de fibroblast growth factor receptor, welke betrokken is bij celdelingen. We waren geinteresseerd in deze receptor omdat we ook vonden dat stimulatie van deze receptor (met het zogenaamde FGF2 ligand) tot minder gevoeligheid voor prednisolone leidde van de leukemiecellen. Ons mutatie-onderzoek leverde echter weinig afwijkingen op in de 3 FGFR-familie genen. Verder onderzoek naar de link met prednisolone resistentie is nodig, maar vermoedelijk speelt FGFR signalering geen prominente rol in kinderleukemie omdat er weinig tot geen mutaties voorkomen in deze genen.
Een volledig nieuw therapeutisch doelwit voor kinderleukemie staat beschreven in hoofdstuk 6, namelijk het membraan-gebonden eiwit EMP1. We hebben aangetoond dat EMP1 expressie verhoogd is in prednisolon resistente ALL, en dat deze verhoogde expressie vooral voorkomt bij patienten met een slechte prognose. Het uitzetten van dit EMP1 gen in het laboratorium, verhoogde de gevoeligheid voor prednisolon en verminderde de migratie van leukemiecellen naar mesenchymale beenmerg cellen. We toonden aan dat de Src-familie van kinases een belangrijke rol speelt bij het doorgeven van signalen opgepikt door EMP1 naar het binnenste van de cel toe. Onze studie suggereert dat EMP1 de potentie heeft om als target te dienen voor nieuw te ontwikkelen medicijnen in de behandeling van kinder ALL.
Samenvattend beschrijven we in dit proefschrift welke signaalpaden geactiveerd zijn in kinderen met ALL. Echter, niet alle signaalpaden zijn geschikt als therapeutisch doelwit omdat de remmende effecten kortdurend, omkeerbaar of omzeild kunnen worden door activering van alternatieve signaalpaden in de leukemiecellen en/of omzeild kunnen worden door de ondersteunende werking van mesenchymale cellen in het beenmerg. Het vervolgonderzoek zal zich dan ook richten op het vinden van goede combinaties van precision medicines en traditionele cytostatica (zoals prednisolon) en het doorbreken van de leukemisch beenmerg (micromilieu) gemedieerde medicijn-resistentie.