Utente:IndyJr/Cromosoma Philadelphia

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 Template:Infobox medical condition (new) Il Cromosoma Philadelphia o traslocazione Philadelphia (Ph) è un'anomalia genetica specifica nel cromosoma 22 caratteristica delle cellule leucemiche (in particolare le cellule della leucemia mieloide cronica (LMC)). Questo cromosoma difettoso è insolitamente corto a causa della traslocazione reciproca, t(9;22)(q34;q11), di materiale genetico tra il cromosoma 9 e il cromosoma 22, e contiene un gene di fusione chiamato BCR-ABL1 . Questo gene è il gene ABL1 del cromosoma 9 sovrapposto al gene BCR della "regione del punto di rottura" (BCR, da Breakpoint Cluster Region in inglese) del cromosoma 22, che codifica per una proteina ibrida: una proteina di segnalazione della tirosin-chinasi che è "sempre attiva", causando la divisione incontrollata della cellula interrompendo la stabilità del genoma e compromettendo varie vie di segnalazione che regolano il ciclo cellulare.

La presenza di questa traslocazione è necessaria per la diagnosi di LMC; in altre parole, tutti i casi di LMC sono positivi per BCR-ABL1.[1] Alcuni casi sono confusi da una traslocazione criptica che è invisibile sui preparati cromosomici a banda G o da una traslocazione variante che coinvolge un altro cromosoma o cromosomi e il braccio lungo dei cromosomi 9 e 22. Altre condizioni simili ma effettivamente negative al cromosoma Philadelphia sono considerate neoplasie mieloproliferative simili alla LMC.[2] Tuttavia, la presenza del cromosoma Philadelphia (Ph) non è sufficientemente specifica per diagnosticare la LMC, poiché si trova anche nella leucemia linfoblastica acuta[3] (25–30% dei casi adulti e 2–10% di quelli pediatrici) e occasionalmente nella leucemia mieloide acuta (LMA) e nella leucemia acuta a fenotipo misto (MPAL).

Biologia molecolare

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Schema della formazione del cromosoma Philadelphia

Il difetto cromosomico nel cromosoma Philadelphia è una traslocazione reciproca, in cui parti di due cromosomi, 9 e 22, si scambiano di posto. Il risultato è che un gene di fusione viene creato giustapponendo il gene <i id="mwMw">ABL1</i> sul cromosoma 9 (regione q34) a una parte del gene BCR (regione cluster breakpoint) sul cromosoma 22 (regione q11). Questa è una traslocazione reciproca, che crea un cromosoma allungato 9 (definito cromosoma derivato, o der 9 ), e un cromosoma troncato 22 ( il cromosoma Philadelphia, 22q-). [4] [5] In accordo con il Sistema Internazionale per la Nomenclatura Citogenetica Umana (ISCN), questa traslocazione cromosomica è designata come t(9;22)(q34;q11). Il simbolo ABL1 deriva da Abelson, il nome di un virus della leucemia che trasporta una proteina simile. Il simbolo BCR deriva dalla regione del cluster di breakpoint, un gene che codifica per una proteina che agisce come fattore di scambio di nucleotidi guanina per le proteine Rho GTPasi [6]

La traslocazione provoca una fusione del gene BCR-ABL1 oncogenico che può essere trovata sul cromosoma derivato più corto 22. Questo gene codifica per una proteina di fusione BCR-ABL1. A seconda della posizione precisa della fusione, il peso molecolare di questa proteina può variare da 185 a 210 kDa . Di conseguenza, la proteina di fusione ibrida BCR-ABL1 è indicata come p210 o p185.

Tre varianti clinicamente importanti codificate dal gene di fusione sono le isoforme p190, p210 e p230. [7] p190 è generalmente associato alla leucemia linfoblastica acuta (ALL) a cellule B, mentre p210 è generalmente associato alla leucemia mieloide cronica ma può anche essere associato a ALL e AML. [8] p230 è solitamente associato a leucemia mieloide cronica associata a neutrofilia e trombocitosi (LMC-N). [8] Inoltre, l'isoforma p190 può anche essere espressa come una variante di splicing di p210. [9]

Il gene ABL1 esprime una proteina associata alla membrana, una tirosina chinasi, e il trascritto BCR-ABL1 è anche tradotto in una tirosina chinasi contenente domini di entrambi i geni BCR e ABL1. L'attività delle tirosin chinasi è tipicamente regolata in modo autoinibitorio, ma il gene di fusione BCR-ABL1 codifica per una proteina che è "sempre attiva" o costitutivamente attivata, portando a un legame alterato del DNA e a una divisione cellulare non regolata (cioè il cancro). Ciò è dovuto alla sostituzione della regione del cappuccio miristoilata, che quando presente induce un cambiamento conformazionale rendendo inattivo il dominio della chinasi, con una porzione troncata della proteina BCR. [10] Sebbene la regione BCR esprima anche serina/treonina chinasi, la funzione tirosina chinasi è molto rilevante per la terapia farmacologica. Poiché i domini N-terminali Y177 e CC di BCR codificano per l'attivazione costitutiva della chinasi ABL1, queste regioni sono mirate nelle terapie per sottoregolare l'attività della chinasi BCR-ABL1. Gli inibitori della tirosina chinasi specifici per domini come CC, Y177 e Rho (come imatinib e sunitinib ) sono farmaci importanti contro una varietà di tumori tra cui LMC, carcinoma a cellule renali (RCC) e tumori stromali gastrointestinali (GIST).

La proteina fusa BCR-ABL1 interagisce con la subunità beta(c) del recettore dell'interleuchina-3 ed è moderata da un ciclo di attivazione all'interno del suo dominio SH1, che viene attivato quando legato all'ATP e innesca percorsi a valle. L'attività della tirosina chinasi ABL1 di BCR-ABL1 è elevata rispetto all'ABL1 wild-type. [11] Poiché ABL attiva un numero di proteine ed enzimi che controllano il ciclo cellulare, il risultato della fusione BCR-ABL1 è accelerare la divisione cellulare. Inoltre, inibisce la riparazione del DNA, causando instabilità genomica e potenzialmente causando la temuta crisi blastica nella LMC.

Ruoli proliferativi nella leucemia

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Il gene di fusione BCR-ABL1 e la proteina codificata dal cromosoma Philadelphia influenzano molteplici vie di segnalazione che influenzano direttamente il potenziale apoptotico, i tassi di divisione cellulare e le diverse fasi del ciclo cellulare per ottenere la caratteristica di proliferazione incontrollata di LMC e ALL.

Percorso JAK/STAT

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Particolarmente vitale per la sopravvivenza e la proliferazione delle cellule della leucemia mieloide nel microambiente del midollo osseo è la segnalazione di citochine e fattori di crescita. La via JAK/STAT modera molti di questi effettori attivando gli STAT, che sono fattori di trascrizione con la capacità di modulare i recettori delle citochine e i fattori di crescita. JAK2 fosforila la proteina di fusione BCR-ABL a Y177 e stabilizza la proteina di fusione, rafforzando la segnalazione delle cellule cancerogene. È stato dimostrato che le mutazioni JAK2 sono centrali nelle neoplasie mieloproliferative e le chinasi JAK svolgono un ruolo centrale nel guidare le neoplasie ematologiche (JAK Blood Journal). Le terapie per ALL e CML hanno preso di mira JAK2 e BCR-ABL utilizzando nilotinib e ruxolitinib all'interno di modelli murini per sottoregolare la segnalazione delle citochine a valle silenziando l'attivazione della trascrizione di STAT3 e STAT5 (appelmann et al). L'interazione tra JAK2 e BCR-ABL all'interno di queste neoplasie ematopoietiche implica un ruolo importante della segnalazione delle citochine mediata da JAK-STAT nel promuovere la crescita delle cellule leucemiche che esibiscono il cromosoma Ph e l'attività tirosin-chinasica BCR-ABL. Sebbene sia stata discussa la centralità della via JAK2 per dirigere la proliferazione nella LMC, il suo ruolo come effettore a valle della tirosina chinasi BCR-ABL è stato mantenuto. Gli impatti sul ciclo cellulare tramite JAK-STAT sono in gran parte periferici, ma influenzando direttamente il mantenimento della nicchia ematopoietica e del suo microambiente circostante, la sovraregolazione BCR-ABL della segnalazione JAK-STAT svolge un ruolo importante nel mantenimento della crescita e della divisione delle cellule leucemiche. [12] [13]

Percorso Ras/MAPK/ERK

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La via Ras/MAPK/ERK trasmette i segnali ai fattori di trascrizione nucleare e svolge un ruolo nel governo del controllo e della differenziazione del ciclo cellulare. Nelle cellule contenenti il cromosoma Ph, la tirosina chinasi BCR-ABL attiva la via RAS/RAF/MEK/ERK, che determina una proliferazione cellulare non regolata tramite la trascrizione genica nel nucleo. La tirosina chinasi BCR-ABL attiva Ras tramite la fosforilazione della proteina GAB2, che dipende dalla fosforilazione di Y177 localizzata in BCR. Ras in particolare si è dimostrato un importante bersaglio a valle di BCR-ABL1 nella LMC, poiché i mutanti Ras in modelli murini interrompono lo sviluppo della LMC associata al gene BCR-ABL1 (Effetto dell'inibizione di Ras nell'ematopoiesi e leucemogenesi BCR/ABL). La via Ras/RAF/MEK/ERK è anche implicata nella sovraespressione dell'osteopontina (OPN), importante per il mantenimento della nicchia delle cellule staminali ematopoietiche, che indirettamente influenza la proliferazione incontrollata caratteristica delle cellule leucemiche. Le cellule di fusione BCR-ABL mostrano anche livelli costitutivamente elevati di Ras attivato legato a GTP, attivando una via di segnalazione Ras-dipendente che ha dimostrato di inibire l'apoptosi a valle di BCR-ABL (Cortez et al). Le interazioni con il recettore IL-3 inducono anche la via Ras/RAF/MEK/ERK a fosforilare fattori di trascrizione che giocano un ruolo nel guidare la transizione G1/S del ciclo cellulare. [14] [15] [16]

Legame al DNA e apoptosi

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Il gene c-Abl nelle cellule wild-type è implicato nel legame al DNA, che influenza processi come la trascrizione del DNA, la riparazione, l' apoptosi e altri processi alla base del ciclo cellulare. Mentre la natura di questa interazione è stata dibattuta, esistono prove che suggeriscono che c-Abl fosforila HIPK2, una serina/treonina chinasi, in risposta al danno al DNA e promuove l'apoptosi nelle cellule normali. La fusione BCR-ABL, al contrario, ha dimostrato di inibire l'apoptosi, ma il suo effetto sul legame al DNA in particolare non è chiaro. [17] Nell'inibizione apoptotica, è stato dimostrato che le cellule BCR-ABL sono resistenti all'apoptosi indotta da farmaci, ma hanno anche un profilo di espressione proapoptotico dall'aumento dei livelli di espressione di p53, p21 e Bax. La funzione di queste proteine pro-apoptotiche, tuttavia, è compromessa e l'apoptosi non viene eseguita in queste cellule. BCR-ABL è stato anche implicato nella prevenzione dell'elaborazione della caspasi 9 e della caspasi 3, che si aggiunge all'effetto inibitorio. [18] [19] [20] Un altro fattore che impedisce la progressione del ciclo cellulare e l'apoptosi è la delezione del gene IKAROS, che si presenta in >80% dei casi di LLA positivi al cromosoma Ph. Il gene IKAROS è fondamentale per l'arresto del ciclo cellulare mediato dal recettore delle cellule Pre-B in TUTTE le cellule positive per il Ph, che quando alterato fornisce un meccanismo per la progressione incontrollata del ciclo cellulare e la proliferazione delle cellule difettose come incoraggiato dalla segnalazione della tirosina chinasi BCR-ABL. [21]

Nomenclatura

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Il cromosoma Philadelphia è designato cromosoma Ph (o Ph') e designa il cromosoma 22 accorciato che codifica per la chinasi di fusione gene/proteina di fusione BCR-ABL. Deriva dalla traslocazione, che è denominata t(9;22)(q34.1;q11.2), tra il cromosoma 9 e il cromosoma 22, con rotture che avvengono nella regione (3), banda (4), sottobanda ( 1) del braccio lungo (q) del cromosoma 9 e regione (1), banda (1), sottobanda (2) del braccio lungo (q) del cromosoma 22. Quindi i breakpoint cromosomici sono scritti come (9q34.1) e (22q11.2), rispettivamente, utilizzando gli standard ISCN.

Terapia

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Inibitori della tirosina chinasi

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Struttura cristallina del dominio Abl chinasi (blu) in complesso con inibitore della tirosin chinasi di seconda generazione (TKI) nilotinib (rosso)

Alla fine degli anni '90, STI-571 ( imatinib, Gleevec/Glivec) è stato identificato dalla società farmaceutica Novartis (allora nota come Ciba Geigy) in schermi ad alto rendimento per gli inibitori della tirosin-chinasi . Successivi studi clinici condotti dal Dr. Brian J. Druker presso l' Oregon Health &amp; Science University in collaborazione con il Dr. Charles Sawyers e il Dr. Moshe Talpaz hanno dimostrato che STI-571 inibisce la proliferazione delle cellule ematopoietiche che esprimono BCR-ABL. Sebbene non abbia sradicato le cellule LMC, ha limitato notevolmente la crescita del clone tumorale e ha diminuito il rischio della temuta " crisi blastica ".  Nel 2000 il Dr. John Kuriyan ha determinato il meccanismo mediante il quale STI-571 inibisce il dominio della chinasi Abl. [22] È stato commercializzato nel 2001 da Novartis come imatinib mesilato (Gleevec negli Stati Uniti, Glivec in Europa).

Sono in fase di sviluppo altri inibitori farmacologici, più potenti e/o attivi contro i cloni emergenti di BCR-abl resistenti a Gleevec/Glivec nei pazienti trattati. La maggior parte di questi cloni resistenti sono mutazioni puntiformi nella chinasi di BCR-abl. Nuovi inibitori includono dasatinib e nilotinib, che sono significativamente più potenti di imatinib e possono superare la resistenza. Anche le terapie combinate con nilotinib e ruxolitnib hanno mostrato successo nella soppressione della resistenza prendendo di mira contemporaneamente gli stadi JAK-STAT e BCR-ABL. Inibitori di piccole molecole, come il triossido di arsenico e gli analoghi della geldanamicina, sono stati identificati anche nella sottoregolazione della traduzione della chinasi BCR-ABL e nella promozione della sua degradazione da parte della proteasi. [23] [24]

Axitinib, un farmaco usato per trattare il carcinoma a cellule renali, ha dimostrato di essere efficace nell'inibire l'attività della chinasi Abl in pazienti con BCR-ABL1(T315I). [25] La mutazione T315I nella fusione conferisce gene di resistenza ad altri inibitori della tirosin-chinasi, come imatinib, tuttavia axitinib è stato con successo stato usato per trattare un paziente con ALL portando questa mutazione, così come CML cellule in coltura.

Il trattamento della LLA Ph+ pediatrica con una combinazione di chemioterapia standard e inibitori RTK può portare alla remissione,  ma il potenziale curativo è sconosciuto.

Asciminib (Scemblix) è stato approvato per uso medico negli Stati Uniti nell'ottobre 2021. [26]

Trapianti di sangue o midollo

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Un'opzione potenzialmente curativa, ma rischiosa, per la LLA Ph+ o la LMC Ph+ pediatrica è il trapianto di midollo osseo o il trapianto di sangue cordonale, ma alcuni preferiscono la chemioterapia per ottenere la prima remissione (CR1). Per alcuni, il trapianto di midollo osseo da un fratello donatore compatibile o da un donatore compatibile e non consanguineo può essere favorito quando si ottiene la remissione.

Il trapianto di sangue cordonale è preferito da alcuni quando non è disponibile una corrispondenza 10/10 di midollo osseo e il trapianto di sangue cordonale può avere alcuni vantaggi, inclusa una ridotta incidenza di malattia del trapianto contro l'ospite (GVHD), che è una complicanza comune e significativa di trapianto. Tuttavia, il trapianto con sangue cordonale a volte richiede periodi di tempo più lunghi per l'attecchimento, il che può aumentare il rischio di complicanze dovute all'infezione. Indipendentemente dal tipo di trapianto, sono possibili mortalità e recidive correlate al trapianto e i tassi possono cambiare man mano che i protocolli di trattamento migliorano. Per la seconda remissione (CR2), se raggiunta, sono possibili sia la chemioterapia che le opzioni di trapianto e molti medici preferiscono il trapianto. 

Storia

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Il cromosoma Philadelphia è stato scoperto e descritto per la prima volta nel 1959 da David Hungerford presso l' Istituto per la ricerca sul cancro del Lankenau Hospital, che si è fuso con l'American Oncology Hospital nel 1974 per creare il Fox Chase Cancer Center, [27] insieme a Peter Nowell dell'Università della Pennsylvania. Scuola di Medicina . L'anomalia genetica trovata da Hungerford e Nowell prende il nome dalla città in cui si trovavano entrambe le organizzazioni. [28] [29] [30]

Hungerford stava scrivendo la sua tesi di dottorato sui cromosomi in un laboratorio di genetica presso quello che allora era l'Istituto per la ricerca sul cancro presso il Lankenau Hospital Research Institute, [31] e ha rilevato un difetto nei cromosomi delle cellule del sangue di pazienti affetti da leucemia. Questa osservazione fondamentale è stata il primo difetto genetico ad essere collegato a un cancro umano specifico. Nowell era un patologo dell'Università della Pennsylvania che stava anche studiando le cellule leucemiche al microscopio quando notò cellule con questo difetto genetico nell'atto di dividersi. Con sua sorpresa, i loro cromosomi, di solito un groviglio indistinto, erano visibili come strutture separate. Alla ricerca di un esperto di cromosomi, Nowell ha trovato Hungerford a Lankenau. Mentre conduceva i suoi studi microscopici, Hungerford approfondì le sue osservazioni con la scoperta che alcune cellule leucemiche avevano un cromosoma 22 anormalmente corto. Successivamente, la mutazione che osservò divenne nota come cromosoma Philadelphia.

Nel 1973, Janet Rowley dell'Università di Chicago identificò il meccanismo attraverso il quale il cromosoma Philadelphia nasce come traslocazione. [32] [33]

Guarda anche

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Riferimenti

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  1. ^ nccn.org, https://www.nccn.org/professionals/physician_gls/pdf/cml.pdf. URL consultato il 15 luglio 2020.
  2. ^ nccn.org, https://www.nccn.org/professionals/physician_gls/pdf/mpn.pdf. URL consultato il 20 febbraio 2018.
  3. ^ Talpaz M, Shah NP, Kantarjian H, etal, Dasatinib in imatinib-resistant Philadelphia chromosome-positive leukemias, in N. Engl. J. Med., vol. 354, n. 24, June 2006, pp. 2531–41, DOI:10.1056/NEJMoa055229.
  4. ^ vol. 138, DOI:10.7326/0003-4819-138-10-200305200-00010, https://oadoi.org/10.7326/0003-4819-138-10-200305200-00010.
  5. ^ vol. 10.
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  12. ^ JAK of all trades: JAK2-STAT5 as novel therapeutic targets in BCR-ABL1 chronic myeloid leukemia, in Blood, vol. 123, n. 19, 2014, DOI:10.1182/blood-2014-04-567289.
  13. ^ Targeting BCR-ABL and JAK2 in Ph ALL, in Blood, vol. 122, n. 13, 2015, pp. 2167–2175, DOI:10.1182/blood-2014-12-617548.
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  15. ^ Negative regulation of p120GAP GTPase promoting activity by p210bcr/abl: Implication for RAS-dependent Philadelphia chromosome positive cell growth., in Journal of Experimental Medicine, vol. 179, n. 6, 1994, pp. 1855–1865, DOI:10.1084/jem.179.6.1855.
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  18. ^ vol. 290, DOI:10.1074/jbc.p114.628982, https://oadoi.org/10.1074/jbc.p114.628982.
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