Identification of novel genetic alterations in pediatric cytogenetically normal acute myeloid leukemia by next-generation sequencing

Pediatric acute myeloid leukemia (AML) is a molecularly heterogeneous disease that arises from genetic alterations in pathways that regulate self-renewal and myeloid differentiation. While the majority of patients carry recurrent chromosomal translocations, almost 20% of childhood AML do not show any recognizable cytogenetic alteration and are defined as cytogenetically normal (CN)-AML. CN-AML patients have always showed a great variability in response to therapy and overall outcome, underlining the presence of unknown genetic changes, not detectable by conventional analyses, but relevant for pathogenesis, and outcome of AML. The development of novel genome-wide techniques such as next-generation sequencing, have tremendously improved our ability to interrogate the cancer genome. Based on this background, the aim of this research study was to investigate the mutational landscape of pediatric CN-AML patients negative for all the currently known somatic mutations reported in AML through whole-transcriptome sequencing (RNA-seq). RNA-seq performed on diagnostic leukemic blasts from 19 pediatric CN-AML cases revealed a considerable incidence of cryptic chromosomal rearrangements, with the identification of 21 putative fusion genes. Several of the fusion genes that were identified in this study are recurrent and might have a prognostic and/or therapeutic relevance. A paradigm of that is the CBFA2T3-GLIS2 fusion, which has been demonstrated to be a common alteration in pediatric CN-AML, predicting poor outcome. Important findings have been also obtained in the identification of novel therapeutic targets. On one side, the identification of NUP98-JARID1A fusion suggests the use of disulfiram; on the other, here we describe alteration-activating tyrosine kinases, providing functional data supporting the use of tyrosine kinase inhibitors to specifically inhibit leukemia cells. This study provides new insights in the knowledge of genetic alterations underlying pediatric AML, defines novel prognostic markers and putative therapeutic targets, and prospectively ensures a correct risk stratification and risk-adapted therapy also for the “all-neg” AML subgroup.

Farmacogenomica della Clofarabina nel trattamento delle Leucemie Acute pediatriche: identificazione di nuovi bersagli molecolari e del profilo genomico associato all’efficacia terapeutica del farmaco antitumorale

In quest’ultimi decenni si è assistito ad un notevole miglioramento nella terapia delle Leucemie Acute (LA) pediatriche, nonostante tutto si assiste oggi ad una fase di plateau della curva di sopravvivenza e le leucemie continuano a costituire la principale causa di morte pediatrica per malattia. Ulteriori progressi nel trattamento delle LA potrebbero essere ottenuti mediante studi di farmacogenomica che, identificando le componenti genetiche associate alla risposta individuale ai trattamenti farmacologici, consentono il disegno di terapie personalizzate e tumore-specifiche, ad alta efficacia e bassa tossicità per ciascun paziente. Il lavoro svolto è stato, dunque, finalizzato allo studio della farmacogenomica del farmaco antitumorale Clofarabina (CLO) nel trattamento delle LA pediatriche al fine di identificare marcatori genetici predittivi di risposta delle cellule leucemiche al farmaco, delucidare i meccanismi di resistenza cellulare ed individuare nuovi bersagli verso cui indirizzare terapie più mirate ed efficaci. L’analisi in vitro della sensibilità alla CLO di blasti provenienti da pazienti pediatrici affetti da Leucemia Acuta Linfoblastica (LAL) e Mieloide (LAM) ha consentito l’identificazione di due sottopopolazioni di cellule LAL ad immunofenotipo T a diversa sensibilità alla CLO. Mediante DNA-microarrays, si è identificata la “signature” genetica specificamente associata alla diversa risposta delle cellule LAL-T al farmaco. Successivamente, la caratterizzazione funzionale dei geni differenziali e l’analisi dei pathways hanno consentito l’identificazione specifica di potenziali biomarcatori di risposta terapeutica aprendo nuove prospettive per la comprensione dei meccanismi di resistenza cellulare alla CLO e suggerendo un nuovo bersaglio terapeutico per le forme LAL-T a bassa sensibilità al farmaco. In conclusione, nel lavoro svolto si sono identificati set di geni e pathways di rilievo biologico per la risposta delle cellule LAL-T alla CLO suggerendo marcatori genetici in grado di identificare i soggetti eleggibili per il trattamento o verso cui disegnare terapie innovative. Il lavoro è paradigma per l’applicazione della farmacogenomica in altre neoplasie.

Key issues in diagnosing and treating acute aortic syndromes: results from the metropolitan area of Bologna network

Background: Survival of patients with Acute Aortic Syndrome (AAS) may relate to the speed of diagnosis. Diagnostic delay is exacerbated by non classical presentations such as myocardial ischemia or acute heart failure (AHF). However little is known about clinical implications and pathophysiological mechanisms of Troponin T elevation and AHF in AAS. Methods and Results: Data were collected from a prospective metropolitan AAS registry (398 patients diagnosed between 2000 and 2013). Troponin T values (either standard or high sensitivity assay, HS) were available in 248 patients (60%) of the registry population; the overall frequency of troponin positivity was 28% (ranging from 16% to 54%, using standard or HS assay respectively, p = 0.001). Troponin positivity was associated with a twofold increased risk of long in-hospital diagnostic time (OR 1.92, 95% CI 1.05-3.52, p = 0.03), but not with in-hospital mortality. The combination of positive troponin and ACS-like ECG abnormalities resulted in a significantly increased risk of inappropriate therapy due to a misdiagnosis of ACS (OR 2.48, 95% CI 1.12-5.54, p = 0.02). Patients with AHF were identified by the presence of dyspnea as presentation symptom or radiological signs of pulmonary congestion or cardiogenic shock. The overall frequency of AHF was 28 % (32% type A vs. 20% type B AAS, p = 0.01). AHF was due to a variety of pathophysiological mechanisms including cardiac tamponade (26%), aortic regurgitation (25%), myocardial ischemia (17%), hypertensive crisis (10%). AHF was associated with increased surgical delay and with increased risk of in-hospital death (adjusted OR 1.97 95% CI1.13-3.37,p=0.01). Conclusions: Troponin positivity (particularly HS) was a frequent finding in AAS. Abnormal troponin values were strongly associated with ACS-like ECG findings, in-hospital diagnostic delay, and inappropriate therapy. AHF was associated with increased surgical delay and was an independent predictor of in-hospital mortality.

Differenze di genere tra le caratteristiche cliniche e outcome dei pazienti con cancro ospedalizzati per COVID-19.

Obiettivo: Lo scopo principale di questo studio è analizzare lo sviluppo di complicanze cardiovascolari (CV) nei pazienti con neoplasia e malattia moderata-severa da COVID-19 e valutare differenze di genere per il rischio di mortalità intraospedaliera o di complicanze CV. Materiali e Metodi. Popolazione oggetto di studio. Pazienti inclusi nel registro ISACS-COVID 19 (ClinicalTrials.gov: NCT05188612), dati raccolti a partire da Febbraio 2020 a Luglio 2022. I pazienti arruolati sono stati reclutati da centri ospedalieri di cinque paesi: Italia, Croazia, Macedonia, Serbia e Romania. Le caratteristiche d’inclusione comprendono: età >18 anni, essere ospedalizzati e avere diagnosi certa d’infezione da SARS-CoV2. Gli endpoint analizzati sono stati: mortalità intraospedaliera e lo sviluppo di scompenso cardiaco acuto (SCA) nei pazienti con neoplasia. Risultati. La popolazione finale oggetto dello studio era di 4,014 pazienti ospedalizzati per malattia da COVID-19. Di questi circa l’8% risultava affetto da neoplasia. I pazienti con neoplasia risultavano essere più frequentemente donne (49% vs 40%, p=0.004), con un’età media più alta (68.3±12.95 vs 65.2±15.6, p<0.001) ma con profilo di rischio CV simile ai pazienti liberi da neoplasia. A seguito di analisi logistica di regressione multivariata, le donne non risultavano avere un incremento del rischio di mortalità intraospedaliera (OR 0.83;95%CI 0.66-2.45), mentre la presenza di tumore era significativamente associata ad incremento di mortalità (OR 1.68;95%CI 1.16-2.45). Restringendo le analisi di regressione logistica ai pazienti oncologici, le donne presentavano un incremento del rischio di sviluppo di SC acuto (OR3.07;95%CI 1.14 – 8.30) così come lo era la presenza di tumore al seno (OR 2.26; 95%CI 1.38 – 12.1). Conclusioni. La presenza di neoplasia rappresenta una condizione che incrementa il rischio di mortalità intraospedaliera nei pazienti ricoverati con COVID-19, mentre il genere femminile no. Le donne sembrano avere un rischio aumentato di sviluppo di SC acuto soprattutto se presentano un tumore al seno

Intestinal microbiome in chronic intestinal failure and associations with intestinal failure associated liver disease

Background and Aims: Intestinal dysbiosis has been described in children with chronic intestinal failure (CIF) and in adults with short bowel syndrome (SBS), mostly with jejunocolic anastomosis (SBS-2) and jejuno-ileal anastomosis (SBS-3), linked to generic data with the pathogenesis of Intestinal Failure Associated Liver Disease (IFALD). Little is known about gut microbiome of adults with end-jejunostomy (SBS-1) and in CIF other than SBS and any specific associations with the onset of IFALD. We aimed to describe the fecal microbiome of adult patients with different mechanisms of CIF and any possible associations with the development of IFALD. Material and methods: Fecal samples from 61 patients with benign CIF. Phylogenetic characterization of the microbiome by amplification of the hypervariable regions V3 and V4 of the bacterial gene encoding 16S rRNA, and subsequent grouping of sequences in amplicon sequence variants (ASVs). Patient samples comparison to microbiome sequences from 61 healthy subjects, matched for sex and age, selected from the healthy subjects library of the Laboratory of the Microbial Ecology of Health Unit, Department of Pharmacy and Biotechnology, of the University of Bologna. IFALD was assessed by the diagnostic criteria of IFALD-cholestasis, IFALD-steatosis, IFALD-fibrosis. Results: Decreased bacterial α-diversity in CIF patients (increase of Proteobacteria and Actinobacteria and decrease in Bacteroidetes). Identification of microbial family-level signatures specific for CIF mechanisms (increase in Actinomycetaceae and Streptococcaceae in SBS-1, Bifidobacteriaceae and Lactobacillaceae in SBS-2, Bacteroidaceae and Porphyromonadaceae in dysmotility). Abundance of Lactobacillus and Lactobacillaceae strongly associated with IFALD-cholestasis and IFALD–fibrosis for SBS-1; Peptostreptococcus, Prevotellaceae (Prevotella) and Pasteurellaceae (Haemophilus) significantly increased in IFALD-fibrosis for other CIF mechanisms. Conclusions: CIF patients had a marked intestinal dysbiosis with microbial family-level signatures specific to the pathophysiological mechanism. Specific characteristics of microbiome may contribute to the pathogenesis of IFALD. Intestinal microbiome could become a therapeutic target in patients with CIF.

Recupero della funzione renale in pazienti con acute kidney injury (AKI) sottoposti a terapia sostitutiva renale

L’insufficienza renale acuta(AKI) grave che richiede terapia sostitutiva, è una complicanza frequente nelle unità di terapia intensiva(UTI) e rappresenta un fattore di rischio indipendente di mortalità. Scopo dello studio é stato valutare prospetticamente, in pazienti “critici” sottoposti a terapie sostitutive renali continue(CRRT) per IRA post cardiochirurgia, la prevalenza ed il significato prognostico del recupero della funzione renale(RFR). Pazienti e Metodi:Pazienti(pz) con AKI dopo intervento di cardiochirurgia elettivo o in emergenza con disfunzione di due o più organi trattati con CRRT. Risultati:Dal 1996 al 2011, 266 pz (M 195,F 71, età 65.5±11.3aa) sono stati trattati con CRRT. Tipo di intervento: CABG(27.6%), dissecazione aortica(33%), sostituzione valvolare(21.1%), CABG+sostituzione valvolare(12.6%), altro(5.7%). Parametri all’inizio del trattamento: BUN 86.1±39.4, creatininemia(Cr) 3.96±1.86mg/dL, PAM 72.4±13.6mmHg, APACHE II score 30.7±6.1, SOFAscore 13.7±3. RIFLE: Risk (11%), Injury (31.4%), Failure (57.6%). AKI oligurica (72.2%), ventilazione meccanica (93.2%), inotropi (84.5%). La sopravvivenza a 30 gg ed alla dimissione è stata del 54.2% e del 37.1%. La sopravvivenza per stratificazione APACHE II: <24=85.1 e 66%, 25-29=63.5 e 48.1%, 30-34=51.8 e 31.8%, >34=31.6 e 17.7%. RFR ha consentito l’interruzione della CRRT nel 87.8% (86/98) dei survivors (Cr 1.4±0.6mg/dL) e nel 14.5% (24/166) dei nonsurvivors (Cr 2.2±0.9mg/dL) con un recupero totale del 41.4%. RFR è stato osservato nel 59.5% (44/74) dei pz non oligurici e nel 34.4% dei pz oligurici (66/192). La distribuzione dei pz sulla base dei tempi di RFR è stata:<8=38.2%, 8-14=20.9%, 15-21=11.8%, 22-28=10.9%, >28=18.2%. All’analisi multivariata, l’oliguria, l’età e il CV-SOFA a 7gg dall’inizio della CRRT si sono dimostrati fattori prognostici sfavorevoli su RFR(>21gg). RFR si associa ad una sopravvivenza elevata(78.2%). Conclusioni:RFR significativamente piu frequente nei pz non oligurici si associa ad una sopravvivenza alla dimissione piu elevata. La distribuzione dei pz in rapporto ad APACHE II e SOFAscore dimostra che la sopravvivenza e RFR sono strettamente legati alla gravità della patologia.

Interactions between the gut microbiota, short-chain fatty acids and the immune system in pediatric patients undergoing hematopoietic stem cell transplantation

The gut microbiota (GM) is essential for human health and contributes to several diseases; indeed it can be considered an extension of the self and, together with the genetic makeup, determines the physiology of an organism. In this thesis has been studied the peripheral immune system reconstitution in pediatric patients undergoing allogeneic hematopoietic stem cell transplantation (aHSCT) in the early phase; in parallel, have been also explored the gut microbiota variations as one of the of primary factors in governing the fate of the immunological recovery, predisposing or protecting from complications such as the onset of acute graft-versus-host disease (GvHD). Has been demonstrated, to our knowledge for the first time, that aHSCT in pediatric patients is associated to a profound modification of the GM ecosystem with a disruption of its mutualistic asset. aGvHD and non-aGvHD subjects showed differences in the process of GM recovery, in members abundance of the phylum Bacteroidetes, and in propionate fecal concentration; the latter are higher in the pre-HSCT composition of non-GvHD subjects than GvHD ones. Short-chain fatty acids (SCFAs), such as acetate, butyrate and propionate, are end-products of microbial fermentation of macronutrients and distribute systemically from the gut to blood. For this reason, has been studied their effect in vitro on human DCs, the key regulators of our immune system and the main player of aGvHD onset. Has been observed that propionate and, particularly, butyrate show a strong and direct immunomodulatory activity on DCs reducing inflammatory markers such as chemokines and interleukins. This study, with the needed caution, suggests that the pre-existing GM structure can be protective against aGvHD onset, exerting its protective role through SCFAs. They, indeed, may regulate cell traffic within secondary lymphoid tissues, influence T cell development during antigen recognition, and, thus, directly shape the immune system.