Mechanism of resistance to tyrosine kinase inhibitors in philadelphia-positive acute lymphblastic leukaemia (all): from genetic alterations to impaired RNA editing

The Ph chromosome is the most frequent cytogenetic aberration associated with adult ALL and it represents the single most significant adverse prognostic marker. Despite imatinib has led to significant improvements in the treatment of patients with Ph+ ALL, in the majority of cases resistance developed quickly and disease progressed. Some mechanisms of resistance have been widely described but the full knowledge of contributing factors, driving both the disease and resistance, remains to be defined. The observation of rapid development of lymphoblastic leukemia in mice expressing altered Ikaros (Ik) isoforms represented the background of this study. Ikaros is a zinc finger transcription factor required for normal hemopoietic differentiation and proliferation, particularly in the lymphoid lineages. By means of alternative splicing, Ikaros encodes several proteins that differ in their abilities to bind to a consensus DNA-binding site. Shorter, DNA nonbinding isoforms exert a dominant negative effect, inhibiting the ability of longer heterodimer partners to bind DNA. The differential expression pattern of Ik isoforms in Ph+ ALL patients was analyzed in order to determine if molecular abnormalities involving the Ik gene could associate with resistance to imatinib and dasatinib. Bone marrow and peripheral blood samples from 46 adult patients (median age 55 yrs, 18-76) with Ph+ ALL at diagnosis and during treatment with imatinib (16 pts) or dasatinib (30 pts) were collected. We set up a fast, high-throughput method based on capillary electrophoresis technology to detect and quantify splice variants. 41% Ph+ ALL patients expressed high levels of the non DNA-binding dominant negative Ik6 isoform lacking critical N-terminal zinc-fingers which display abnormal subcellular compartmentalization pattern. Nuclear extracts from patients expressed Ik6 failed to bind DNA in mobility shift assay using a DNA probe containing an Ikaros-specific DNA binding sequence. In 59% Ph+ ALL patients there was the coexistence in the same PCR sample and at the same time of many splice variants corresponded to Ik1, Ik2, Ik4, Ik4A, Ik5A, Ik6, Ik6 and Ik8 isoforms. In these patients aberrant full-length Ikaros isoforms in Ph+ ALL characterized by a 60-bp insertion immediately downstream of exon 3 and a recurring 30-bp in-frame deletion at the end of exon 7 involving most frequently the Ik2, Ik4 isoforms were also identified. Both the insertion and deletion were due to the selection of alternative splice donor and acceptor sites. The molecular monitoring of minimal residual disease showed for the first time in vivo that the Ik6 expression strongly correlated with the BCR-ABL transcript levels suggesting that this alteration could depend on the Bcr-Abl activity. Patient-derived leukaemia cells expressed dominant-negative Ik6 at diagnosis and at the time of relapse, but never during remission. In order to mechanistically demonstrated whether in vitro the overexpression of Ik6 impairs the response to tyrosine kinase inhibitors (TKIs) and contributes to resistance, an imatinib-sensitive Ik6-negative Ph+ ALL cell line (SUP-B15) was transfected with the complete Ik6 DNA coding sequence. The expression of Ik6 strongly increased proliferation and inhibited apoptosis in TKI sensitive cells establishing a previously unknown link between specific molecular defects that involve the Ikaros gene and the resistance to TKIs in Ph+ ALL patients. Amplification and genomic sequence analysis of the exon splice junction regions showed the presence of 2 single nucleotide polymorphisms (SNPs): rs10251980 [A/G] in the exon2/3 splice junction and of rs10262731 [A/G] in the exon 7/8 splice junction in 50% and 36% of patients, respectively. A variant of the rs11329346 [-/C], in 16% of patients was also found. Other two different single nucleotide substitutions not recognized as SNP were observed. Some mutations were predicted by computational analyses (RESCUE approach) to alter cis-splicing elements. In conclusion, these findings demonstrated that the post-transcriptional regulation of alternative splicing of Ikaros gene is defective in the majority of Ph+ ALL patients treated with TKIs. The overexpression of Ik6 blocking B-cell differentiation could contribute to resistance opening a time frame, during which leukaemia cells acquire secondary transforming events that confer definitive resistance to imatinib and dasatinib.

Il cane come modello animale spontaneo di patologie neoplastiche dell'uomo: ene Ataxia-Telangiectasia Mutated (ATM) Nnella predisposizione al cancro ed importanza dei riarrangimanti genici dei geni Ig/TCR per la diagnosi e prognosi delle malattie linfoproliferative

“Naturally occurring cancers in pet dogs and humans share many features, including histological appearance, tumour genetics, molecular targets, biological behaviour and response to conventional therapies. Studying dogs with cancer is likely to provide a valuable perspective that is distinct from that generated by the study of human or rodent cancers alone. The value of this opportunity has been increasingly recognized in the field of cancer research for the identification of cancer-associated genes, the study of environmental risk factors, understanding tumour biology and progression, and, perhaps most importantly, the evaluation and development of novel cancer therapeutics”.(Paoloni and Khanna, 2008) In last years, the author has investigated some molecular features of cancer in dogs. The Thesis is articulated in two main sections. In section 1, the preliminary results of a research project aimed at investigating the role of somatic mutations of Ataxia-Telangiectasia mutated (ATM) gene in predisposing to cancer in boxer dogs, are presented. The canine boxer breed may be considered an unique opportunity to disclose the role of ATM somatic mutation since boxer dogs are known to be dramatically susceptible to cancer and since they may be considered a closed gene pool. Furthermore, dogs share with human the some environment. Overall, the abovementioned features could be considered extremely useful for our purposes. In the section 2, the results of our studies aimed at setting up accurate and sensitive molecular assays for diagnosing and assessing minimal residual disease in lymphoproliferative disorders of dogs, are presented. The results of those molecular assay may be directly translated in the field of Veterinary practice as well as the may be used to improve our objective evaluation of new investigational drugs effectiveness in canine cancer trials.

Identificazione di nuove strategie per la valutazione della malattia minima residua nel Mieloma Multiplo: la Biopsia Liquida

Il Mieloma Multiplo (MM) è una patologia neoplastica delle cellule B caratterizzata dalla proliferazione di più cloni di plasmacellule portatrici di diverse anomalie genomiche. Il MM presenta tipicamente un’eterogeneità genomica spaziale e intraclonale, che rende l’aspirato midollare "a singolo sito", attualmente utilizzato per la valutazione della malattia residua (MRD) dopo trattamento, non realmente informativo sulla taglia di malattia e sul panorama genomico della malattia. In considerazione della crescente importanza che sta assumendo la valutazione della MRD, i test per monitorarla dovrebbero essere non invasivi, affidabili e in grado di rappresentare le eterogeneità che caratterizzano il MM. Il presente studio ha permesso di dimostrare la possibilità di utilizzare la biopsia liquida, una metodica innovativa e non invasiva, per caratterizzare i pazienti con MM attivo o con MM smoldering ad alto rischio di evoluzione (HR-SMM) e per determinale l’MRD nei pazienti sottoposti a terapia di prima linea, integrando le metodiche attualmente validate. Nei pazienti arruolati nel presente studio è stato possibile identificare la frazione tumorale di DNA libero circolante (cfDNA-TF) nel sangue periferico, ed è stato possibile caratterizzare la malattia da un punto di vista qualitativo, dimostrando un’elevata concordanza del profilo genomico tra DNA libero circolante e DNA midollare (100% nei pazienti con HR-SMM e 86% nei pazienti con MM attivo). L’esecuzione seriata di biopsie liquide in corso di terapia, con un follow-up mediano di 24 mesi, ha mostrato una rapida e netta riduzione della cfDNA-TF xdalle prime fasi di terapia, con una tendenza a mantenersi mediamente sotto la soglia di sensibilità della metodica anche nelle fasi successive, indipendentemente dall’eventuale persistenza di MRD individuabile a livello midollare o mediante PET-CT. Con un follow-up più lungo probabilmente sarà possibile valutare meglio la capacità di questa metodica di affiancare o eventualmente sostituire l’aspirato midollare.

Valutazione dell’impiego dei test per la genotipizzazione di HPV e l’espressione degli oncogeni virali nel follow-up di donne conizzate per lesioni cervicali di alto grado nello screening del cervico-carcinoma della Regione Emilia-Romagna

Obiettivi: Valutare la prevalenza dei diversi genotipi di HPV in pazienti con diagnosi di CIN2/3 nella Regione Emilia-Romagna, la persistenza genotipo-specifica di HPV e l’espressione degli oncogeni virali E6/E7 nel follow-up post-trattamento come fattori di rischio di recidiva/persistenza o progressione di malattia; verificare l’applicabilità di nuovi test diagnostici biomolecolari nello screening del cervicocarcinoma. Metodi: Sono state incluse pazienti con citologia di screening anormale, sottoposte a trattamento escissionale (T0) per diagnosi di CIN2/3 su biopsia mirata. Al T0 e durante il follow-up a 6, 12, 18 e 24 mesi, oltre al Pap test e alla colposcopia, sono state effettuate la ricerca e la genotipizzazione dell'HPV DNA di 28 genotipi. In caso di positività al DNA dei 5 genotipi 16, 18, 31, 33 e/o 45, si è proceduto alla ricerca dell'HPV mRNA di E6/E7. Risultati preliminari: Il 95.8% delle 168 pazienti selezionate è risultato HPV DNA positivo al T0. Nel 60.9% dei casi le infezioni erano singole (prevalentemente da HPV 16 e 31), nel 39.1% erano multiple. L'HPV 16 è stato il genotipo maggiormente rilevato (57%). Il 94.3% (117/124) delle pazienti positive per i 5 genotipi di HPV DNA sono risultate mRNA positive. Abbiamo avuto un drop-out di 38/168 pazienti. A 18 mesi (95% delle pazienti) la persistenza dell'HPV DNA di qualsiasi genotipo era del 46%, quella dell'HPV DNA dei 5 genotipi era del 39%, con espressione di mRNA nel 21%. Abbiamo avuto recidiva di malattia (CIN2+) nel 10.8% (14/130) a 18 mesi. Il pap test era negativo in 4/14 casi, l'HPV DNA test era positivo in tutti i casi, l'mRNA test in 11/12 casi. Conclusioni: L'HR-HPV DNA test è più sensibile della citologia, l'mRNA test è più specifico nell'individuare una recidiva. I dati definitivi saranno disponibili al termine del follow-up programmato.