Aplikace genomických technologií ve výzkumu lymfoproliferativních onemocnění

Mgr. Helena Olbertová

Doctoral thesis

Application of genomic technologies in research of lymphoproliferative diseases

Abstract:

Úvod: Chronická lymfocytární leukémie (CLL) je heterogenní onemocnění s různorodými klinickými projevy a představuje nejčastější leukémii dospělých v západním světě. V posledním desetiletí byly identifikovány různé podskupiny pacientů a nové možnosti léčby pomohly zlepšovat výsledky léčby CLL. Někteří pacienti se specifickými genomickými abnormalitami (např. del(17p), del(11q), mutovanými geny TP53, ATM a NOTCH1) mají nepříznivou prognózu. Tato práce se zaměřuje na vztah mezi genomickými vlastnostmi CLL, dynamikou délky telomer a signalizací přes B-buněčný receptor (BCR). Dále je popsán komplexní vztah klonální evoluce a délky telomer. Metody: V této práci bylo analyzováno celkem 233 vzorků 198 pacientů s CLL s různými klinickými a biologickými vlastnostmi. Sekvenování nové generace bylo využito k odhalení genomických aberací. Ke studiu dynamiky délky telomer bylo využito měření relativní délky telomer a exprese telomerázy pomocí qPCR. Byla využita také intracelulární průtoková cytometrie zaměřená na proteiny BCR signalizace u nestimulovaných i stimulovaných CLL buněk. Výsledky: V této studii byly potvrzeny dříve popsané asociace délky telomer s nemutovaným stavem somatické hypermutace IGHV, hierarchickou cytogenetickou klasifikací, komplexním karyotypem, del(17p), del(11q), del(13q) bez ohledu na hierarchickou klasifikaci, a mutací genů TP53 a ATM. Dále byla studována dynamika délky telomer s ohledem na klonální vývoj mutací TP53. U pacientů s klonální evolucí mohla být délka telomer stabilní, mohla se zkracovat nebo dokonce prodlužovat. Také byla sledována souvislost aktivity BCR signalizace s genomickými abnormalitami, přičemž aktivita signalizace se snižovala v přítomnosti del(13q), del(11q), del(17p), komplexního karyotypu, mutací TP53 a ATM a zvyšovala v přítomnosti trisomie 12, mutací NOTCH1 a BIRC3. Závěr: Tato studie byla zaměřena na souvislost genetických variant s délkou telomer a BCR signalizací. Byly potvrzeny dříve popsané vztahy markerů nepříznivé prognózy s krátkou délkou telomer. Navíc se ukázalo, že dlouhé telomery se mohou zkrátit, zatímco krátké telomery se mohou v některých případech dokonce prodloužit. Tyto změny byly pravděpodobně způsobeny změnou zastoupení subklonů CLL buněk s různými délkami telomer. BCR signalizace byla komplexně provázána s genomickým pozadím. Většina genomických aberací byla spojena se sníženou BCR signalizací, zatímco trisomie 12 a mutace NOTCH1 ukazovaly opačný trend.

Abstract:

Introduction: Chronic lymphocytic leukemia (CLL) is a heterogeneous disease with variable clinical outcomes and represents the most common adult leukemia in the Western world. Distinct groups of patients have been identified in the last decade and novel treatment options have been helping to gradually improve the CLL outcome. However, some patients carrying specific genomic abnormalities (e.g., del(17p), del(11q), mutated TP53, ATM, and NOTCH1 genes) have a poor prognosis. This thesis focuses on the relation between CLL genomic background, telomere length dynamics, and B cell receptor (BCR) signaling. The work also includes a description of the complex relationship between clonal evolution and telomere length. Methods: In total, 233 samples from 198 CLL patients of variable clinical and biological characteristics were analyzed in this thesis. Next generation sequencing was applied to uncover genomic background. Relative telomere length measurement and telomerase expression determined by qPCR were used to study the telomere length dynamics. Intracellular flow cytometry of BCR signaling proteins was also performed in unstimulated and stimulated CLL cells. Results: Previously described telomere length associations with unmutated IGHV somatic hypermutation status, hierarchical cytogenetic classification, complex karyotype, del(17p), del(11q), del(13q) regardless of hierarchical classification, TP53 mutations, and ATM mutation were confirmed in this study. Furthermore, the dynamics of telomere length was studied in relation to the clonal evolution of TP53 mutations. In cases with clonal evolution, the telomere length can be stable, decrease, or even increase. The association between BCR signaling activity and genomic background was also studied. It was found that the BCR signaling activity decreased in presence of del(13q), del(11q), del(17p), complex karyotype, TP53 and ATM mutations, while the activity increased in the presence of trisomy 12, NOTCH1 and BIRC3 mutations. Conclusions: This study focuses on the interplay of genomic background and telomere length and BCR signaling. The previously described relationships between markers of inferior prognosis and short telomere lengths were confirmed. Moreover, it was found that long telomeres can shorten, while short telomeres can, in some cases, even extend their length. These changes were most likely caused by a change in the ratio of CLL subclones with various lengths of the telomeres. The BCR signaling was comprehensively intertwined with the genomic background. Most genomic aberrations were associated with a decrease in BCR signaling, while the trisomy 12 and NOTCH1 mutation showed an opposite trend.

Keywords

chronická lymfocytární leukémie, délka telomer, klonální evoluce, genomické defekty, signalizace přes B-buněčný receptor, chronic lymphocytic leukemia, telomere length, clonal evolution, genomic defects, B cell receptor signaling, TP53

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 16. 1. 2022

Thesis defence

• Date of defence: 18. 2. 2022
• Supervisor: prof. RNDr. Šárka Pospíšilová, Ph.D.
• Reader: prof. RNDr. Jiří Fajkus, CSc., Mgr. Helena Urbánková, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Medicine

Doctoral programme / field:
Oncology and Hematology / Experimental Oncology and Tumor Biology