Therapy-induced changes in the gene expression profile of patients with hematological diseases

Resumen

La medicina de precisión o medicina personaliza ha sufrido una gran revolución en los últimos años. La medicina de precisión se caracteriza por el uso de los tratamientos en pacientes que muestran determinados marcadores, evitando así el uso del mismo tratamiento para todos los pacientes con una determinada enfermedad. De este modo, es necesario evaluar las características genéticas, fenotípicas, biomarcadores y aspectos psicosociales, para adecuar las terapias a los pacientes. Su rápida expansión en los últimos años se ha basado principalmente en el mejor conocimiento de la salud y de las enfermedades. La mejora en las técnicas de análisis genético, en el análisis de datos y en la inteligencia artificial está permitiendo su desarrollo progresivo en la práctica clínica. La medicina de precisión aspira a la reclasificación de las enfermedades heterogéneas mediante el cribado genómico, el análisis mutacional y el descubrimiento de nuevas terapias dirigidas. De esta manera, las nuevas terapias estarán dirigidas a los pacientes que presenten los biomarcadores para los que se ha demostrado la eficacia del tratamiento. Por este motivo, la medicina de precisión usa herramientas como la farmacogenómica para su implementación. La farmacogenómica estudia las bases genéticas de los individuos para optimizar la selección del tratamiento. De este modo, busca minimizar los efectos adversos y al mismo tiempo maximizar la eficacia. En los últimos años, el termino medicina de precisión en cáncer (MPC), ha emergido en los pacientes con cáncer. La MPC incorpora tanto el cribado, como la monitorización para detectar recaídas o progresiones, además de aspirar a mejorar la selección de las terapias. Alguno de los ejemplos más destacados son el uso de los inhibidores de la tirosina-quinasa en la leucemia mieloide crónica, consiguiendo una supervivencia global del 85%. La trombocitopenia inmune (PTI) es una enfermedad autoinmune que se caracteriza por una disminución en el número de plaquetas ocasionada por una respuesta anormal de los linfocitos T. Las plaquetas son destruidas por los linfocitos y los megacariocitos no pueden recuperar el número normal de plaquetas. Sus manifestaciónes más características es la diátesis hemorrágica en forma de petequias y púrpuras. La primera línea de tratamiento de esta enfermedad son los corticoides, principalmente prednisona, aunque en ocasiones también se usa la dexametasona. Sin embargo, no todos los pacientes responden al tratamiento y por este motivo la esplenectomía es la segunda opción terapéutica en estos pacientes. El reciente descubrimiento de los agonistas del receptor de la trombopoyetina (TPO-R), ha desplazado a la esplenectomía como fármaco de segunda línea. Actualmente, hay dos fármacos aprobados, romiplostim y eltrombopag. Este último, es un agente mimético de la trombopoyetina que se une al dominio transmembrana del TPO-R, de este modo no compite con TPO. La interacción activa la ruta de señalización de JAK2, que directamente fosforila STAT, estimulando la megacariopoyesis. Con el fin de entender mejor el mecanismo de acción de eltrombopag, se analizó en perfil de expresión génico en enfermos con trombocitopenia inmune, antes y durante el tratamiento. Para ello, se seleccionaron 14 pacientes y se analizó su transcriptoma mediante la metodología de microarrays. La mediana de edad fue de 78 años (rango, 35-87 años); la mediana de plaquetas en el momento basal 14x109/L (rango, 2-68 x109/L). Diez pacientes respondieron a la terapia, 2 recayeron después de una respuesta inicial y 2 fueron refractarios al tratamiento. Eltrombopag indujo cambios en la hematopoyesis, principalmente diferenciación megacariocítica, así como activación y degranulación de las plaquetas. Además, después del tratamiento se observó una sobreexpresión de los genes PPBP, ITGB3, ITGA2B, F13A1, F13A1, MYL9 y ITGA2B. Además, se observó una sobreexpresión de varios genes regulados por RUNX1, un factor de transcripción clave en la hematopoyesis, entre los que se encontraban GP1BA, PF4, ITGA2B, MYL9, HIST1H4H y HIST1H2BH. Además, los pacientes no respondedores, presentaban una sobreexpresión de BCL-X, y de genes implicados en la eritropoyesis como SLC4A1 y SLC25A39. De esta manera, los estudios del efecto de eltrombopag in vivo, demuestran una sobreexpresión de los genes implicados en la megacariopoyesis, adhesión plaquetaria, degranulación y agregación. Por último, los pacientes no respondedores presentaban un importante enriquecimiento del metabolismo del grupo hemo. Los síndromes mielodisplásicos (SMD) son un grupo heterogéneo de neoplasias hematológicas que se surgen en la célula madre hematopoyética con un aumento del riesgo de progresion a LAM. Los SMD se caracterizan por una hematopoyesis clonal e ineficiente, lo que ocasiona un fallo de la medula ósea y distintos grados citopenias en sangre periférica. Los SMD presentan un curso clínico muy heterogéneo. Dado que los SMD son enfermedades muy heterogéneas, es preciso disponer de buenos sistemas de estratificación pronóstica. El IPSS-R (Revised International Prognostic Scoring System), permite determinar el riesgo pronóstico de los SMD. Este sistema de clasificación divide a los pacientes en riesgo: muy bajo, bajo, intermedio, alto o muy alto. Por desgracia, no existen aún terapias dirigidas aprobadas para los pacientes con SMD. Actualmente el único tratamiento curativo en lo SMD es el trasplante alogénico; sin embargo, solo puede ser usado en pacientes jóvenes. La FDA ha aprobado varios tratamientos como la lenalidomida en el síndrome 5q-, y la 5-Azacitidina (AZA) y la decitabina en los pacientes de riesgo intermedio y alto. El desarrollo de las técnicas de secuenciación de nueva generación permite el análisis tanto de variantes a nivel de ADN, con una alta sensibilidad, como la cuantificación de los transcritos expresados. Este estudio se centró en el análisis de las células madre hematopoyéticas CD34+, con el objetivo de comparar el perfil mutacional antes y durante el tratamiento. Del mismo modo, secuenciamos el transcriptoma completo. El análisis mutacional no reveló la presencia de diferencias entre las células CD34+ y las células mononucleadas de la medula ósea, mostrando una alta correlación en la frecuencia alélica observada en ambas poblaciones. El análisis de las células CD34+ antes y durante el tratamiento puso de manifiesto la reducción en la carga alélica en 3 pacientes, todos ellos con mutaciones en TP53. Además, 2 mutaciones, en NRAS y KRAS, aparecieron durante el tratamiento, ambas han sido relacionadas previamente con un aumento en el riesgo de transformación a LAM. El perfil de expresión génico mostró una infraexpresión del complejo ribosomal, que a su vez estaba sobreexpresado en la comparación con controles sanos. Además, AZA indujo la infraexpresión en la traducción y en el metabolismo del ARN (FDR <0.0001, NES = 5.3 and ES = 0.67). Por otra parte, el tratamiento indujo la activación del sistema inmune, tanto el relacionado con la respuesta innata como con la adaptativa. Además, los genes HOXA6 y HOXA9, relacionados con la leucemogénesis también se infraexpresaron por el tratamiento. Estos resultados ponen de manifiesto la afectación de nuevas rutas biológicas por el tratamiento con AZA, además de la disminución en los clones con mutación en TP53. Los pacientes con SMD de bajo riesgo se asocian con una supervivencia larga además de transfusiones de glóbulos rojos. De este modo, los pacientes que presentan anemia y requieren transfusiones, terminan por tener una sobrecarga férrica, que reduce su supervivencia. Por este motivo, el tratamiento con quelantes del hierro es de elección en estos pacientes. Actualmente, 3 quelantes están disponibles, deferasirox, deferoxamina y deferiprona. Deferasirox es un fármaco de administración oral (deferoxamina se administra de forma intravenosa), facilitando así la adherencia de los pacientes. Además, deferasirox presenta menos efectos adversos que deferiprona (agranulocitosis). Deferasirox está aprobado para su uso en pacientes con SMD que presenten sobrecarga férrica. El tratamiento durante 14 semanas con este quelante produjo cambios en el perfil de expresión de 1.457 genes y en 54 microRNAs. Estos cambios se relacionaron con una infraexpresión de la ruta Nf kB y del interferón gamma. Estos resultados sugieren que ambas rutas pueden ser las responsables de la mejoría a nivel de serie roja observada en estos pacientes. Además, la inhibición del gen NFE2L2/ NRF2, puede desempeñar un papel clave en la reducción de las especies reactivas de oxígeno. Finalmente, el miR-125b, se encontraba sobreexpresado durante el tratamiento con deferasirox. Este microRNA está involucrado en procesos de inflamación y podría tener que ver con la estimulación de la hematopoyesis observada en los pacientes. En resumen, nuestro estudio muestra, in vivo, las modificaciones producidas por deferasirox en los pacientes con SMD de bajo riesgo, y su implicación en las rutas biológicas, que pueden tener que ver con la mejoría clínica observada en algunos enfermos tratados con este fármaco.