Tumorzytogenetik
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Tumorzytogenetik
Ein Zusammenhang zwischen der Entstehung von malignen Tumoren und Chromosomenanomalien wurde erstmals von Boveri 1914 vermutet. Seine Hypothese konnte jedoch erst 1960 mit der Entdeckung des „Philadelphia-Chromosoms“ bestätigt werden. 1967 beobachteten Singer & Zang eine weitere typische Chromosomenanomalie: den Verlust eines kleinen akrozentrischen Chromosoms bei Meningeomen. Durch die in den folgenden Jahren entwickelten Bänderungstechniken konnte eine Vielzahl spezifischer und weniger spezifischer Chromosomenaberrationen entdeckt werden, die mit der Entstehung und Entwicklung von Tumoren beim Menschen im Zusammenhang stehen. Charakteristische Karyotypanomalien ergaben sich vor allem bei Leukämien und Lymphomen, wodurch eine Zuordnung zu verschiedenen Krankheitssubtypen ermöglicht wurde. Die erhobenen zytogenetischen Befunde erlangten somit eine große Bedeutung für die Diagnostik, Prognose und Therapieplanung.
Folgende lympho-hämatopoetische Erkrankungen sind für eine tumorzyto-genetische Diagnostik indiziert und werden in unserem Labor untersucht:
1.1 Chronische myeloproliferative Erkrankungen (CMPE) 1.2 Myelodysplastische/myeloproliferative Erkrankungen 1.3 Myelodysplastische Syndrome (MDS) 1.4 Akute myeloische Leukämien (AML) 1.5 Biphänotypische akute Leukämien (BAL)
2. Akute lymphatische Leukämien (ALL)
2.1 B-Zell akute lymphatische Leukämie (B-ALL) 2.2 T-Zell akute lymphatische Leukämie (T-ALL)
4. Chronisch lymphatische Leukämie (CLL)
Folgende Fragestellungen werden bearbeitet:
· Erstdiagnostik (Sicherung der Diagnostik, prognostische Bedeutung) · Therapiekontrolle, Nachweis von residualen Erkrankungen (z. B. Ph-Nachweis nach Interferon- oder Glivec-Behandlung) · Geschlechtsdifferenzierung nach KMT · Nachweis von sekundären Chromosomenaberrationen · Nachweis / Ausschluß konstitutioneller Strukturveränderungen · Erfassung von Rezidiven
Zytogenetische Befunde
1.1 Chronische myeloproliferative Erkrankungen (CMPE)
Die für Entstehung, Krankheitsverlauf und Prognose verantwortlichen zytogenetischen und molekulargenetischen Veränderungen sind für die CML als Vertreter der myeloproliferativen Erkrankungen am besten erforscht und verstanden.
Chronische myeloische Leukämie (CML) 95 Prozent der Patienten weisen die Philadelphia-Translokation t(9;22)(q34;q11) in ihrem Knochenmark auf. Davon zeigen 2-8 Prozent variante Philadelphia-Translokationen, bei denen neben dem Chromosom 22 ein anderes als das Chromosom 9 als Partner beteiligt ist oder mehrere weitere Chromosomen beteiligt sind (komplex-aberrant). Bei ca. 15% der CML-Patienten liegt zusätzlich zur 9;22-Translokation eine Deletion in 9q34 vor. Etwa 5 Prozent der CML-Patienten zeigen einen Normalkaryotyp, bei denen sich jedoch molekulargenetisch oder mit einer Fluoreszens- in situ -Hybridisierung ein Rearrangement (häufig eine submikroskopische Insertion) nachweisen lässt. Diese Gruppe von CML wird als Philadelphia-negative, BCR/ABL-positive CML bezeichnet. Zusätzlich zur Philadelphia-Translokation können bei Erstdiagnose oder während des Krankheitsverlaufes weitere Chromosomenanomalien hinzukommen, z. B. +8, +19, +der(22)t(9;22), i(17q). Diese Zusatzaberrationen sind ein Zeichen für das Fortschreiten der Erkrankung (Blastenkrise) und von prognostischer Bedeutung. Nur 10 bis 20 Prozent der Patienten weisen bereits in der chronischen Phase sekundäre Anomalien auf. Andere chronisch myeloproliferative Erkrankungen (CMPE) Im Gegensatz zur CML gibt es bei den anderen myeloproliferativen Erkrankungen keine pathognomonischen Chromosomenaberrationen. Chromosomenaberrationen werden bei etwa 35 Prozent der Patienten mit Polycythaemia vera und bei 40 Prozent der Patienten mit Osteomyelofibrose beobachtet. Nur selten lassen sich Karyotypveränderungen bei der essenziellen Thrombozythämie finden. Eine Deletion im langen Arm eines Chromosoms 20, die Trisomien 8 und 9, eine Deletion im langen Arm eines Chromosoms 13 sowie der Zugewinn von Material des langen Armes von Chromosom 1 stellen die häufigsten beobachteten Karyotypveränderungen bei den anderen myeloproliferativen Syndromen dar. Weitere Aberrationen wie Deletionen und Verluste der Chromosomen 5 und 7, häufig im Rahmen von komplex aberranten Karyotypen, wurden nach Therapie mit myelosuppressiven Therapieprotokollen beobachtet und reflektieren somit wahrscheinlich nicht die pathogenetisch relevanten genetischen Aberrationen der myeloproliferativen Erkrankungen, sondern therapieinduzierte Veränderungen. Insgesamt scheint der Nachweis von Chromosomenaberrationen mit einer ungünstigen Prognose assoziiert zu sein. Das Auftreten von chromosomalen Veränderungen kann ein Indikator für eine Progression sein. (T. Haferlach et al.: CML und andere chronische myeloproliferative Erkrankungen: Molekulargenetische Grundlagen von hämatologischen Neoplasien, Springer Verlag 2003)
1.2 Myelodysplastische / myeloproliferative Erkrankungen (MDS / MPS) Da diese Gruppe Erkrankungen mit Merkmalen der myeloproliferativen und myelodysplastischen Syndrome umfasst, werden für MDS und MPS charakteristische Karyotypveränderungen beobachtet. 20-30 Prozent der Patienten weisen zytogenetische Veränderungen sowohl numerischer als auch struktureller Art auf. Zu den häufigsten Anomalien zählen: +8, del(20q), -7 und del(11q). Seltener als Zugewinne oder Verluste chromosomalen Materials sind reziproke Translokationen. Die CMML mit Eosinophilie scheint mit der Translokation t(5;12)(q33;p13.2)(PDGFRB/TEL) assoziiert zu sein. Das HIP1-Gen fusioniert mit PDGFRB bei CMML-Patienten mit der Translokation t(5;7)(q33;q11.2).
1.3 Myelodysplastische Syndrome (MDS) Die meisten Karyotypveränderungen, die bei MDS beobachtet werden, treten auch bei akuten myeloischen Leukämien auf. Im Unterschied zur AML, bei der vor allem reziproke Translokationen und Inversionen gefunden werden, sind MDS überwiegend durch Verlust von Chromosomenmaterial gekennzeichnet. Zu den häufigsten Anomalien zählen Deletionen im Langarm der Chromosomen 5, 7 und 20 (5q-, 7q-, 20q-), Monosomie 7 sowie Trisomie 8, die zusammen etwa 70 Prozent aller chromosomalen Defekte bei MDS-Patienten ausmachen. Häufigster Defekt in den Frühstadien eines MDS ist die 5q-Anomalie. Auf dem Langarm der Chromosomen 5 liegen zahlreiche Genloci, deren Produkte regulative Funktionen innerhalb der Hämatopoese ausüben.
1.4 Akute myeloische Leukämien (AML) Dem zytogenetischen Befund kommt bei AML-Patienten eine von anderen Risikofaktoren unabhängige prognostische Bedeutung zu. Er ermöglicht eine Vorhersage des Krankheitsverlaufes und des Ansprechens der Therapie sowie der Wahrscheinlichkeit einer kompletten Remission und der Dauer des krankheitsfreien Überlebens. In der folgenden Tabelle sind die häufigsten und prognostisch relevanten Translokationen von MDS/AML-Patienten aufgeführt:
Tabelle 1: Prognostisch relevante zytogenetische Kategorien bei AML und MDS
(Fonatsch & Krömer: Myeloische Leukämien. Medgen, 14, 100-107, 2002)
1.5 Biphänotypische akute Leukämien (BAL) Die BAL ist eine eher seltene Erkrankung. Ihre Häufigkeit wird auf ca. 5 Prozent aller akuten Leukämien geschätzt. Es gibt wenig zytogenetische Daten. Klonale und komplexe Chromosomenveränderungen scheinen häufig zu sein. Jedoch ist bisher keine spezifische Aberration bekannt. Es gibt einige Berichte über BAL mit t(9;22)(q34;q11) und Aberrationen mit Beteiligung der Chromosomen 11, insbesondere des Bereiches 11q23.
2. Akute lymphatische Leukämien (ALL)
Etwa 2-9 Prozent der erwachsenen ALL-Patienten weisen mit 51-65 Chromosomen einen hyperdiploiden Chromosomensatz auf. Am häufigsten sind Zugewinne der Chromosomen X, 21, 4, 6, 14, 8, 10 und 17. Es besteht eine enge Assoziation zu einer c-ALL. Ein nahezu triploider Chromosomensatz (66-80 Chromosomen) oder nahezu tetraploider (81-103 Chromosomen) wird bei 2-4 Prozent der Patienten beobachtet; letzterer meist bei Patienten mit einer T-ALL.
Ein hypodiploider Karyotyp mit weniger als 46 Chromosomen wird bei 4-9 Prozent der erwachsenen ALL-Patienten gefunden und ist mit einer B-Vorläufer-ALL assoziiert. In der Literatur sind über 40 unterschiedliche wiederkehrende strukturelle Chromosomen-veränderungen bei der Erwachsenen-ALL beschrieben. Von besonderer Bedeutung sind hierbei Aberrationen, die zu einem Rearrangement der T-Zellrezeptorkettengene in 7q34-35 und 14q11 sowie der Immunglobulin-Genkluster in 2p11, 14q32, 22q11 führen. Die Bildung von Isochromosomen ganzer Chromosomenarme, die gleichzeitig zu einem Verlust und Zugewinn chromosomalen Materials führen, sind eine Besonderheit der ALL. Die Philadelphia-Translokation t(9;22) wird bei 20 bis 30 Prozent der ALL der Erwachsenen gefunden und ist die häufigste Aberration in dieser Patientengruppe. Sie wird fast ausschliesslich bei der ALL der B-Vorläuferzellen beobachtet. Die zweithäufigste Chromsomenveränderung ist die Translokation t(4;11)(q21;q23), die vor allem bei pro-B-ALL auftritt. Das MLL-Gen in 11q23, das bei dieser Translokation mit dem Gen AF4 in 4q21 fusioniert, kann auch mit anderen Partnergenen Fusionen eingehen.
Eine weitere Gruppe von Strukturveränderungen involviert den Bereich 9p21. Dort sind die Gene CDKN2A und CDKN2B lokalisiert, die in Folge der Umbauten deletiert oder verändert wurden. Bei 85 Prozent der Patienten mit reifer B-ALL liegt eine t(8;14)(q24;q32)-Translokation vor [oder eine ihrer Varianten t(2;8), t(8;22)]. Diese Translokationen führen zu einer Dysregulation der Expression des Protoonkogens MYC unter dem Einfluss der Gene der Immunglobulinketten. Diese Dysregulation wird als Ursache für die Transformation der Zelle angesehen.
Chromosomale Veränderungen bei akuten Leukämien im Kindesalter weichen sowohl in der Art, der Häufigkeit und prognostischer Bedeutung von denen im Erwachsenenalter ab. (Robinson: Childhood leukemia: Understanding the significance of chromosomal abnormalities. J. Pediatr. Oncol. Nurs., 18 (3), 111-123, 2001; Harrison: The detection and significance of chromosomal abnormalities in childhood acute lymphoblastic leukaemia. Blood Rev., 15 (1), 49-59, 2001)
Der Begriff umfasst eine heterogene Gruppe von Neoplasien lymphatischen Ursprungs. Die einzelnen Krankheitsentitäten treten mit unterschiedlicher Häufigkeit auf.
Tabelle 2: Verteilung der Non-Hodgkin Lymphome
(Harder & Grote: Bedeutung der genetischen Diagnostik für die Klassifikation und Risikostratifizierung maligner Lymphome. Medgen, 14, 115-118, 2002)
Die häufigsten klinisch relevanten Chromosomenaberrationen bei den B-Zell-Lymphomen sind:
3.1 t(14;18)(q32;q21) Diese Translokation ist eine charakteristische Veränderung bei follikulären Lymphomen (FL) mit meist indolentem Verlauf. Sie ist in 70-85 Prozent der niedrigmalignen FL der Grade 1,2 und 3a, aber lediglich bei etwa 20 Prozent der FL 3b nachweisbar. Etwa 40 Prozent der FL gehen im Verlauf der Erkrankung in ein diffus grosszelliges B-Zell-Lymphom über. Das Spektrum der Chromosomenaberrationen ändert sich beim Übergang in eine FL3b.
3.2 t(11;14)(q13;q32) Diese Translokation ist charakteristisch sowohl für klassische als auch blastäre Mantelzelllymphome. Sie kann jedoch auch bei ca. 14 Prozent der Plasmozytompatienten und einigen CLL-Fällen nachgewiesen werden. Beim Mantelzelllymphom und der CLL ist die Prognose ungünstig; beim Plasmozytom günstig.
3.3 Burkitt-Translokation: t(8;14)(q24;q32) oder deren Varianten: t(2;8)(p11;q24), t(8;22)(q24;q11) Die Burkitt-Translokation ist eine primäre Veränderung bei Burkitt-Lymphomen und ist eine Voraussetzung für die Diagnose des Burkitt-Lymphoms bzw. einer B-ALL. Sie ist jedoch nicht spezifisch für die Erkrankung, sondern kann auch sekundär bei anderen Lymphomen auftreten. Veränderungen im MYC-Gen fördern die maligne Transformation und Progression der Erkrankung.
3.4 t(3;14)(q27;q32) und verschiedene Varianten Bei diesen Translokationen ist das BCL6-Gen der Chromosomenregion 3q27 involviert. Sie können sowohl primär als auch sekundär auftreten und sind als typische Aberrationen bei diffus grosszelligen B-Zell-Lymphomen beschrieben. Über die prognostische Bedeutung von BCL6-Veränderungen gibt es widersprüchliche Angaben.
3.5 IGH-Veränderungen Bei den vier Translokationen t(3;14)(q27;q32), t(8;14)(q24;q32), t(11;14)(q13;q32) und t(14;18)(q32;q21) gelangen die Onkogene BCL6, MYC, BCL1, BCL2 unter den Einfluss des IGH-Locus. Infolge führt das zu einer Dysregulation der genannten Gene und z. B. zu einer Inhibierung der Apoptose oder Beschleunigung des Zellzyklusses. IGH-Veränderungen sind typische Veränderungen bei B-Zell-Lymphomen.
4. Chronisch lymphatische Leukämie (CLL)
Die CLL ist die häufigste leukämische Erkrankung der westlichen Welt (31 Prozent der Leukämien). Der Nachweis charakteristischer Chromosomenaberrationen ist von wesentlicher Bedeutung bei der Risikoabschätzung. Die häufigsten Chromosomen-aberrationen sind Deletionen in 11q, 13q und 17p sowie eine Trisomie 12 (siehe Tabelle 3).
Tabelle 3: Molekularzytogenetisch nachweisbare Aberrationen bei der B-CLL
(Harder & Grote: Bedeutung der genetischen Diagnostik für die Klassifikation und Risikostratifizierung maligner Lymphome. Medgen, 14, 115-118, 2002)
Deletionen in 13q14 können bei mehr als der Hälfte der CLL-Patienten nachgewiesen werden. Diese Patienten haben im Vergleich zu Patienten mit anderen Aberrationen die beste Prognose, wenn die Deletion isoliert auftritt. Deletionen im Langarm eines Chromosoms 11 (zweithäufigste Aberration) führen meist zum Verlust des ATM-Gens in 11q22-23. Sie treten gehäuft bei jüngeren Patienten mit Lymphknotenbefall und aggressivem Krankheitsverlauf auf.
Bei 16 Prozent der CLL-Patienten kann eine Trisomie 12 nachgewiesen werden, die mit einer intermediären Prognose assoziiert ist. In 7 Prozent der CLL liegt eine Deletion des TP53-Gens vor. Diese Patienten zeigen häufig eine Therapieresistenz gegenüber Purinanaloga mit ungünstiger Prognose und kurzer Überlebenszeit.
Die signifikantesten Chromosomenveränderungen und deren prognostische Relevanz bei lympho-hämatopoetischen Erkrankungen finden sich in den Datenbanken:
· Atlas chromosomes in cancer (www.infobiogen.fr/services/chromcancer) · Mitelman Database of Chromosome Aberrations in Cancer (http://cgap.nci.nih.gov/Chromosomes/Mitelman)
Je nach Indikation erfolgt eine 24-, 48-, 72- und/oder 96-stündige Kultivierung der Knochenmark- oder Blutprobe in einem geeigneten Zellkulturmedium (mit und ohne Stimulanzien). Die Chromosomen werden routinemäßig nach einer GTG (G-Banden, Trypsin, Giemsa)-Färbung beurteilt.
Bei bestimmten Fragestellungen können die folgenden Färbetechniken zum Einsatz kommen:
QFQ: Q-Bandendarstellung nach Behandlung mit Quinacrine CBG: C-Bandendarstellung nach Behandlung mit Bariumhydroxid und Giemsa NOR-Färbung: Darstellung der nukleolusorganisierenden Region mit Silbernitrat DA/DAPI-Färbung: Nachweis von Heterochromatin der Chromosomen 1, 9, 16, Y
Angaben zum Untersuchungsmaterial, der Probenentnahme und zum Versand der Proben finden Sie hier.
Dipl.-Biol. Petra Kieback Tel.: 0351 / 492 78 950 Fax: 0351 / 492 78 955 e-mail: info@praxisverbund-humangenetik.de
Letzte Aktualisierung: Mai 2010
Die Untersuchung unterliegt nicht der Budgetierung.
Mitteldeutscher Praxisverbund Humangenetik Zytogenetisches Labor Friedrichstraße 38/40 01067 Dresden
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