LEUCEMIA Y SÍNDROME DE DOWN
BIOLOGÍA MOLECULAR DE LA LEUCEMIA MEGACARIOCÍTICA

Jesús Flórez
Catedrático de Farmacología, Universidad de Cantabria
Encarnación Bureo
Especialista en Hematología,
Hospital Universitario “Marqués de Valdecilla”,
Comisión Española de Leucemias Infantiles


Características especiales en el síndrome de Down

Los niños con síndrome de Down muestran una excepcional predisposición a presentar trastornos clonales que afectan al linaje del megacariocito; concretamente, el trastorno mieloproliferativo transitorio (TMT) conocido también como leucemia transitoria (LT), y la leucemia megacarioblástica aguda (LMCA). El TMT ocurre en el 10 a 20 % de los recién nacidos con síndrome de Down. Su presentación clínica es muy variable: desde niños que muestran algunas anomalías clínicas, hasta niños que se encuentran bien pero presentan blastos circulantes detectados en el curso de la exploración clínica rutinaria. En la mayoría de los casos el TMT se resuelve de manera espontánea. Pero en hasta un 30% de casos se desarrolla la LMCA, bien porque el TMT progresa y evoluciona claramente, bien porque tras una desaparición del cuadro sanguíneo blástico, reaparece unos meses o años después. En raras ocasiones, el TMT cursa con una mala evolución e incluso puede ser mortal como resultado de una fibrosis hepática masiva por infiltración de megacarioblastos o por la aparición de una insuficiencia cardiorrespiratoria. En la actualidad se ha propuesto el tratamiento de estos casos con Ara-C, con buenos resultados (link con: Leucemia y síndrome de Down). A la vista de este fenotipo clínico característico, se ha propuesto que el TMT sea considerado como un trastorno de hematopoyesis fetal.

El riesgo de que los niños con síndrome de Down desarrollen una LMCA es unas 500 veces mayor que el de la población pediátrica general. Hay un conjunto de rasgos de la LMCA asociada al síndrome de Down que la distinguen de la que no está asociada a dicho síndrome.

1. En el síndrome de Down se presenta casi siempre en una estrecha franja de edad, antes de los 4 años.
2. En algunos casos de síndrome de Down, pero no en todos, va precedida por el TMT, y los megacarioblastos de ambas condiciones son similares en su morfología, inmunofenotipo y ultraestructura.
3. La LMCA del niño con síndrome de Down tiene un buen pronóstico, superior al de la LMCA de la población pediátrica general.
4. Las células presentan unas anomalías de su cariotipo que son características.

Vistas en su conjunto, estas observaciones sugieren que existe una relación biológica entre el TMT y la LMCA, y que ambas condiciones poseen una específica base patogénica.

El papel del gen GATA1

Recientemente se han demostrado mutaciones somáticas adquiridas en una copia del gen GATA1 tanto en el TMT como en la LMCA asociados al síndrome de Down, mientras que no se aprecian dichas mutaciones ni en la LMCA que no está asociada al síndrome de Down ni en la leucemia linfocítica aguda del síndrome de Down (Wechsler et al., 2002; Mundschau et al., 2003). Es decir, las mutaciones de GATA1 parecen ser específicas de la alteración megacarioblástica del síndrome de Down.

Gata1 es un factor de transcripción fosforilado que se fija al ADN, con dedo doble de zinc, y está codificado en el cromosoma X. Todas las mutaciones descritas ocurren en el terminal 5’ del gen, principalmente en el primer exon codificador, el exon 2. Las mutaciones pueden introducir un codon interruptor antes del codon 84, o trastornar el corte y empalme (splicing) del exon 2 al resto del ARNm del GATA1, quitando de este modo el primer codon iniciador de la translación. En cualquier caso, la proteína GATA1 predicha sería trasladada de un codon iniciador alternante traslacional, el codon 84, y la proteína GATA1 quedaría truncada en la terminación –N. Las mutaciones de GATA1 originan, pues, una terminación prematura en el proceso de translación dentro del dominio de activación (codificado por el exon 2); y, en consecuencia, la célula só,o puede producir las versiones más cortas de la proteína Gata1 (Gata1s)), que carecen del dominio activador.

Desde un punto de vista mecanístico, la implicación de GATA1 en la LMCA del síndrome de Down es compatible con los modelos propuestos recientemente de leucemiogénesis, en la que las mutaciones de factores de transcripción bloquean la diferenciación. Es decir, en el TMT y la LMCA del síndrome de Down, la mutación del GATA1 ayudaría a determinar el fenotipo del linaje de la leucemia.

La implicación de GATA1 en estas dos formas de trastorno blástico del síndrome de Down es coherente con su papel en la hematopoyesis, como elemento regulador clave de la diferenciación megacariocítica, eritroide, eosinófila y mastocítica. Se ha comprobado en ratones que la supresión de la expresión de GATA1 específica de megacariocitos en la línea germinal provoca una perturbación de la diferenciación de los megacariocitos, con aumento del número de megacarioblastos en división interrumpida dentro de la médula ósea y del bazo, y anomalías en la maduración de las plaquetas. En la especie humana, las mutaciones “mis-sense” de la línea germinal en el altamente conservado dedo de zinc N-terminal bifuncional del GATA1 han establecido su influencia determinante para regular los números de megacarioblastos y para asegurar la diferenciación normal de los megacariocitos y las plaquetas.

De todos estos datos se deduce la probable implicación del gen GATA1 en la patogenia de la anómala megacariopoyesis que se observa en el síndrome de Down. Y además, el hecho de que se aprecien mutaciones de GATA1 en el TMT de los recién nacidos con síndrome de Down sugiere que las mutaciones se realizan en el periodo fetal. Ahora bien, ¿están presentes las mutaciones de GATA1 en el momento del nacimiento en todos los casos en que aparezca la LMCA, aun cuando no desarrollen una historia clínica de TMT? Y de modo más general, ¿son detectables las mutaciones de GATA1 en recién nacidos con síndrome de Down no seleccionados y en los recién nacidos sanos sin síndrome de Down?

Ahmed et al. (2004) han obtenido los siguientes hallazgos:

1. Las mutaciones de GATA1 se aprecian en las LMCA de niños con síndrome de Down aun cuando no hayan desarrollado previamente TMT. En algunos casos, estas mutaciones son múltiples.
2. No se aprecian mutaciones en niños sanos sin síndrome de Down.
3. En una muestra aleatoria de 21 casos de bebés sanos con síndrome de Down, 2 bebés (de 26 y 31 meses) presentaron mutaciones de GATA1.

Estos hallazgos confirman que las mutaciones de GATA1 son frecuentes en los recién nacidos con síndrome de Down, y como ocurre con mutaciones responsables de otras leucemias infantiles, se originan principalmente en la etapa fetal. Las mutaciones pueden ser múltiples en un mismo paciente. Parecen darse en un clon menor dentro de una población mixta de células, aunque si las mutaciones son múltiples, puede haber múltiples clones mutantes en un mismo individuo. La pérdida de actividad GATA1, como consecuencia de la mutación, origina la dificultad para la diferenciación megacariocítica y la acumulación de megacarioblastos.

Si la mutación de GATA1 aparece como elemento característico responsable de la presencia de TMT y LMCA en el síndrome de Down, nos debemos preguntar:

1. ¿Qué factor del síndrome de Down favorece la aparición de esta mutación?
2. ¿Qué factor es el responsable de que el TMT unas veces remita y desaparezca, y otras evolucione hacia la LMCA? Con otras palabras, dado que en ambas condiciones se aprecia mutación de GATA1, ¿cuál es el factor que las separa o distingue?
3. ¿Toda mutación GATA1 detectada precozmente en un bebé con síndrome de Down predice la aparición posterior de LMCA?

En relación con la primera pregunta, parece lógico responsabilizar a la trisomía génica específica del cromosoma 21. Es bien conocida la relación que existe entre transformación blástica de las células hematopoyéticas y la presencia de numerosas anomalías cromosómicas en forma de cariotipos aberrantes, con translocaciones, duplicaciones, inversiones, trisomías y otras. Con frecuencia, muchas de estas alteraciones involucran al cromosoma 21, y se caracterizan por la sobreexpresión de parte de su dotación génica. Esto quiere decir que el cromosoma 21 posee genes que intervienen en los procesos de proliferación o en los de diferenciación, de modo que la sobredosis génica modifica su correcto funcionamiento y favorece la transformación blástica.

De los genes presentes en el cromosoma 21, uno de los más señalados y estudiados es el RUNX1 (según la denominación HUGO; anteriormente AML1), que da origen a un factor de transcripción, el cual resulta esencial en varios de los primeros pasos de la hematopoyesis. Diversas mutaciones de RUNX1 originan trombocitopenia y susceptibilidad a las leucemias (Groner, 2004). También la amplificación (tandem repetition) de RUNX1 puede originar leucemias linfoides y no linfoides (Ferro et al., 2004).

El gen RUNX1 muestra un patrón complejo de regulación de su expresión, tanto en la fase de transcripción como en la de corte y empalme y en la de translación. Esto hace que puedan formarse muchas isoformas de Runx1, más cortas que la proteína completa, y que al fijarse al ADN compitan con ella y actúen como reguladores dominantes negativos. La producción de una de esas isoformas aumenta durante el proceso de diferenciación megacariocítica.

Resulta posible, pues, que la alteración de la expresión de isoformas de Runx1 originada en el ambiente de la sobreexpresión génica de la trisomía 21, pueda predisponer a que los precursores de células mieloides sufran mutaciones, como puede ser la del gen GATA1 presente en el cromosoma X.

Es posible que también contribuyan otros genes del cromosoma 21, porque en ciertas leucemias mieloides agudas se han observado fenómenos de amplificación en regiones que albergan los genes APP, ETS2, ERG3 (Baldus et al., 2004). También el gen BACH1 puede influir: ratones transgénicos con sobredosis de este gen muestran alteración en la megacariopoyesis, con dificultad de los megacariocitos para madurar y transformarse en plaquetas (Ito y Toki, 2004).

En cuanto a la segunda pregunta, un trabajo reciente del grupo de Nizetic (McElwaine et al., 2004) procura dar respuesta mediante un estudio comparado de los perfiles transcripcionales globales que aparecen en varios casos de síndrome de Down con TMT y LMCA. El estudio confirma la presencia del mismo tipo de mutación de GATA1 en ambas condiciones, pero descubre algunos marcadores que diferencian a ambas formas de alteración leucémica:

a) En la LMCA se aprecia un aumento de la expresión del gen CDKN2C, que es un efector de la parada del ciclo celular mediada por GATA1.
b) En el TMT se aprecia un aumento de MYCN, un oncogén derivado de neuroblastoma.
c) Destaca, sobre todo, la expresión exclusiva del antígeno tumoral PRAME en los blastos de la LMCA, porque PRAME no aparece en el TMT.

El PRAME es un antígeno tumoral que es reconocido por las células T citotóxicas; normalmente es expresado sólo en los trofoblastos y en el testículo, pero su expresión aumenta sustancialmente como antígeno tumoral específico en diversos tipos de tumores sólidos, así como en más del 40% de leucemias agudas linfocíticas y no linfocíticas de tipos variados (con aberración cromosómica), y en el 25% de tumores linfoides crónicos Van Baren et al., 1998).

Puesto que el PRAME fue expresado ampliamente en los casos de LMCA con síndrome de Down y no en los de TMT, este antígeno puede convertirse en un marcador selectivo y predictivo, potencialmente ideal para discriminar entre los casos de síndrome de Down con TMT que remitirán y los que con mayor probabilidad progresarán hacia la LMCA-M7.

El PRAME se mantiene circunscrito a las células blásticas y desaparece cuando hay remisión de la enfermedad. Cabe, pues, la posibilidad de que PRAME pueda ser una buena diana molecular contra la cual se dirijan anticuerpos específicos para anular su función, como ayuda terapéutica para el tratamiento de la LMCA en el síndrome de Down.

En lo concerniente a la tercera pregunta, la respuesta puede ser negativa de acuerdo con los datos ofrecidos hasta ahora, pero en cualquier caso, habría que hablar de riesgo de aparición. Para poder determinar este riesgo se necesitan estudios prospectivos en poblaciones grandes, en los que se analicen sistemáticamente las muestras de sangre de los recién nacidos con síndrome de Down y se estudien las mutaciones del gen.

Bibliografía

Ahmed M, Sternberg A, Hall G et al. Natural history of GATA1 mutations in Down syndrome. Blood 103(7): 2480-2489, 2004.

Baldus CD, Liyanarachchi S, Mrazek E et al. Acute myeloid leukemia with complex karyotypes and abnormal chromosome 21: amplification discloses overexpression of APP, ETS2 and ERG3. Proc Nat Acad Sci USA, 101(11): 3915-3920, 2004.

Ferro MT, Hernáez R, Sordo MT et al. Chromosome 21 tandem repetition and AML1(RUNX1) gene amplification. Cancer Genet Cytogenet 149(1): 11-16, 2004.

Groner Y. Could mis-expression of RUNX1 constitute the missing link in Down syndrome leukemia? Proc Expert Workshop Biology of Chromosome 21 Genes: Toward the Gene-Phenotype Correlations in Down Syndrome. Washington 11-14, 2004, p. 18.

Ito E, Toki T. Transgenic expression of BACH1 results in megakaryocytic linage impairment. Proc Expert Workshop Biology of Chromosome 21 Genes: Toward the Gene-Phenotype Correlations in Down Syndrome. Washington 11-14, 2004, p. 15.

McElwaine S, Mulligan C, Groet J, et al. Microarray transcript profiling distinguishes the transient from the acute type of megakaryoblastic leukaemia (M7) in Down’s syndrome, revealing PRAME as a specific discriminating marker.

Van Baren N, Chambost H, Ferrant A et al. PRAME, a gene encoding an antigen recognized on a human melanoma by cytolytic T cells, is expressed in acute leukaemia cells. Br J Haematol 102: 1376-1379, 1998.

Preparado para Canal Down21


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