Genomic Aberrations of Myeloproliferative and Myelodysplastic/Myeloproliferative Neoplasms in chronic phase and during disease progression

Abstract

배경: 골수증식종양과 골수형성이상/골수증식종양은 2차적인 골수섬유증이나 급성골수성백혈병으로 진행할 수 있다. 이러한 질병의 진행을 일으키는 유전학적 기전은 아직 명확하지 않다. 따라서 이번 연구의 목적은 잠재 변이(cryptic aberrations) 또는 복제수 변이가 없는 이형접합성소실(copy neutral loss of heterozytosity)을 검색할 수 있는 단일염기다형성 어레이 기반 핵형분석을 통해 골수증식종양이나 골수형성이상/골수증식종양에서 질병의 진행과 연관된 순차적인 유전적 이상을 알아보고자 하였다. 방법: 연구대상은 13명의 골수증식종양 환자와 4명의 골수형성이상/골수증식종양 환자를 포함하였다 (진성적혈구증가증 7명; 진성혈소판증가증 4명; 미분류-골수증식종양 2명; 만성골수단구백혈병 1명; 비정형만성골수성백혈병 1명; 미분류-골수형성이상/골수증식종양 2명). 이 중 5명의 환자 (진성적혈구 증가증 2명, 미분류-골수증식종양 2명, 미분류-골수형성이상/골수증식종양 1명) 는 골수섬유증으로 진행하였고, 3명의 환자 (만성골수단구백혈병 1명, 비정형만성골수성백혈병 1명, 미분류-골수형성이상/골수증식종양 1명) 은 급성골수성백혈병으로 진행하였다. 중앙 추적 기간은 70개월 (범위 7-152개월) 이었다. 단일염기다형성 어레이 (SNP 6.0, Affymetrix, USA)는 제조사의 지침에 따라 시행하였다. 결과: 단일염기다형성 어레이를 통해 총 19개 종류 (획득: 7개, 소실: 8개, 복제수 변이가 없는 이형접합소실: 4개) 의 유전적 이상이 관찰되었다. JAK2와 연관된 9번 염색체 단완의 복제수 변이가 없는 이형접합성소실이 가장 흔한 유전적 이상이었으며, 다음으로는 5번 염색체 장완의 결손과 9번 염색체의 단완의 획득이 흔하게 관찰되었다. 질병이 진행한 환자군과 질병이 진행하지 않은 환자군에서 단일염기다형성 어레이를 통해 밝혀진 유전적 이상의 빈도 차이는 없었으나 (75% & 56%, P=0.40), 9번 단완 염색체의 복제수 변이가 없는 이형접합성 소실을 제외하면, 질병이 진행한 환자군에서 질병이 진행하지 않은 환자군보다 유전적 이상의 빈도가 유의하게 높았다 (63% & 0%, P=0.01). 8명의 질환이 진행된 환자 중 2명의 미분류-골수증식종양 환자는 진단시와 추적관찰기간동안 G-분염법에서는 정상 결과를 보였으나, 단일염기다형성 어레이에서는 비정상 결과를 보였다. 질병의 진행이 없었던 9명의 환자는 9번 단완 염색체의 복제수 변이가 없는 이형접합소실을 제외하면 다른 유전적 이상은 관찰되지 않았다. 3명 환자 (진성적혈구증가증 1명, 비정형만성골수성백혈병 1명, 미분류-골수이형성/골수증식종양 1명) 에서는 질병이 진행함에 따라 G-분염법과 단일염기다형성어레이로 클론진화의 변화를 확인할 수 있었다. 진단 45 개월 후 골수섬유증으로 진행한 진성적혈구증가증 환자 1명은 단일염기다형성 어레이를 통해 9번 단완 염색체의 복제수 변이가 없는 이형접합소실에서 획득으로의 순차적인 유전적 변화를 관찰할 수 있었다. JAK2 변이 분석 결과는 환자에 따라 달랐으며, 9번 단완 염색체의 복제수 변이가 없는 이형접합소실이나 획득을 보이는 환자의 경우에는 JAK2 변이 대립유전자가 50% 이상이었다. 급성골수성백혈병으로 진행한 미분류-골수이형성/골수증식종양 환자 1명에서는 질병의 진행에 따라 JAK2 변이 대립유전자가 감소하는 양상을 보였다. 결론: 이 연구는 단일염기다형성 어레이 기반 핵형분석이 골수증식종양과 골수이형성/골수증식종양 환자의 질병 진행과 연관성 있는 순차적인 유전적인 변화를 검색할 수 있음을 시사하였다.;Background: Myeloproliferative neoplasms (MPN) and myelodysplastic/myeloproliferative neoplasms (MDS/MPN) may transform into secondary myelofibrosis (MF) or evolve into acute myeloid leukemia (AML). The genetic mechanisms underlying disease progression remain unclear. The purpose of this study was to investigate sequential genomic aberrations identified by single nucleotide polymorphism arrays (SNP-A) based karyotyping that can detect cryptic aberrations or copy neutral loss of heterozygosity (CN-LOH) in chronic phase and during disease progression of MPN and MDS/MPN patients. Methods: The study group included 13 MPN and 4 MDS/MPN patients (7 polycythemia vera (PV); 4 essential thrombocythemia (ET); 2 MPN-unclassifiable (MPN-U); 1 chronic myelomonocytic leukemia (CMML); 1 atypical chronic myeloid leukaemia, BCR-ABL1 negative (aCML); 2 MDS/MPN-unclassifiable (MDS/MPN-U)). Among them, 5 patients (2 PV, 2 MPN-U, 1 MDS/MPN-U) progressed to MF and 3 patients (1 CMML, 1 aCML, 1 MDS/MPN-U) transformed to AML. Median follow up period was 70 months (range 7-152). Whole genome SNP-A (SNP 6.0, Affymetrix, USA) based karyotyping and JAK2 mutation analysis were performed according to the manufacturer’s instructions. Results: SNP-A showed 19 kinds of genomic aberrations, including 7 gains, 8 deletions, and 4 CN-LOH. CN-LOH of 9p involving JAK2 was the most common aberration, followed by 5q deletion and 9p gain. The incidence of genomic changes identified by SNP were not different in patients with disease progression (75%), compared with those not having disease progression (56%) (P=0.4). However, when excluding 9p CN-LOH, the incidence of genomic changes were significantly higher in patients with disease progression than those not having disease progression (63% & 0%, P=0.01). Among 8 patients with disease progression, 2 patients (2 MPN-U) showed abnormal SNP-A results, whereas metaphase cytogenetics (MC) analysis showed normal results at diagnosis and during follow up. In 9 patients without disease progression, SNP-A didn’t show any genomic aberrations except 9p CN-LOH. In 3 patients (1 PV, 1 aCML, 1 MDS/MPN-U), clonal evolutions were identified by both MC and SNP-A according to disease progression. One PV patient developing to MF at 45 months after diagnosis showed sequential genomic changes from 9p CN-LOH to 9p gain by SNP-A Results of JAK2 mutation analysis were variable depending on the patients. Most of patients with 9p CN-LOH or 9p gain showed more than 50% of JAK2 mutant alleles. In one patient (MDS/MPN-U) evolving to AML, JAK2 mutant alleles were decreased according to disease progression. Conclusion: This study suggests sequential genomic changes identified by SNP-A may be associated with disease progression.