Van gen naar ziekte; JAK2 en polycythaemia vera

Inleiding

Zie ook het artikel op bl. 1770.

de ziekte

Polycythaemia vera (PV) behoort tot de heterogene groep van klonale (van één enkele cel afkomstige) hematopoëtische stamcelaandoeningen die zich kenmerkt door chronische hyperproliferatie met relatief normale maturatie. Naast PV behoren volgens de classificatie voor hematologische maligniteiten van de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) ook essentiële trombocytose en myelofibrose tot de myeloproliferatieve ziekten. Het klinische beeld van de myeloproliferatieve ziekten wordt gekenmerkt door verhoogde bloedcelaantallen in het perifere bloed, optreden van zowel trombo-embolische als hemorragische complicaties, hepatosplenomegalie, klonale beenmerghyperplasie en predispositie voor transformatie naar acute leukemie. Bij PV is vastgesteld dat er een verhoogde gevoeligheid bestaat voor bepaalde groeifactoren en cytokinen, zoals erytropoëtine en interleukine (IL-)3.1 Behalve voor PV is dit ook vastgesteld voor essentiële trombocytose en myelofibrose en deze ziekten moeten dan ook als nauw verwant worden beschouwd. Dit wordt bevestigd doordat er mengbeelden zijn beschreven en de ziekten in elkaar kunnen overgaan.2

Symptomen bij PV zijn het gevolg van hyperviscositeit, hypervolemie en hypermetabolisme, waarbij rode verkleuring van het gelaat (plethora), hoofdpijn en aquagene pruritus de meest voorkomende klachten zijn. Bij lichamelijk onderzoek vindt men meestal splenomegalie en soms is ook de lever vergroot. Een van de belangrijkste complicaties van PV is arteriële en veneuze trombose; een vijfde van de patiënten presenteert zich met een trombo-embolische complicatie zoals een TIA, herseninfarct, myocardinfarct of diepe veneuze trombose. Opvallend zijn de bijzondere vormen van veneuze trombose die bij PV eveneens worden waargenomen, zoals het syndroom van Budd-Chiari en trombose van de V. portae hepatis, V. lienalis of V. mesenterica superior of inferior.

Therapie

De huidige eerstelijnsbehandeling van PV bestaat uit aderlating, waarbij de streefwaarde van de hematocriet 0,45 is. Voor patiënten die geen flebotomie verdragen en voor patiënten bij wie zich trombocytose of symptomatische splenomegalie ontwikkelt, kan behandeling met cytoreductieve therapie nodig zijn, meestal hydroxyureum. Het risico op cardiovasculaire ziekten is bij PV-patiënten verhoogd, zodat additionele risicofactoren (roken, hypertensie, obesitas en hypercholesterolemie) vermeden of behandeld dienen te worden. Uit een recent gepubliceerde studie werd duidelijk dat patiënten baat hebben bij behandeling met lage dosering acetylsalicylzuur.3

het gen

Recent werd door een aantal onafhankelijke onderzoeksgroepen in de wereld bij een groot deel van de PV-patiënten een mutatie in het JAK2-gen vastgesteld.4-8 Het vinden van deze mutatie heeft het inzicht in de pathofysiologie van PV sterk vergroot en vergemakkelijkt zeer waarschijnlijk de diagnostiek van de ziekte.

De moleculairbiologische zoektocht naar mogelijke genen die betrokken zouden kunnen zijn bij het ontstaan van PV leidde naar een locus op de korte arm van chromosoom 9. Een van de genen die zich op dit locus bevindt, is JAK2, een gen dat codeert voor Janus-kinase-2, een tyrosinekinase. Dit enzym is betrokken bij de signaaltransductie van diverse hematopoëtische cytokinereceptoren. Vijf verschillende onderzoeksgroepen vonden – vanuit verschillende invalshoeken, maar min of meer tegelijkertijd – een verworven mutatie in het JAK2-gen bij PV-patiënten, waarbij een valine op aminozuurpositie 617 verandert in een fenylalanine (V617F).4-8 Bij 65-97 van de PV-patiënten kan de mutatie worden aangetoond, maar ook een aanzienlijk aantal patiënten met essentiële trombocytose of myelofibrose is positief voor dezelfde mutatie (tabel 1). Het allel kon niet worden aangetoond in DNA uit niet-hematopoëtisch weefsel, wat suggereert dat het om een somatische mutatie van een hematopoëtische stamcel gaat. Hoewel zeldzaam, kan de mutatie ook worden aangetoond bij sommige patiënten met acute myeloïde leukemie, chronische myelomonocytenleukemie, philadelphia-chromosoomnegatieve chronische myeloïde leukemie en megakaryocytenleukemie.9 10

het eiwit

De JAK2-mutatie bevindt zich in het zogenaamde pseudokinasedomein van JAK2, dat normaal gesproken de fosforyleringsactiviteit van JAK2 onderdrukt (figuur). Na activatie van de cytokinereceptor kan activatie van JAK2 plaatsvinden, wat leidt tot fosforylering van zogenoemde ‘signal transducers en activators of transcription’ (STAT’s), met als gevolg celproliferatie (zie de figuur). Uit eerder onderzoek was reeds gebleken dat inhibitie van JAK2 de differentiatie van erytroïde voorlopers remt en dat specifieke blokkade van JAK2-genexpressie met korte RNA-sequenties (RNAi’s) de spontane en erytropoëtineafhankelijke erytroïde differentiatie remt.8 11 Het gevolg hiervan is onder andere dat erytropoëtineonafhankelijke groei van erytroïde voorlopers mogelijk wordt. De klinische relevantie van deze bevindingen is vooralsnog onduidelijk.

de cel

Uit functionele experimenten bleek dat het gemuteerde JAK2 een proliferatie- en overlevingsvoordeel biedt.6 Spontane erytroïde kolonievorming trad op bij bijna 90 van de patiënten met de V617F-mutatie, in tegenstelling tot bij 61 van de patiënten zonder de mutatie. Transfectie van de V617F-mutatie in een interleukine 3-afhankelijke BaF3-muizencellijn resulteerde in een verhoogde cytokineonafhankelijke overleving van deze cellijn en een sterk toegenomen gevoeligheid voor lage concentraties interleukine-3. Ook in vivo bleek de mutatie te resulteren in een PV-fenotype. Muizen die beenmerg ontvingen met daarin het gemuteerde JAK2-gen, hadden 4 weken na transplantatie een hematocriet van 0,6, vergeleken met 0,4 bij de muizen die met wild-type JAK2 of een lege vector waren getransplanteerd.8

Recent zijn diverse klinische en biologische correlaties van JAK2 bij PV beschreven. Zo werd aangetoond dat het gemuteerde JAK2-genotype niet alleen samenhangt met spontane erytroïde kolonievorming, maar ook met overexpressie van het polycythemia-rubra-vera 1-gen (PRV-1) in granulocyten, een gen dat al eerder verband bleek te hebben met PV.12 Bij patiënten met essentiële trombocytose lijkt het hebben van de JAK2-mutatie samen te hangen met een meer PV-achtig fenotype.13 Patiënten met een JAK2-mutatie en essentiële trombocytose blijken niet alleen vaker trombotische complicaties te hebben, maar ook hogere hemoglobineconcentraties, een toegenomen aantal granulocyten en trombocyten en een hoger risico op het ontstaan van polycythaemia vera. Bovendien leken zij gevoeliger voor behandeling met hydroxyureum dan met patiënten die het wild-type JAK2 hadden. Het feit dat de mutatie slechts bij ongeveer de helft van alle patiënten met myelofibrose of essentiële trombocytose kan worden gevonden, suggereert dat bij deze twee ziektebeelden ook andere oorzakelijke factoren betrokken zijn.

de populatie

De incidentie van PV is ongeveer 2-3 per 100.000 per jaar. De mediane leeftijd waarop PV optreedt, is 60 jaar. Mannen zijn ongeveer 2 keer vaker aangedaan dan vrouwen.14 Bij ongeveer 20 van de patiënten wordt de ziekte bij toeval gevonden.

diagnostiek

Voor de diagnose ‘PV’ is in de jaren zestig van de vorige eeuw een aantal criteria opgesteld, die regelmatig zijn aangepast aan de inzichten in de pathofysiologie.15 De meest gebruikte zijn thans de criteria van de Polycythemia Vera Study Group en de WHO, die niet veel van elkaar verschillen (tabel 2). De diagnose mag gesteld worden indien voldaan wordt aan 3 A-criteria of 2 A- en 2 B-criteria (zie tabel 2). Omdat bepaling van de erytrocytenmassa en bepaling van erytropoëtineonafhankelijke kolonievorming niet in elke kliniek beschikbaar zijn, komt men vaak niet tot 3 A-criteria. In de praktijk zullen de meeste patiënten ook beenmergonderzoek ondergaan, waarbij naast cytologisch en histologisch onderzoek ook cytogenetisch onderzoek dient te worden verricht om de aanwezigheid van het philadelphia-chromosoom uit te sluiten.

Door de ontdekte samenhang tussen de JAK2-V617F en PV zal de diagnostiek naar deze ziekte waarschijnlijk sterk veranderen. Oorspronkelijk werd de mutatie in patiëntenmateriaal aangetoond door middel van DNA-sequencing. Inmiddels gebruiken de meeste laboratoria een gevoeliger manier om de mutatie aan te tonen, namelijk de allelspecifieke polymerasekettingreactie (PCR). Deze nieuwere bepalingen kunnen zowel op bloed als op beenmerg worden uitgevoerd. De mutatie kan echter niet als de gouden standaard voor de diagnose van PV gelden, aangezien de mutatie niet kon worden aangetoond bij een aantal patiënten met de typische verschijnselen van PV, zoals monoklonale hematopoëse en erytropoëtineonafhankelijke kolonievorming. De sensitiviteit van de verschillende tests varieert van 70-97 wanneer men de klassieke diagnostische criteria van de Polycythemia Vera Study Group als gouden standaard neemt. Deze variatie in sensitiviteit kan mogelijk door zowel laboratoriumtechnische als ziektedefiniërende aspecten worden verklaard. Bij ongeveer 30 van de PV-patiënten is de mutatie homozygoot aanwezig en is er geen wild-type allel aantoonbaar. Aangezien de mutatie nog nooit aangetroffen is bij patiënten met erytrocytose die volgens de WHO-criteria geen PV hadden (en de specificiteit derhalve 100 is) lijkt het aantonen van de JAK2-mutatie in elk geval goed bruikbaar als diagnosticum voor PV.4-6 8 16 Met andere woorden: bij patiënten met een erytrocytose heeft het vinden van de mutatie een positief voorspellende waarde van 100 voor de diagnose ‘PV’.

Op dit moment worden myeloproliferatieve ziekten geclassificeerd op basis van morfologische en biologische criteria, waarbij het philadelphia-chromosoom bij chronische myeloïde leukemie een uitzondering vormt. De ontdekking van de ‘gain-of-function’-mutatie in het JAK2-gen maakt een nieuwe classificatie mogelijk van myeloproliferatieve ziekten in het algemeen en van PV in het bijzonder. Vooral voor de diagnostiek van PV geldt dat het vinden van de mutatie bij patiënten met erytrocytose bewijzend is voor het bestaan van de ziekte. Onduidelijk blijft of en hoe de aanwezigheid van de JAK2-mutatie samenhangt met het klinische beloop van de verschillende myeloproliferatieve aandoeningen. Recente onderzoeksgegevens suggereren dat een verschil in kinaseactiviteit van de gemuteerde JAK-genen het verschil in klinisch beeld kan verklaren. Men hoopt dat, analoog aan de door imatinib veroorzaakte revolutie bij de behandeling van chronische myeloïde leukemie en het hypereosinofiel syndroom, waarbij zeer specifiek het genproduct wordt uitgeschakeld, in de toekomst hetzelfde zal gebeuren voor deze tot nu toe ongeneeslijke groep van ziekten.

Belangenconflict: geen gemeld. Financiële ondersteuning: geen gemeld.