Kompetenznetz Ärzte Diagnostik Zytogenetik Leukämien CML  · 

Diagnostik der chronischen myeloischen Leukämie

Erstellt von: Hellenbrecht (Infozentrum Projekt 2) , am: 09.02.2007, letzte Änderung: 18.02.2008

Autor: Dr. rer. nat. Barbara Heinze, Stand November 2004

Die chronische myeloische Leukämie ist eine Erkrankung der Stammzellen des Knochenmarks. Diese Erkrankung weist bei 90% der Patienten eine genetische Besonderheit auf, das zytogenetisch aberrante Philadelphia-Chromosom (Ph) (1, Abb.1). Dieses Markerchromosom ist durch Translokation zwischen den langen Armen der Chromosomen 9 und 22 entstanden und dargestellt durch t(9;22) (2, Abb. 2, Abb. 3 ). Das Ph-Chromosom ist vorwiegend in relativ unreifen haemopoetischen Stammzellen (CD34+, CD38-, Thy1+), sehr selten in Zellen der T-Zellreihe, nachgewiesen. Durch diese Translokation t(9;22) werden zwei Gene, BCR (lokalisiert auf Chromosom 22) und ABL (lokalisiert auf Chromosom 9) gesplittet, umgelagert und auf den Chromosomen 9 und 22 fusioniert ( Abb. 4). Die Genfusion (BCR/ABL-Rearrangement) auf Chromosom 22 ist das entscheidende pathogene Ereignis (3) und führt zur Entstehung eines neuen hybriden Genes bzw. seines aberranten Proteins. Die BCR/ABL-Umlagerung/Fusion wird nicht nur in der Ph-positiven CML sondern auch in anderen Leukämieformen gefunden: In zirka 50% der Ph-negativen CML, in zirka 25 % der ALL des Erwachsenen, sowie in etwa 3% der AML.
In 3-10% der Ph-positiven CML Fälle finden sich jedoch Abweichungen von der typischen Ph-Translokation t(9;22):
A) die variante Ph-Translokation t(V;22), bei der andere Chromosomen (V) als das Chromosom 9 als Translokationspartner zum Chromosom 22 zytogenetisch nachweisbar sind. Hierbei ist jedoch die Beteiligung von Chromosom 9 in der Regel auf molekularer Ebene belegt.
B) die komplexe Ph-Translokation t(V;9;22) bezieht zusätzlich zu den Chromosomen 9 und 22 andere Chromosomen mit ein ( Abb. 5, Abb. 8, Abb. 9). Als variable Translokationspartner "V" können fast alle Chromosomen beteiligt sein, am häufigsten beschrieben sind die Chromosomen 1,5,6,7,17 und 21 (4).
C) Eine maskierte Ph-Translokation liegt vor, wenn bei Ph-negativer CML das BCR/ABL-Rearrangement nachzuweisen ist. Hierbei stellt sich das Chromosom 22 zytogenetisch nicht als Philadelphia-Chromosom dar. Vielmehr scheint es zytogenetisch normal zu sein( Abb. 10), oder ist durch eine komplexe Translokation "verschleiert".

Während der chronischen Phase der CML Erkrankung werden bei etwa 10% der Patienten zusätzlich zur Ph-Translokation weitere Chromosomenaberrationen (CA) gefunden (5). Dies können Aberrationen sein, wie sie während des Blastenschubs auftreten und in der Regel eine Progression der CML von der chronischen Phase in die akzelerierte oder Blastenphase ankündigen (s. dort). Darüber hinaus finden sich andere CA, die zum Teil therapieinduziert sind (6,7,8,9) oder deren klinisch prognostische Bedeutung noch nicht bekannt ist. Inwiefern therapieinduzierte CA zur Evolution der CML beitragen ist derzeit noch ungeklärt. Besonders intensiv wird zur Zeit die Therapiewirkung von Imatinib erforscht, besonders auch die klonale Entwicklung zusätzlicher Aberrationen in Ph-negativen Zellen, deren Bedeutung für den Therapieerfolg und Krankheitsverlauf ebenfalls noch nicht bekannt ist (10,11,12,13,14).

Während der Evolution der CML von der chronischen Phase in Richtung Akzelerationsphase oder Blastenschub werden zusätzliche CA bei circa 70% der Patienten entdeckt. Es handelt sich dabei häufig um die Verdoppelung des Philadelphia-Chromosoms, die Bildung des Isochromosom i(17q) (Abb. 6), die Trisomie 19, oder andere numerische CA wie die Trisomie 8 (Abb. 6). Die numerischen CA können mit einem niedrig-hyperdiploiden oder hoch-hyperdiploiden (2n=50 und mehr) Chromosomensatz verbunden sein. Beschrieben werden auch CA, die eher der akuten myeloischen Leukämie (AML) zuzuordnen sind: t(3;21) , andere Translokationen mit Beteiligung von Chromosom 3 (15,16), inv(16), t(15;17), t(8;21) (siehe dazu auch unter AML). Die beschriebenen CA charakterisieren eher den myeloischen Blastenschub, während für den lymphatischen Blastenschub noch keine spezifischen CA beschrieben sind (17).

Die genaue molekulare Charakterisierung der BCR/ABL-Umlagerung/Fusion ist eines der am besten untersuchten onkologischen Forschungsgebiete (dazu siehe auch HOCHHAUS auf der Homepage des Kompetenznetz Leukämie. Die Verknüpfung molekularer Techniken mit der Zytogenetik ergänzte und verbesserte in erheblichem Umfang die tumorzytogenetische Diagnostik:
Die CGH (Abb. 7, 18) ist besonders hilfreich bei Chromosomenimbalanzen. Weitere inzwischen routinemäßig verwendete Verfahren sind: Die Metaphase-FISH (zur Aufklärung bei schlechter Bänder-Qualität) (Abb. 4-6, Abb. 9, Abb. 10, Abb. 11, Abb. 12, Abb. 13), die Interphase-FISH (19, Abb. 8) (zur Diagnostik, aber vor allem auch zur Bestimmung der Restleukämie oder bei schlechter zytogenetischer Ausbeute, sowie die Charakterisierung des gesamten Chromosomensatzes mit Hilfe der Multicolor-FISH (20, Abb. 9, Abb. 13) (dazu siehe auch unter Molekularzytogenetische Techniken) oder der SKY-Analyse (21). Durch die Anwendung dieser Verfahren wurde deutlich, dass Anzahl und Komplexität der CA durch eine konventionelle Karyotypisierung mit GTG- oder Q-Bänderung alleine nicht unbeträchtlich unterschätzt werden. Dennoch, die verschiedenen FISH-Verfahren sind in ihrer Anwendbarkeit und Aussagekraft z.T. begrenzt und eine Kombination der Methoden ist dringend zu empfehlen (Abb. 13).

Die FISH-Analyse hat sich inzwischen zu einem Routinewerkzeug in Diagnostik und Therapieverlaufskontrolle der CML entwickelt (23). In jüngerer Zeit konnte durch die Verbesserung von Gensonden ein Verlust von Genmaterial im Zusammenhang mit der Ph-Translokation aufgedeckt werden (24). Der Genverlust, der in etwa 10% der Patienten gefunden wurde, erwies sich völlig unerwartet als einer der bedeutendsten prognostischen Faktoren für die Therapie der CML (25,26), auch unter Imatinib-Therapie (26). Eine Erklärung dafür könnte der Verlust eines Tumorsuppressorgens an diesem Ort sein (26). Der Genverlust stellt sich in der FISH-Analyse mit verbesserten Gensonden als Verlust eines BCR/ABL Fusionssignals (Abb. 10) dar. Es kann auch nur ein Verlust eines ABL (Abb. 11) oder eines BCR Signals (Abb. 12) vorliegen. Ein weiterer Schwerpunkt der FISH-Analyse ist die Aufdeckung einer Gen-Amplifikation (27), die neuerdings auch als mögliche Resistenzreaktion z.B. auf die Imatinib-Therapie in den Mittelpunkt des Interesses gerückt ist.

Intensivierte Genanalysen werden die prognostische Bedeutung einer weiteren Reihe von Genen aufdecken, wie die des NUP98 Gens auf Chromosom 11 (22) und auch neue Einblicke in die Pathophysiologie geben. Besonders vielversprechend ist die Microarray-Technik, die das Wissen über Genmutationen und Genexpression erheblich bereichern wird.

Zusammenfassend: Die CML ist vom wissenschaftlichen Standpunkt aus eine besonders interessante Erkrankung. Sie ist durch einen Marker charakterisiert, der als erster als regelmäßig vorkommende chromosomale CA bei einem Tumor entdeckt worden ist. Sie findet sich bei 90% der Patienten mit CML, ist deshalb einer der häufigsten Tumormarker. Die CML ist eine der wenigen Erkrankungen, bei der ein direkter Zusammenhang zwischen Marker und Krankheitsentstehung im Tierexperiment belegt ist. Die molekulare Charakterisierung der CA ist am weitesten fortgeschritten, nicht nur was die Charakterisierung der Bruchpunkte und die Entdeckung prognostisch relevanter Gendeletion oder -amplifikation anbetrifft. Dennoch ist die CML eine Erkrankung, die zur Zeit ohne KMT selten geheilt werden kann, auch wenn derzeit mit der kombinierten Imatinib-Therapie vielversprechende Heilungsansätze bestehen. Mit der Ph-Translokation bzw. dem BCR/ABL Umlagerung/Fusion liegt ein Marker vor, der gut einsetzbar ist für die Untersuchung der Pathophysiologie der CML, ebenso wie für die Analyse von Therapieeffekten und Therapieresistenzen. Insofern wird die Erforschung der CML sehr viel von der Vernetzung der verschiedenen Kompetenzen im Leukämienetzwerk in höchstem Masse profitieren.