Identification of novel target genes in different subtypes of cutaneous T-cell lymphoma

Abstract

Ihon T-solulymfoomat (cutaneous T-cell lymphoma, CTCL) ovat ryhmä imukudossyöpiä, joiden esiintyvyys on nousussa erityisesti länsimaissa. Taudin syntymekanismit ovat suurelta osin tuntemattomat, diagnostiikka on vaikeaa ja siksi usein viivästynyttä eikä parantavaa hoitoa ole. CTCL ilmenee iho-oirein, vaikka syöpäsolut eivät ole iholla normaalisti esiintyviä soluja, vaan elimistön puolustusjärjestelmän soluja, jotka ovat tuntemattomasta syystä vaeltaneet iholle. Syöpäsolut ovat kypsiä T-auttajasoluja (Th-soluja) ja ilmentävät tyypin 2 immuunivasteelle ominaisia sytokiineja. Kromosomaalinen epästabiilius on tautiryhmän keskeinen piirre. CTCL-potilailla on lisääntynyt riski sairastua myös muihin syöpiin, erityisesti keuhkosyöpään ja non-Hodgkin –lymfoomiin.

Väitöskirjatutkimuksen tavoitteena oli havaita CTCL:n syntymekanismeja selvittäviä kromosomi- ja geenimuutoksia. Erityisesti tavoitteena oli identifioida molekyylejä, jotka soveltuisivat diagnostisiksi merkkiaineiksi tai täsmähoidon kohteeksi. Työssä on tutkittu kahta tautiryhmän yleisintä muotoa, mycosis fungoidesta (MF) ja Sezaryn syndroomaa (SS) sekä harvinaisempaa vaikeasti diagnosoitavaa subkutaanista pannikuliitin kaltaista T-solulymfoomaa (SPTL). Lisäksi on tutkittu CTCL:ään liittyvää keuhkosyöpää ja verrattu sitä tavalliseen (primaariin) keuhkosyöpään. Tutkimusmenetelminä on käytetty esimerkiksi molekyylisytogeneettisiä metodeja ja mikrosiruja.

Väitöskirjatyössä havaittiin ensimmäinen CTCL:lle ominainen toistuva geenitason muutos: puutos- tai katkoskohta NAV3-geenissä. Tämän geenipoikkeavuuden havaittiin esiintyvän useissa taudin alaryhmissä (MF, SS, SPTL). NAV3-geenipuutoksen osoittaminen FISH-tekniikalla on sovellettavissa kliiniseen diagnostiikkaan. Tutkimukset geenipuutoksen aiheuttamista toiminnallisista seurauksista ovat käynnissä. Työssä saatiin myös uutta tietoa taudin syntymekanismeista havaitsemalla useiden Th1-tyypin immuunivasteelle ominaisten geenien alentunut ilmeneminen CTCL-potilailla. Tämän lisäksi potilasnäytteissä havaittiin eräiden solun pinta-antigeenien lisääntynyt ilmeneminen, mikä luo pohjan uusien vasta-ainepohjaisten täsmähoitojen kehittämiselle. Väitöskirjatutkimuksessa todettiin myös CTCL:ään liittyvän keuhkosyövän eroavan kromosomi- ja geenimuutosten suhteen verrokkikeuhkosyövästä, mikä jatkossa antaa aiheen tutkia syöpäkantasolujen merkitystä CTCL:n ja sen liitännäiskasvainten kehittymisen taustalla.

Cutaneous T-cell lymphomas (CTCL) represent a group of non-Hodgkin lymphomas showing a growing incidence especially in the Western world. The mechanisms leading to the disease are largely unknown, diagnosis is difficult and therefore often delayed, and no curative therapy exists. CTCL presents with skin symptoms although the malignant cells are not derived of human skin but of human immune system instead. The malignant cells are mature T helper memory cells, and preferentially express cytokines characteristic to T-helper 2 (Th2) type immune response. Chromosomal instability is a typical feature of CTCL. Some secondary cancers occur in CTCL patients more often than in general population, the most common of which are lung cancers and non-Hodgkin lymphomas.

The aim of the study was to identify genes relevant to CTCL pathogenesis to clarify the poorly understood pathomechanisms behind the disease group. The two most common subgroups of CTCL, mycosis fungoides (MF) and Sezary syndrome (SS), as well as the difficult to diagnose subcutaneous panniculitis like T-cell lymphoma (SPTL), were studied. To reveal the molecular pathogenesis underlying CTCL-associated lung cancer, CTCL-associated lung cancer samples were analysed and compared to primary / reference lung cancer samples. Identification of potential novel diagnostic markers as well as target molecules for therapy was a special focus of the study. To achieve this, patient derived material was studied with molecular cytogenetic techniques, microarrays and gene expression analyses.

This study identified the first specific, recurrent gene-level aberration in CTCL, namely the deletion / translocation of neuron navigator 3 (NAV3) gene, characteristic to many different CTCL subgroups, namely MF, SS, and SPTL. NAV3 is a putative haploinsufficient tumor suppressor influencing the differentiation of T-helper cells. The pathways affected by its aberrant function, are currently being studied. Novel insights to CTCL pathogenesis were achieved through the observation that several genes specific for Th1 type immune response (e.g. T-bet, RANTES, and NKG7) were downregulated in CTCL. For the first time, CTCL-associated lung cancers were observed to show chromosomal aberrations differing from primary lung cancers. This finding warrants further prospective studies to identify the common underlying factors between CTCL and CTCL-associated lung cancer. Demonstration of NAV3 deletion by FISH provides a novel diagnostic tool, and overexpression of certain membrane antigens (e.g. MS4A4A, LIR9 and CD52) will provide the basis for developing novel antibody-based therapeutic means.