Klonale Diversität eines Myelomtumors: Von Zellgenerationen bis hin zu Implikationen für die Behandlung
Das Konzept der klonalen Diversität wird als Markenzeichen von Krebs gut akzeptiert. Wenn ein Tumor wächst und fortschreitet, kann sich die genetische Landschaft der Zellpopulation verändern. Diese Veränderungen sind größtenteils auf zufällige Fehler zurückzuführen, die während jeder Zellteilung auftreten, oder auf Mutationsereignisse, die durch verschiedene Expositionen stimuliert werden. Wenn eines dieser zufälligen Ereignisse am richtigen Ort auftritt, führt dies zu einem Überlebensvorteil für alle nachfolgenden Nachkommen dieser ursprünglichen Zelle. Das Verständnis der Grundlagen der klonalen Vielfalt kann sich als wesentlicher Bestandteil des Behandlungsplans für Patienten erweisen und dabei helfen, die Arzneimittelauswahl zu leiten und den Prozentsatz der Klone zu bestimmen, die auf bestimmte Behandlungen ansprechen / resistent sind. Darüber hinaus werden viele der zur Behandlung des Myeloms verwendeten Therapien wahrscheinlich Mutationen durch ihre Wirkmechanismen oder durch unerwartete Nebenwirkungen induzieren. Das Verständnis der Auswirkungen einzelner Therapien und spezifischer Kombinationen auf die zugrunde liegenden Mutationsraten, die die Vielfalt einer Tumorpopulation antreiben, wird dazu beitragen, Therapien zu identifizieren, die die zugrunde liegende Mutationsrate erhöhen und den Patienten einem erhöhten Risiko aussetzen, einen aggressiven Klon zu entwickeln. Diese Veränderungen können durch Next Generation Sequencing der Bulktumorpopulation im Vergleich zu Einzelzellklonen, die aus dieser Population ausgewählt wurden, identifiziert werden. Um die Vielfalt der Mutationen in der Bulk-Tumor-Population gefunden zu identifizieren, schlagen wir vor, dass einzelne Zelle Klonen der Elternpopulation, und dann Sequenzierung und Vergleich über mehrere einzelne Klone wird eine bessere Vorstellung von der zufälligen Vielfalt der Mutationen in einzelnen Zellen, die aus der gleichen Elternpopulation stammen.
Um die Diversität in einer zufälligen Population von Myelomzellen zu identifizieren, wählten wir die humane Myelomzelllinie KMS-18 als Modellsystem aus. Wir sortierten einzelne Zellen aus der KMS-18-Elternpopulation nach FACS, wobei die Auswahlkriterien ausschließlich auf den lebensfähigen Einzelzellen basierten. Diese einzeln sortierten Zellen expandierten über einen Zeitraum von Wochen, bis die Population groß genug war, um für die Analyse gesammelt zu werden (Ziel etwa 5E6-Zellen). Vier dieser Einzelzellklone wurden zur Analyse ausgewählt (SCC_04, SCC_10, SCC_16, SCC_18). Wir bereiteten ganze Genombibliotheken vor und erfassten eine 3,2 MB große Region mit dem Agilent SureSelect Kinome Capture Kit. Die endgültigen Capture-Bibliotheken wurden auf der Illumina MiSeq-Plattform bis zu einer durchschnittlichen Zielregionstiefe von 200X sequenziert.
Die Ergebnisse wurden gefiltert, um die Anzahl der Mutationen zu identifizieren, die ausschließlich in einem Subklon im Vergleich zu einem anderen vorhanden sind. Solche Ereignisse existierten entweder in der ursprünglichen Einzelzelle oder traten früh in der Expansion des Einzelzellklons auf. Um die Analyse auf Ereignisse zu beschränken, die in der ursprünglichen Einzelzelle oder sehr früh im Verdopplungsprozess vorhanden waren, identifizierten wir die Varianten, die mit einer Häufigkeit von > 20% gefunden wurden. Viele dieser Ereignisse waren in mehreren Einzelzellklonen vorhanden, die die klonale Beziehung jeder Originalzelle definieren konnten, jedoch waren 10% dieser Varianten für einen einzelnen Subklon eindeutig. Im Durchschnitt beobachteten wir 1,6 Mutationen pro Mb der Zielregion. Wenn diese gleiche Mutationsrate über das gesamte Genom zutrifft, würden wir erwarten, über 5000 einzigartige Mutationen zwischen zwei beliebigen Zufallszellen aus einer Massentumorprobe zu sehen.
Derzeit laufen Studien zur Untersuchung der klonalen Diversität zwischen Generationen von Subklonen. Weitere Studien sind ebenfalls im Gange, um Veränderungen der klonalen Vielfalt zwischen verschiedenen Myelom-Subtypen zu untersuchen, mit der Hypothese, dass aggressivere Subtypen wie t (4;14) und MAF zu einer vielfältigeren klonalen Population führen können. Wenn eine vielfältigere klonale Population mit einem aggressiveren Tumorsubtyp korreliert, schließt sich der Kreis zur Frage nach geeigneten Therapien, und wenn bestimmte Therapien tatsächlich die Vielfalt in der Tumorpopulation erhöhen und zu einem aggressiveren Rückfall der Krankheit führen können.
Keine relevanten Interessenkonflikte zu deklarieren.
