Caracterización del epigenoma del linfoma de las células del manto: implicaciones clínicas y biológicas

 

Ana Queirós & Iñaki Martin-Subero

Departamento de Fundamentos Clínicos, Universidad de Barcelona, Fundació Clínic per a la Recerca Biomèdica & Institut d’Investigacions Biomèdiques August Pi i Sunyer (IDIBAPS), Barcelona

La metilación del ADN es esencial para el desarrollo del trofoblasto. Imagen: National Institute of General Medical Sciences.

El estudio analiza en profundidad el metiloma del ADN de diferentes pacientes con linfoma de las células del manto. Imagen: National Institute of General Medical Sciences.

El linfoma de las células del manto (LCM) es una neoplasia derivada de los linfocitos B. Pese a que el LCM es una de las neoplasias linfoides más agresivas clínicamente, una parte de los casos, clasificados como LCM leucémicos no nodales, presenta un comportamiento indolente, con una supervivencia media elevada, incluso en ausencia de terapia (Jares et al., 2012). A nivel genético, tanto los LCM convencionales (agresivos) y los leucémicos no nodales presentan la translocación cromosómica t(11;14), que da lugar a una sobreexpresión del oncogén ciclina D1 y posteriormente adquieren mutaciones en genes como TP53. Sin embargo, estos dos grupos también presentan diferencias notables, como cambios en el grado de hipermutación somática del gen de las inmunoglobulinas (IGHV), la expresión del oncogén SOX11 y mutaciones somáticas específicas de cada subtipo (Beà et al., 2013). A pesar de que el LCM en su conjunto está bien caracterizado a nivel genético, sus características epigenéticas son ampliamente desconocidas.

A mediados del mes de noviembre del 2016, el Consorcio Internacional de Epigenoma Humano (International Human Epigenome Consortium, IHEC) publicó una serie de estudios de varios proyectos del consorcio (Stunnenberg et al., 2016). Entre esta serie de artículos se encontraba un estudio detallado del epigenoma del LCM (Queirós et al., 2016). En este estudio, estudiamos en profundidad el metiloma de ADN de una serie de 82 muestras de pacientes con LCM en el contexto del metiloma de todo el proceso de diferenciación de los linfocitos B,  el cual ya habíamos publicado con anterioridad (Kulis et al., 2015). Los datos de metilación en los LCM fueron correlacionados tanto con otras marcas epigenéticas (las modificaciones de las histonas) como con datos de alteraciones genéticas y datos clínicos.

Un análisis inicial de los datos mediante estrategias estadísticas no supervisadas reveló la presencia de dos grupos principales: uno enriquecido en casos convencionales, con IGHV no mutado y expresión de sox11 (cluster 1) y otro enriquecido en casos leucémicos no nodales con hipermutación somática de IGHV y sin expresión de sox11 (cluster 2). Un análisis más detallado de las diferencias epigenéticas de estos dos grupos y los linfocitos B normales sugiere que los casos en el cluster 1 y el cluster 2 tienen una célula de origen diferente. Por un lado, los LCM del cluster 1 parecen derivarse de células B naive y por otro lado, los LCM del cluster 2 parecen derivarse de células B memoria.

Un análisis posterior del metiloma de cada uno de los pacientes de LCM por separado en relación a los linfocitos B normales indicó que tanto el cluster 1 como el cluster 2 mostraban un elevado grado de variabilidad. Esta heterogeneidad se reflejaba en el número de cambios de metilación del ADN en cada caso, y variaba desde casos que estaban muy poco alterados a casos que mostraban un gran número de cambios en relación a las células normales. Por tanto, aunque los pacientes del cluster 1 en su conjunto eran significativamente más agresivos que los del cluster 2, el hallazgo de la gran variabilidad epigenética dentro de cada grupo sugería que también podría haber variabilidad en su comportamiento clínico.

El análisis de supervivencia tomando el número de cambios epigenéticos como variable cuantitativa reveló una relación significativa, siendo aquellos casos con más cambios claramente más agresivos que aquellos con menos cambios. En un modelo multivariante, el número de cambios epigenéticos resultó ser el factor independiente con mayor impacto en la supervivencia de los pacientes. En su conjunto, estos resultados sugieren la existencia de 2 variables epigenéticas independientes que se asocian al curso clínico del los pacientes: el grado de maduración de su célula de origen y el número de alteraciones adquiridas en el proceso de linfomagénesis y progresión de la enfermedad.

Los investigadores proponen un un análisis integrador de diferentes capas epigenéticas para descubrir regiones del ADN que cambian su función en las células del linfoma. Imagen: MedigenePress SL.

Los investigadores proponen un un análisis integrador de diferentes capas epigenéticas para descubrir regiones del ADN que cambian su función en las células del linfoma. Imagen: MedigenePress SL.

Además de estudiar el metiloma del LCM en un contexto clínico, en nuestro estudio proponemos un análisis integrador de diferentes capas epigenéticas para descubrir regiones del ADN que cambian su función en las células del linfoma. En concreto, el análisis del metiloma completo se combinó con el análisis mediante ChIP-seq de seis marcas de histonas relacionadas con diferentes funciones (por ejemplo promotores, enhancers, regiones de elongación transcripcional y varios tipos de marcas asociadas a la represión génica). Mediante este análisis se pudo determinar que hay regiones del ADN que cambian la metilación pero no se detecta un cambio simultáneo de la funcionalidad. De manera opuesta, este análisis reveló que aproximadamente un tercio de las regiones con cambios de metilación también cambiaba su función. Una de estas regiones fue estudiada con mayor profundidad, la región del oncogén SOX11.

Como se ha mencionado con anterioridad en esta reseña, este oncogén se sobre-expresa en los casos pertenecientes al cluster 1 y está silenciado en los casos del cluster 2. El análisis de la metilación de esta región dio lugar a la identificación de una región de metilación diferencial localizada a unos 650kb de distancia del oncogén. Esta región no solo mostraba una hipometilación del ADN exclusivamente en los LCM que expresaban el oncogén SOX11, sino también marcas de de histonas relacionadas con regiones reguladoras activas tipo enhancer. Para determinar si esta región podría estar implicada en la regulación del oncogén SOX11, estudiamos la estructura tridimensional del ADN mediante la técnica de 4C-seq. Este análisis reveló que SOX11 y la región enhancer, pese a estar alejados en la secuencia del ADN, se encontraban unidas a nivel tridimensional mediante un bucle en el ADN entre ambos elementos. Este hallazgo sugiere que los oncogenes en cáncer pueden desregularse mediante alteraciones epigenéticas en regiones distantes.

En resumen, los resultados obtenidos proporcionan nuevas ideas en relación a la célula de origen, la patofisiología y el comportamiento clínico del LCM, y propone que el estudio integrador de varias marcas epigenéticas es esencial para comprender los mecanismos de desregulación oncogénica en el cáncer.

Referencias

Beà S, et al. Landscape of somatic mutations and clonal evolution in mantle cell lymphoma. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013 Nov 5;110(45):18250-5.

Jares P, et al. Molecular pathogenesis of mantle cell lymphoma. J Clin Invest. 2012 Oct;122(10):3416-23.

Kulis M, et al. Whole-genome fingerprint of the DNA methylome during human B cell differentiation. Nat Genet. 2015 Jul;47(7):746-56. doi: 10.1038/ng.3291.

Queirós AC, et al. Decoding the DNA Methylome of Mantle Cell Lymphoma in the Light of the Entire B Cell Lineage. Cancer Cell. 2016 Nov 14;30(5):806-821.

Stunnenberg HG, et al. The International Human Epigenome Consortium: A Blueprint for Scientific Collaboration and Discovery. Cell. 2016 Nov 17;167(5):1145-1149. doi:

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