МОЛЕКУЛЯРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МУТАНТНЫХ ФОРМ FLT3 ПРИ ОСТРЫХ МИЕЛОИДНЫХ ЛЕЙКОЗАХ БОЛЬНЫХ МОЛОДОГО И ПОЖИЛОГО ВОЗРАСТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СЕТИ ПРЕДСКАЗАНИЯ СТРУКТУРЫ БЕЛКА
УДК: 616-006.446.8
DOI: 10.22138/2500-0918-2018-15-3-384-392
А.В. Виноградов, Д.В. Изотов, А.В. Резайкин,С.В. Сазонов, А.Г. Сергеев, С.Л. Леонтьев
Уральский государственный медицинский университет, г. Екатеринбург, Росссийская Федерация;
Свердловская областная клиническая больница № 1, г. Екатеринбург, Российская Федерация;
Институт медицинских клеточных технологий, г. Екатеринбург, Российская Федерация
Резюме. Цель исследования — определить функциональные последствия мутаций в гене FLT3 при острых миелоидных лейкозах у больных молодого и пожилого возраста с использованием распределенной сети предсказания структуры белка. Материалы и методы исследования. Исследовали пробы костного мозга и периферической крови 70 больных ОМЛ, в т.ч. 32 — в возрасте от 15 до 45 и 38 — от 60 до 75 лет, проходивших лечение в Свердловском областном онкогематологическом центре в период с 2009 по 2017 г. В исследуемой группе с морфологическим вариантом ОМЛ М0 наблюдалось трое пациентов, М1 — 6, М2 — 30, М3 — 4, М4 — 18, М4эо — 2, М5 — 3, М6 — 1, острый миелофиброз — 1, бластная плазмацитоидная дендритоклеточная опухоль — 2. Детекцию мутаций гена FLT3 проводили методом прямого автоматического секвенирования по прямой и обратной последовательностям. Сопоставление сегментов, выравнивание и сравнение последовательностей нуклеотидов и аминокислот проводили с использованием программного продукта MEGA, v. 5.0. Результаты исследования. Частота детекции патогенетически значимых криптических мутаций в кодирующих последовательностях экзонов 18–26 гена 12–15 и 19–21 гена FLT3 у больных ОМЛ в возрасте 15–45 и 60–75 лет не имела статистически достоверных отличий и составляла в исследуемой группе 20,0%. Функциональная значимость выявленных мутаций гена FLT3 подтверждена при помощи молекулярного моделирования их последствий с использованием распределенной сети предсказания структуры белка. Определен механизм влияния выявленных мутаций на структуру и функциональные свойства белка Flt3 за счет нарушений аутоингибированной конформации молекулы с последующей лиганд-независимой активацией каталитических доменов. Следовательно, мутационный статус гена FLT3 необходимо учитывать для разработки персонализированных программ лечения ОМЛ, включающих применение ингибиторов тирозинкиназ I и II типов, определении медицинских показаний к высокодозной полихимиотерапии, трансплантации костного мозга и паллиативному лечению.
Ключевые слова: мутация, острый миелоидный лейкоз, ген FLT3, прямое автоматическое секвенирование, распределенная сеть предсказания структуры белка
Дата поступления 19.04.2018
Образец цитирования:
Виноградов А.В., Изотов Д.В., Резайкин А.В., Сазонов С.В., Сергеев А.Г., Леонтьев С.Л. Молекулярное моделирование мутантных форм FLT3 при острых миелоидных лейкозах больных молодого и пожилого возраста с использованием распределенной сети предсказания структуры белка. Вестник уральской медицинской академической науки. 2018, Том 15, №3, с. 384–392, DOI: 10.22138/2500-0918-2018-15-3-384-392
ЛИТЕРАТУРА
1. Taylor J., Xiao W., Abdel-Wahab O. Diagnosis and classification of hematologic malignancies on the basis of genetics. Blood. 2017. Vol. 130 (4). pp. 410-423.
2. Genomic and epigenomic landscapes of adult de novo acute myeloid leukemia. The Cancer Genome Atlas Research Network. NEJM. 2013. Vol. 368 (22). pp. 2059-2074.
3. Ho T.-C., LaMere M., Stevens B.M. et al. Evolution of acute myelogenous leukemia stem cell properties after treatment and progression. Blood. 2016. Vol. 128 (13). pp. 1671-1678.
4. Murati A., Brecqueville M., Devillier R. et al. Myeloid malignancies: mutations, models and management. BMC Cancer. 2012. Vol.12. p. 304.
6. Swerdlow S. H., Campo E., Harris N. L. et al. WHO classification of tumors of haematopoietic and lymphoid tissues. Lyon: IARC, 2008. 439 p.
7. Виноградов А.В., Резайкин А.В., Сазонов С.В., Салахов Д.Р., Сергеев А.Г. Бластная плазмацитоидная дендритоклеточная опухоль: опыт диагностики и лечения в Свердловском областном онкогематологическом центре. Российский иммунологический журнал. 2017. Т.11. №2(20). С. 110-114.
8. Vardiman J.V., Thiele J., Arber D.A. et al. The 2008 revision of the WHO classification of myeloid neoplasms and acute leukemia: rationale and important changes. Blood. 2009. Vol. 114 (5). pp. 937-952.
9. Arber D.A., Orazi A., Hasserjian R. et al. The 2016 revision to the World Health Organization classification of myeloid neoplasms and acute leukemia. Blood. 2016. Vol. 127 (20). pp. 2391-2405.
10. Metzeler K.H., Herold T., Rothenberg-Thurle M. et al. Spectrum and prognostic relevance of driver gene mutations in acute myeloid leukemia. Blood. 2016. Vol. 128 (5). pp. 686-698.
11. Levis M. FLT3 mutations in acute myeloid leukemia: what is the best approach in 2013? Hematology Am. Soc. Hematol. Educ. Program. 2013. pp. 220-226.
12. Dohner H., Estey E.H., Grimwade D. et al. Diagnosis and management of AML in adults: 2017 ELN recommendations from an international expert panel. Blood. 2017. Vol. 129 (4). pp. 424-447.
13. Walter R.B., Othus M., Burnett A.K. et al. Significance of FAB subclassification of «acute myeloid leukemia, NOS» in the 2008 WHO classification: analysis of 5848 newly diagnosed patients. Blood. 2013. Vol. 121 (13). pp. 2424-2431.
14. Виноградов А.В., Резайкин А.В., Изотов Д.В., Сергеев А.Г. Применение технологии прямого автоматического секвенирования для детекции мутаций генов ASXL1, DNMT3A, FLT3, KIT, NRAS, TP53 и WT1 при острых миелоидных лейкозах с неуточненым кариотипом // Вестник Уральской медицинской академической науки. — 2016. – №4. – С. 89-101. DOI: 10.22138/2500-0918-2016-14-2-89-10119.
15. Виноградов А.В. Разработка технологии детекции мутаций генов CDKN2A/ARF, FLT3, KIT, NPM1, NRAS, TET2, TP53, WT1 при острых миелоидных лейкозах // Российский онкологический журнал. – 2013. – №4. – С. 34-35.
16. Виноградов А.В., Резайкин А.В., Сергеев А.Г. Детекция внутренних тандемных дупликаций и точковых мутаций гена FLT3 при острых миелоидных лейкозах методом прямого автоматического секвенирования // Вестник Уральской медицинской академической науки. – 2013. – №1. – С. 64-66.
17. Виноградов А.В., Резайкин А.В., Сергеев А.Г. Комплексное исследование мутаций генов TP53, FLT3, KIT, N-RAS, NPM1 и WT1 при острых миелоидных лейкозах с использованием технологии прямого секвенирования // Биомика. – 2012. – Т.3. — №1. – С. 22-243.
18. Tamura K., Peterson D., Peterson N. et al. MEGA5: molecular evolutionary genetics analysis using maximum likelihood, evolutionary distance, and maximum parsimony methods. Mol. Biol. Evol. 2011. Vol. 28 (10). pp. 2731-2739. DOI: 10.1093/molbev/msr121.
19. Chan P.M. Differential signaling of Flt3 activating mutations in acute myeloid leukemia: a working model. Protein Cell. 2011. Vol. 2. pp. 108-115.
20. Smith C.C., Wang Q., Chin C.S. et al. Validation of ITD mutations in FLT3 as a therapeutic target in human acute myeloid leukaemia. Nature. 2012. Vol. 485 (7397). pp. 260-263.
21. Виноградов А.В. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ «Биомод» № 2017661500, 12.08.2017, выдано Федеральной службой по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам.
22. Verstraete K., Vandriessche G., Januar M. et al. Structural insights into the extracellular assembly of the hematopoietic Flt3 signaling complex. Blood. 2011. Vol. 118 (1). pp. 60-68.
23. Breitenbuecher F., Schnittger S., Grundler R. et al. Identification of a novel type of ITD mutations located in nonjuxtamembrane domains of the FLT3 tyrosine kinase receptor. Blood. 2009. Vol. 113 (17). pp. 4074-4077.
24. Виноградов А.В., Резайкин А.В., Сергеев А.Г. Детекция мутаций генов FLT3, KIT, NRAS, TP53 и WT1 при острых миелоидных лейкозах с аберрантными кариотипами // Вестник Уральской медицинской академической науки. — 2015. – №1. – С. 77-84.
25. Виноградов А.В., Резайкин А.В., Салахов Д.Р. и соавт. Детекция мутаций генов DNMT3A, FLT3, KIT, KRAS, NRAS, NPM1, TP53 и WT1 при острых миелоидных лейкозах с нормальным кариотипом бластных клеток // Вестник Уральской медицинской академической науки. — 2016. – №2. – С. 89-101. DOI: 10.22138/2500-0918-2016-14-2-89-101
26. Grossmann V., Schnittger S., Kohlmann A. et al. A novel hierarchical prognostic model of AML solely based on molecular mutations. Blood. 2012. Vol.120 (15). pp. 2963-2972.
27. Coombs C.C., Tallman M.S., Levine R.S. Molecular therapy for acute myeloid leukaemia. Nature Rev. Clin. Oncology. 2016. Vol. 13 (5). pp. 305–318.
Авторы
Виноградов Александр Владимирович
Свердловская областная клиническая больница №1
К.м.н., главный терапевт Министерства здравоохранения Свердловской области
Российская Федерация, 620014, г. Екатеринбург, ул. Вайнера, д. 34б
a.vinogradov@egov66.ru
Изотов Денис Владимирович
Уральский государственный медицинский университет
Клинический ординатор
Российская Федерация, 620028, г. Екатеринбург, ул. Репина, д. 3
phoenus@yandex.ru
Резайкин Алексей Васильевич
Уральский государственный медицинский университет
кафедра микробиологии, вирусологии и иммунологии, лаборатория молекулярной диагностики
к.м.н., доцент
Российская Федерация, 620028, г. Екатеринбург, ул. Репина, д. 3
alexrez@usma.ru
Сазонов Сергей Владимирович
Уральский государственный медицинский университет
кафедра гистологии, цитологии и эмбриологии
д.м.н., профессор, заведующий кафедрой
Российская Федерация, 620028, г. Екатеринбург, ул. Репина, д. 3
sazonov@usma.ru
Сергеев Александр Григорьевич
Уральский государственный медицинский университет
кафедра микробиологии, вирусологии и иммунологии, лаборатория молекулярной диагностики
д.м.н., профессор, заведующий кафедрой, научный руководитель лаборатории
Российская Федерация, 620028, г. Екатеринбург, ул. Репина, д. 3
sergeev@usma.ru
Леонтьев Сергей Леопольдович
Институт медицинских клеточных технологий
Д.м.н., профессор, главный врач
Российская Федерация, 620137, г. Екатеринбург, ул. Вилонова, 76а
imct@celltechnologies.ru