Onderzoek identificeert genetische schakelaar die leukemiecellen helpt chemotherapie te ontwijken

Wetenschappers hebben een moleculaire truc beschreven waardoor acute myeloïde leukemie (AML) zo vaak na behandeling terugkeert. Een nieuw artikel in Blood Cancer Discovery toont aan dat tijdens een terugval bij sommige patiënten een "alternatief programma" van het RUNX1-gen wordt geactiveerd: het is de RUNX1C-isovorm die sterk toeneemt, waardoor BTG2 wordt geactiveerd en leukemiecellen in rust komen, een toestand waarin chemotherapie vrijwel geen effect heeft. Door RUNX1C te blokkeren (met antisense-oligonucleotiden) en tegelijkertijd standaard chemotherapie toe te dienen, konden de onderzoekers de cellen "wakker maken" en hun gevoeligheid voor behandeling verhogen - in culturen en bij muizen.

Achtergrond van de studie

Acute myeloïde leukemie (AML) blijft een ziekte met een recidief: zelfs na succesvolle inductiechemotherapie ervaart een aanzienlijk deel van de patiënten een recidief. Een belangrijke verklaring hiervoor is het 'verbergen' van sommige cellen in een rusttoestand (quiescentie), kenmerkend voor leukemische stamcellen (LSC's). Terwijl delende blastcellen afsterven, overleven langzame en slapende klonen het verloop en starten de tumor opnieuw op. Inzicht in de moleculaire schakelaars van deze rusttoestand is essentieel voor het overwinnen van medicijnresistentie.

RUNX1 speelt een centrale rol in de transcriptionele regulatie van hematopoëse, maar het is geen enkelvoudig eiwit, maar een familie van isovormen die voortkomen uit alternatieve promotoren en splicing. Bij mensen wordt de RUNX1C-isovorm gecodeerd door de "distale" P1-promotor, terwijl RUNX1A/1B wordt gecodeerd door de "proximale" P2; de verdeling van de isovormen is afhankelijk van het ontwikkelingsstadium en het celtype. De samenstelling van de isovormen kan het celgedrag radicaal veranderen - van het behoud van stamcelstatus tot oncogene eigenschappen - maar de specifieke bijdrage van RUNX1C aan recidief en chemoresistentie van AML is nog onduidelijk.

Tegelijkertijd verzamelden zich gegevens over de familie van antiproliferatieve eiwitten BTG/Tob (met name BTG2), die zich binden aan het CCR4-NOT-complex en de "dehydratie" van matrix-RNA's (deadenylatie) versnellen, waardoor hun stabiliteit afneemt en de eiwitsynthese wereldwijd wordt onderdrukt. In het immuunsysteem zijn het BTG1/BTG2 die helpen bij het in stand houden van de celslaap; het is logisch om aan te nemen dat vergelijkbare mechanismen kankercellen "in slaap kunnen brengen" en ze zo kunnen beschermen tegen cytostatica. Een direct verband tussen RUNX1-isovormen en BTG2 en het slapende fenotype bij AML bleef echter tot voor kort een hypothese.

Een andere lacune is methodologisch van aard. De meeste expressiestudies bij AML hebben rekening gehouden met totale genniveaus, zonder onderscheid te maken tussen isovormen en zelden gepaarde "pre-treatment → recidief"-monsters bij dezelfde patiënten geanalyseerd. Een dergelijk ontwerp is cruciaal als recidief niet wordt veroorzaakt door "gen gain", maar door promotor/isovorm-switching tegen de achtergrond van epigenetische verschuivingen. Het opvullen van deze lacune betekent het verkrijgen van targets voor isovormspecifieke therapie (bijv. RNA-gerichte oligonucleotiden) die slapende cellen kunnen "wekken" en ze kwetsbaar kunnen maken voor chemotherapie.

Tegen deze achtergrond onderzoekt een nieuw artikel in Blood Cancer Discovery of recidiverende AML een epigenetische 'klik' heeft in RUNX1 met een verschuiving richting RUNX1C, en of RUNX1C en BTG2 een as vormen die cellen in rust brengt en de resistentie tegen geneesmiddelen verhoogt. De auteurs gebruiken gepaarde 'pre-therapie/recidief'-monsters, RNA-isovormanalyse, functionele assays en isovormspecifieke antisense-oligonucleotiden - niet alleen om de rustsignatuur te beschrijven, maar ook om de omkeerbaarheid en farmacologische kwetsbaarheid ervan te testen.

Hoe zijn we hier terechtgekomen?

De auteurs hanteerden een ongebruikelijke aanpak: ze vergeleken leukemiemonsters van dezelfde patiënten vóór de behandeling en bij terugval, waarbij ze RNA-isovormen analyseerden, en niet alleen de "totale" genexpressie. Dit gepaarde ontwerp stelde hen in staat te zien dat wanneer de ziekte terugkeert, niet alleen het RUNX1-niveau verandert, maar ook de verhouding van de isovormen – het is RUNX1C dat stijgt. Tegelijkertijd onderzocht het team wat er gebeurt in de mechanismen: ze identificeerden een "schakelaar" op DNA (methylering van de regulerende regio van RUNX1), het doelwit van RUNX1C – het BTG2-gen – en de functionele gevolgen – celslaap en medicijnresistentie.

• Isovorm is van belang. RUNX1 bestaat in verschillende varianten; hun onevenwichtigheid wordt al lang vermoed bij hematologische ziekten, maar de rol van RUNX1C bij AML-recidief is duidelijk aangetoond in klinisch materiaal.
• Epigenetische "klik". Tijdens een terugval verschijnt er een methylmarkering in de RUNX1-regulerende zone, waardoor tumorcellen "overschakelen" op de productie van RUNX1C.
• RUNX1C→BTG2-as. RUNX1C activeert BTG2, een bekende groeiremmer die transcriptionele-translationele processen remt en een slapend fenotype bevordert. In deze modus delen cellen zich vrijwel niet en "glippen ze door" onder chemotherapie.

Wat de experimenten lieten zien

• Bij patiënten (omics): in gepaarde monsters vóór de therapie en bij terugval was RUNX1C consistent verhoogd; BTG2 en rustsignaturen stegen daarmee mee.
• In vitro: gedwongen expressie van RUNX1C maakte AML-cellen minder gevoelig voor verschillende chemotherapiemedicijnen; knock-out/knockdown van RUNX1C herstelde de gevoeligheid.
• Bij muizen leidde het toevoegen van een anti-RUNX1C ASO aan de standaard chemotherapie tot een vermindering van de tumorlast: cellen ‘kwamen uit hun winterslaap’, begonnen zich te delen en werden kwetsbaar voor de medicijnen.

Waarom is dit belangrijk?

Het klassieke beeld van AML-recidief is dat klonale broncellen de behandeling 'overleven', vaak traag en inactief, en dat cytostatica een zwakke irritatie vormen. Het nieuwe onderzoek identificeert een specifieke moleculaire hefboom van deze inactieve toestand – de RUNX1C→BTG2-as – en toont aan dat deze farmacologisch kan worden aangepast op het niveau van RNA-isovormen. Dit is een verschuiving van een strategie van 'doden van snel delende cellen' naar een strategie van 'wekken en doden'.

Wat kan dit in de praktijk betekenen?

• Nieuw doelwit: RUNX1C als therapeutisch doelwit bij recidiverende/chemoresistente AML. Aanpak met antisense-oligonucleotide (ASO) of andere RNA-gerichte technologieën.
• Combinaties van "ASO + chemo". Het idee is om de cyclus te synchroniseren: de cellen uit rust halen en ze behandelen in de fase van maximale kwetsbaarheid.
• Selectiebiomarkers: RUNX1C/BTG2-verhoging en RUNX1-regulatormethylering bij recidief zijn kandidaten voor patiëntstratificatie en risicobewaking.

Context: Wat we al wisten over RUNX1 en BTG2

• RUNX1 is een belangrijke transcriptiefactor in de hematopoëse. In de oncohematologie is dit paradoxaal: het kan zich gedragen als een suppressor of als een oncogen - de context en de isovorm bepalen veel.
• BTG2 onderdrukt de groei en differentiatie en brengt stresssignalen over. Activering ervan leidt vaak tot vertraging van de celcyclus en tot ‘rust’, wat onder normale omstandigheden gunstig is en bij tumoren helpt het de stress van de therapie te overleven.

Beperkingen om in gedachten te houden

• De weg naar de kliniek. De ASO-richting voor oncohematologie staat nog in de kinderschoenen; er zijn veiligheids-/bevallingsstudies en nauwkeurige combinatietherapieën met chemotherapie nodig.
• Heterogeniteit van AML. Niet alle patiënten recidieferen via de RUNX1C→BTG2-as; gevalideerde panels zijn nodig om degenen te selecteren bij wie de 'schakelaar' daadwerkelijk is ingeschakeld.
• Bewijs voor uitkomsten: Tot nu toe aangetoond in cellen/muizen en moleculaire profilering van patiënten; klinische onderzoeken zijn nodig om de overlevingsvoordelen te kunnen vaststellen.

Wat nu?

• Ontwikkeling van ASO voor RUNX1C en wake-and-kill-protocollen met chemotherapiefasering.
• Klinische testen van biomarkers (RUNX1C, BTG2, RUNX1-methylering) voor vroege detectie van sluimerende resistentie.
• Isovorm-oncologie gaat verder dan AML: er wordt getest of vergelijkbare isovorm-'schakelaars' verborgen zitten in andere bloedkankers en solide tumoren.

Bron: Han C. et al. Een isovormspecifieke RUNX1C-BTG2-as bepaalt de rust en chemoresistentie van AML. Blood Cancer Discovery, 2025. https://doi.org/10.1158/2643-3230.BCD-24-0327