MPN introduktion Jan Samuelsson Hematologiska kliniken Universitetssjukhuset Linköping SK kurs SFH Oktober 2018

Jävsdeklaration Konsultuppdrag sista 5 åren Speakers bureau Advisory board Novartis (ruxolitinib) CTI Bio (pacritinib) Celgene (fedratinib) Speakers bureau Novartis

1879 1930 1951 1978 1980s 1990s 2005 2012 2016 ET PVSG starts Heuck describes PMF and Vaquez PV William Dameshek uses the term “myeloproliferative” Blood volume suggest PCV target 0.45 Description of JAK2V617K Approval of ruxolitinib for PV Hemorrhagic thrombo-cythemia or ET, Epstein & Goedel PVSG studies initiated and first diagnostic criteria PVSG studies with hydroxycarbamide, busulfan, pipobroman venesection, chlorambucil, 32P are reported First use of Interferon (Linkesch) and anagrelide (Silverstein) Approval of ruxolitinib for MF ECLAP study aspirin in PV PT-1 study hydroxycarbamide vs anagrelide in ET Bergamo trial of hydroxycarbamide in ET CYTOPV study confirms target PCV Trials with JAK inhibitors begin Description of CALR mutations PVSG trials report CALR RIC–alloSCT for Myelofibrosis reported

Disposition Kort introduktion epidemiologi, patogenes Normal blodbildning Molekylärbiologi vid MPN

Två svenska MPN register (nr 1) Registrering av alla cancersjukdomar obligatorisk enligt svensk lag Blodcancerregistet; AML 1997, lymfom 2000, CML 2002, alla övriga sedan 2007 Anmäls av patolog och hematolog Kliniska data > 95 % of alla fall Publikationslista http://www.sfhem.se/vetenskapliga-publikationer-blodcancerregistret

MPN är ovanliga sjukdomar 2010 n=517 Ingen ökning över tid 2011 n=469 2012 n=494 Incidenser; ET ~ 2.0/100,000 invånare PV ~ 1,9/100,000 invånare PMF ~ 0,7/100.000 invånare

Ålder vid insjuknande

Vådan av att inte behandla patienter korrekt (Jackson Chornecki et al Leuk Res 2018) 108 PV pat 2005-2017 i Kanada 41 % ej behandlade enligt lokala guidelines 21 % EVF median > 0.45 11 % ej cytoreduktiv behandling trots högrisk 9 % både och Förenat med ökad risk för dödsfall, HR 3,2, p=0.029 Oberoende riskfaktor tillsammans med ålder vid diagnos, LPK vid diagnos och diabetes

20 % av PV pat potentiellt underbehandlade i Sverige

Varför uppkommer MPN? Ålder, 10 % av alla i befolkningen > 70 år har små muterade kloner ex JAK2, normala blodvärden CHIP – clonal hematopoesis of indeterminate potential merparten blir aldrig sjuka men CHIP ger 10X ökad risk för hematologisk malignitet

Varför uppkommer MPN? Inga identifierade miljö- eller livsfaktorer undantag upparbetningsanläggningar i Pennsylvania Liten riskökning om man har inflammationssjukdom RA, Crohn mm HR 1,2 Kristinsson et al Haematologica 2010

Varför uppkommer MPN? Ingen ökad risk hos 1,4 miljoner blodgivare (Edgren et al Transfusion 2016) Viss genetisk bakgrund ovanliga hos afroamerikaner och asiater starkt ökad risk bland Ashkenazi-judiska befolkniningen 50 % av alla patienter har haplotypen JAK2 46:1

Två Svenska MPN register (nr 2) Register av patientfall från 1973 och framåt Insamlat från gamla cancerregistret och från journalgenomgångar på alla universitetssjukhus och många mindre sjukhus ~11.500 patienter Kan undersöka förändringar över tid

Increased risks of polycythemia vera, essential thrombocythemia, and myelofibrosis among 24,577 first-degree relatives of 11,039 patients with myeloproliferative neoplasms in Sweden Landgren O, Goldin LR, Kristinsson SY, Helgadottir EA, Samuelsson J, Björkholm M. Blood 2008;112:2199-204

1:a grads släktingar 1:a grads släktingar Patienter och metod 1:a grads släktingar MPN patienter Cancer Register n=11,039 n=24,577 1:a grads släktingar Matchade kontroller n=43,550 n=99,542

MPDs: it's all in the family Jerry L. Spivak Blood, 2008; 112, 2173 ”Dameshek hade fel” ”I en avgörande epidemiologisk studie beskriver Landgren och kollegor att förstagradssläktingar till 11039 svenska MPN patienter har 5 gånger ökad risk att utveckla en MPN” OBS detta betyder 5 ggr ökad risk att under livet utveckla en sjukdom som är mycket ovanlig! Reell risk mycket liten -ingen anledning att testa släktingar

Normal blodbildning

Vid PCV är erytroblaster hypersensitiva för stimulering med cytokiner Culture medium + Epo P Vera Culture medium without Epo

Principal signaling pathways activated by homodimeric cytokine receptors. Figure 2. Principal signaling pathways activated by homodimeric cytokine receptors. Cytokine binding to the extracellular domain of receptors induces conformation changes that enable cross-phosphorylation of the appended Janus kinases (JAKs), which then can activate each other. As a result, JAK molecules phosphorylate tyrosine residues on the intracellular part of the receptor, which then can serve as docking sites for SH2 domain containing signaling molecules such as signal transducer and activator of transcription (STAT) but also proteins from the phosphatidylinositol-3′-kinase (PI3K) and mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathways. Vainchenker W, Leroy E, Gilles L et al.. JAK inhibitors for the treatment of myeloproliferative neoplasms and other disorders [version 1]. F1000Research 2018, 7:82 (doi: 10.12688/f1000research.13167.1) Vainchenker W, Leroy E, Gilles L et al. JAK inhibitors for the treatment of myeloproliferative neoplasms and other disorders [version 1]. F1000Research 2018, 7:82 (doi: 10.12688/f1000research.13167.1)

Vid MPN mutationer i signalsystemen JAK2 calretikulin mpl

Frekvens av JAK2, CALR, och MPL mutationer vid PCV, ET och MF Frequency of JAK2, CALR, and MPL mutations in PV, ET, and MF.JAK2 mutations are found in 97% of patients with PV and in 50%–60% of those with ET and MF. CALR mutations are the next most frequent genetic aberration, affecting 1/3 of patients with ET or MF. MPL mutations are found in 3%–10% of ET or MF patients. JAK2, MPL, and CALR mutations are mutually exclusive in the majority of patients. Ten to fifteen percent of ET and MF cases have no common underlying genetic marker. Jyoti Nangalia, and Tony R. Green Hematology 2014;2014:287-296 ©2014 by American Society of Hematology

JAK2 V617F mutation

Mutations in JAK2, CALR, and MPL drive excessive myeloproliferation via constitutively active signaling downstream of JAK2. Mutations in JAK2, CALR, and MPL drive excessive myeloproliferation via constitutively active signaling downstream of JAK2. JAK2 associates with the cytoplasmic portion of a variety of receptors, such as those for erythropoietin (EPOR), thrombopoietin (MPL), and granulocyte/macrophage colony-stimulating factor (G-CSFR). JAK2 is also activated in response to additional cytokines (eg, growth hormone and IL-5) (not shown). (A) Mutant JAK2, shown in red, is constitutively active and leads to variable levels of erythroid, megakaryocytic, and, to a lesser degree, granulocytic proliferation and differentiation. It is unclear whether mutant JAK2 dimerizes with mutant or wild-type JAK2 with respect to the individual receptors. (B) Mutations in CALR and MPL result in aberrant activation of signaling downstream of the MPL receptor. Mutant CALR complexes with MPL in the ER. Both mutations in CALR and MPL result in receptor dimerization and activation of JAK2. MAPK/ERK, mitogen-activated protein kinases/extracellular signal-regulated kinases; PI3/AKT, phosphoinositide 3-kinase/serine/threonine kinase Akt; STAT, signal transducer and activator of transcription. Jyoti Nangalia, and Anthony R. Green Hematology 2017;2017:470-479 ©2017 by American Society of Hematology

Calretikulinmutation och MPN (Elf et al Blood online 27 Dec 2017) Muterat CALR binder till extra-cellulära delen av trombopoetinreceptorn MPL 3 tyrosinmolekyler inom intracellulära domänen av MPL nödvändiga för aktivering av JAK-STAT signalering

Hur orsakar V617F olika klinisk fenotyp?? Grad av JAK2 mutation Olika första initierande genetiska skador? Könsinverkan? Aktivering av olika STAT

Clinical presentation in chronic phase and relationship to phenotypic driver mutation. Clinical presentation in chronic phase and relationship to phenotypic driver mutation. PV and ET are modeled as a disease spectrum along a biological continuum where different genetic lesions skew the clinical phenotype from that of thrombocytosis to that of additional erythrocytosis (±leukocytosis). CALR mutations result in excessive MPL signaling, in a manner similar to that resulting from MPL mutations. JAK2 mutations signal downstream of multiple cell surface receptors, including MPL, and are thus associated with thrombocytosis but also erythrocytosis and leukocytosis. The exact nature of the phenotypic driver mutation, germline genetic background, and additional somatic mutations influence disease phenotype. *In the context of JAK2V617F, several factors modulate the balance between erythrocytosis and thrombocytosis, including sex, mutation homozygosity, and patient-specific factors such as erythropoietin (EPO) levels, renal function, and iron status. Jyoti Nangalia, and Anthony R. Green Hematology 2017;2017:470-479 ©2017 by American Society of Hematology

Preklinisk expansion av JAK2 V617F klonen hos 12 MPN patienter Preclinical expansion of JAK2 V617F clones in 12 MPN patients. (A) Schema of blood sample collection from 12 individuals at the time of registration as stem cell donors at the Cyprus Bone Marrow Donor Registry and at the time they were diagnosed with MPN 4.6 to 15.2 years later. (B) Variant allele fraction (VAF) sizes of JAK2 V617F–positive clones at the 2 time points against the age of participants at the time. The specific diagnosis is indicated in brackets next to each patient’s ID, and the average annual rise in JAK2 V617F VAF is indicated in the upper right quadrant of each plot. Samples P3, P7, and P8 had no detectable JAK2 V617F at donor registration. The VAF rise for SRSF2 P95R in patient P3 is show in red. Thomas McKerrell et al. Blood Adv 2017;1:968-971 © 2017 by The American Society of Hematology

Mutation i JAK2 – inte primär sjukdomsinitierande skada 20 q – och TET2 mutationer före JAK2 Cytogenetisk skada (20q-) mer uttalad än klonalitet mätt som JAKV617F börda JAK2 wt leukemi som utvecklas från JAK+ MPN

Molecular pathogenesis of MPN Delhommeau et al Int J Hematol. 2010 Feb 27.

TET2 mutation Familj av 3 gener Avgörande för DNA demetylering Olika TET2 mutationer hos 12% av MPN patienter, 14% vid PV (n > 1000 prover) Ses vid MPN med JAK2V617F, JAK2 exon och MPL515 mutationer Nästan alltid före JAK2V617F Ses även vid MDS och AML

ASXL1 (additional sex comb-like 1) mutation vid MPN ASXL1 inblandad i retinoic acid receptor - medierad transkription av gener Oklar roll i hematopoes, knock-out modeller endast mild fenotyp Mutationes ses vid MDS (10 %), CMML (40 %) och MPN (15 %) Mutation vid MPN oftast redan under kronisk fas

Mutationer vid MPN Figure 1 Frequency and distribution of acquired gene mutations in hematologic malignancies. The red portions of the horizontal bars indicate the approximate frequencies of the mutations in the different disease entities. ALL = acute lymphocytic leukemia; AML = acute myeloid leukemia; CML = chronic myeloid leukemia; CNL = chronic neutrophilic leukemia; ET = essential thrombocythemia; MDS = myelodysplastic syndromes; MPN = myeloproliferative neoplasms; PMF = primary myelofibrosis; PV = polycythemia vera; RARS-T = refractory anemia with ring sideroblasts and thrombocytosis; sAML = secondary acute myeloid leukemia. Experimental Hematology 2015 43, 599-608DOI: (10.1016/j.exphem.2015.06.007)