Molekulare Abgrenzung des Burkitt-Lymphoms vom diffusen großzelligen B-Zell- Lymphom durch Microarray-basierte Genexpressionsanalysen

Abstract

HINTERGRUND: Die differentialdiagnostische Abgrenzung des Burkitt-Lymphoms (BL) vom diffusen großzelligen B-Zell-Lymphom (DLBCL) ist bislang unscharf definiert. Die derzeit gültigen WHO-Diagnosekriterien ermöglichen eine reproduzierbare Diagnosestellung basierend auf Morphologie, Immunphänotyp und Zytogenetik nur in einem Teil der Fälle. Da die beiden Lymphomentitäten unterschiedlich therapiert werden, ist diagnostische Präzision jedoch von entscheidender Bedeutung. In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, ob sich durch transkriptomweite Genexpressionsanalysen von Lymphomgewebeproben eine verlässliche Unterscheidung der beiden Entitäten etablieren lässt. METHODEN: Von 294 reifen aggressiven B-Zell-Lymphomgewebeproben wurden 40 Proben mit einem Tumorzellgehalt > 70% selektioniert und immunhistochemisch charakterisiert. Affymetrix U133A GeneChips wurden verwendet, um von den ausgewählten 40 Lymphomgewebeproben genomomweite Genexpressionsanalysen zu erstellen. Ein Training-Set mit Gewebeproben, die mittels WHO- Diagnosekriterien eindeutig in BL und DLBCL zu unterteilen waren, wurde verwendet, um zwischen den beiden diagnostischen Gruppen differentiell exprimierte Markergene zu identifizieren. Der Expressionsstatus der besten 100 Markergene wurde anschließend für die Vorhersage einer molekularen Diagnose aller Gewebeproben verwendet. Die - als Teil eines Verbundprojektes der Deutschen Krebshilfe - in dieser Arbeit generierten Ergebnisse aus Untersuchungen an 40 Lymphomproben wurden mit weiterführenden Analysen dieses Gesamtverbundprojektes an zusätzlichen 180 Lymphomproben verglichen. ERGEBNISSE: Anhand der Markergenexpression wurden 20 Gewebeproben des Kollektivs (n=40) als BL identifiziert: Darin eingeschlossen waren alle 16 Proben, die entsprechend der WHO-Kriterien zuvor eindeutig als BL oder BLL diagnostiziert worden waren. Drei der molekular definierten BL zeigten das morphologische Bild eines DLBCL und ein Fall das Bild eines unklassifizierbaren aggressiven B-Zell-Lymphoms. Zytogenetisch wiesen 17 der 20 molekular definierten BL eine IG-MYC-Translokation auf. 18 Gewebeproben klassifizierte der im Rahmen dieser Arbeit entwickelte 100 Gene umfassende Markergenprädiktor als DLBCL. Alle 18 Fälle zeigten histologisch das Bild eines DLBCL, wobei ein Fall gleichzeitig eine IG-MYC-Translokation aufwies. Insgesamt zwei der 40 untersuchten Gewebeproben ordnete der Prädiktor als unklassifizierbar ein, da sie ein Genexpressionsprofil mit Eigenschaften beider Lymphomentitäten zeigten. Histomorphologisch entsprach eine der beiden Proben einem unklassifizierbarem aggressiven B-Zell-Lymphom, die zweite Probe zeigte die Morphologie eines DLBCL. Der zytogenetische MYC- Translokationsnachweis war bei diesen beiden Fällen positiv. Die in dieser Arbeit identifizierten molekularen Gruppierungen wurden außerdem mit den im Rahmen des oben genannten Verbundprojektes unabhängig ermittelten molekularen Diagnosen verglichen. Hierbei ergab sich eine Übereinstimmung in 37 von 40 Fällen (93%). KONKLUSION: Der Markergenprädiktor repräsentiert eine neue Signatur, um das BL vom DLBCL auf Basis ihrer Genexpression differentialdiagnostisch reproduzierbar abzugrenzen. Dabei erweitert der Markergenprädiktor die WHO-Definition des BL auf Gewebeproben mit der Morphologie eines DLBCL, auf Proben ohne IG-MYC-Translokation sowie auf Proben mit Expression des BCL2-Proteins. Eine direkte Übertragbarkeit dieser Befunde in die klinische Praxis sollte - unter Berücksichtigung der hochsignifikanten Ergebnisse des Verbundprojektes- in prospektiven kontrollierten Studien überprüft werden.

BACKGROUND: The distinction between Burkitt s lymphoma (BL) and diffuse large B-cell lymphoma (DLBCL) is crucial because these two lymphoma entities receive different treatment regimens. Using the current diagnostic criteria of the WHO classification (morphology, immunophenotype, and genetic abnormalities), a reliably reproducible diagnosis can only be established in a proportion of cases. The purpose of this study was to examine whether gene expression profiling could provide a more precise diagnostic delineation between BL and DLBCL. METHODS: 294 mature aggressive B-cell lymphomas were screened for cases with a high tumour content (more than 70% tumour cells) and with undegraded high quality RNA. A total of 40 cases fulfilled these requirements. From the RNA of these cases, I performed gene expression profiling employing the Affymetrix U133A GeneChip. To build a molecular classifier on the basis of differential gene expression, I defined a training-set of 20 cases comprising only lymphomas with a reliably and reproducible diagnosis of either BL or DLBLC. Within this training-set the 100 most significantly differentially expressed marker-genes between both entities were identified and used for the prediction of a molecular diagnosis for all 40 lymphomas. This doctoral work was embedded in a Network Project of the Deutsche Krebshilfe where additional 180 mature aggressive B-cell lymphoma cases were transcriptionally profiled and an independent molecular predictor was defined. The results of the two different class predictions were compared. RESULTS: From the total of 40 analysed aggressive mature lymphoma cases the molecular marker-gene classifier of this work identified 20 samples as BL including all training-set cases that were doubtlessly diagnosed as BL by the means of the WHO criteria. Three of the classifier defined BL had the morphologic features of DLBCL and one case the morphologic appearance of an unclassifiable mature aggressive large B-cell lymphoma. 17 out of 20 classifier defined BL carried an IG-MYC translocation. Among the whole collection of 40 lymphomas the classifier identified 18 cases as DLBCL. All of these cases were morphologically DLBCL and in one case an IG- MYC-translocation was detectable. Two of 40 cases were non-classifiable by the identified classifier since they displayed a gene expression pattern with features of both diagnostic groups. One of these cases was not diagnosable according to the WHO criteria whereas the other one had the morphological appearance of a BL. Both cases showed an IG-MYC translocation. The comparison of the marker-gene prediction of this work and the molecular BL prediction - as described by the above mentioned Network Project of the Deutsche Krebshilfe - showed a concordance of the two diagnostic predictions in 37 out of 40 cases (93%) CONCLUSION: The marker-gene classifier provides a new molecular signature to distinguish BL from DLBCL and extends the spectrum of the WHO definition of BL to lymphomas with the morphologic characteristics of DLBCL and to cases without an IG-MYC translocation.