Open Access

Lena Dorsheimer

• Clonal hematopoiesis of indeterminate potential (CHIP) is caused by recurrent somatic mutations leading to clonal blood cell expansion. However, direct evidence of the fitness of CHIP-mutated human hematopoietic stem cells (HSCs) in blood reconstitution is lacking. Because myeloablative treatment and transplantation enforce stress on HSCs, we followed 81 patients with solid tumors or lymphoid diseases undergoing autologous stem cell transplantation (ASCT) for the development of CHIP. We found a high incidence of CHIP (22%) after ASCT with a high mean variant allele frequency (VAF) of 10.7%. Most mutations were already present in the graft, albeit at lower VAFs, demonstrating a selective reconstitution advantage of mutated HSCs after ASCT. Thus, CHIP-mutated stem and progenitor cells largely gain on clone size upon ASCT-related blood reconstitution, leading to an increased future risk of CHIP-associated complications. CHIP increase with age and is also associated with atherosclerosis and inflammation. Age and inflammation are the major risk factors for heart failure, yet the association of CHIP with chronic ischemic heart failure (CHF) in humans is unknown. Therefore, we analyzed bone marrow-derived mononuclear cells from 200 patients with CHF by NGS to detect the presence of CHIP and associated such with long-term prognosis in patients with CHF. Forty-seven mutations with a VAF of at least 2% were found in 18.5% of 200 patients with CHF. The mutations most commonly occurred in the genes DNMT3A and TET2. During a median follow-up of 4.4 years, a significantly worse clinical outcome for patients with either DNMT3A or TET2 mutations compared with non-CHIP carriers was notable. Importantly, there was a significant dose-response association between VAF and clinical outcome. Our data suggest that somatic mutations in hematopoietic cells, may be significantly associated with the progression and poor prognosis of CHF.
• Studien aus den Jahren 2014 und 2015, die Sequenzierungsmethoden der neuesten Generation („next generation sequencing“, NGS) verwendet haben, brachten eine neue Entität hervor, klonale Hämatopoese von unbestimmtem Potenzial („clonal hematopoiesis of indeterminate potential“, CHIP). Sie wird definiert durch das Auftreten von somatischen Mutationen in Genen, die typischerweise in hämatologischen Krankheiten mutiert sind, bei CHIP aber in hämatologischen gesunden Menschen vorkommen. Diese Menschen zeigen ein nur leicht erhöhtes Risiko für spätere Leukämien, aber überraschenderweise eine signifikant verkürzte Lebenserwartung, die hauptsächlich durch ein erhöhtes Risiko für kardiovaskuläre Krankheiten erklärt wird. CHIP ist altersabhängig, sodass 10-20% der Altersgruppe über 70 Jahren CHIP aufweisen. Für CHIP wurde der Schwellenwert mutierter Allele („variant allele frequency“, VAF) auf 2 % definiert. Wegen der Korrelation mit kardiovaskulären Erkrankungen, wurde im Rahmen dieser Dissertation das Knochenmark einer Patientenkohorte (CHF-Kohorte) sequenziert, die an chronischer Herzinsuffizienz litten. Dazu wurde eine sehr genaue Amplikon-basierte NGS-Methode etabliert. Eine Analyse der Blutzellen im Knochenmark der CHF-Kohorte mit TET2-Mutationen hat eine signifikant erhöhte Anzahl von Leukozyten, sowie Stamm- und Vorläuferzellen gezeigt. Die vorliegende Studie konnte außerdem zeigen, dass sich ein signifikant verschlechterten Krankheitsverlauf und eine erhöhte Sterblichkeit ergab, wenn die Patienten eine Mutation in einem der am häufigsten mutierten Genen trugen, DNMT3A oder TET2. Mit der etablierten Sequenziermethode waren auch Mutationen unter einer VAF von 2 % detektierbar. Damit konnte eine Dosis-Abhängigkeit zwischen der Klongröße und klinischem Ausgang der Krankheit bei CHF-Patienten mit CHIP gezeigt werden. Das Risiko für eine kardiovaskuläre Erkrankung und Krebs steigt mit zunehmendem Alter und die Diagnose einer der Krankheiten bedeutet auch ein erhöhtes Risiko, die andere zu entwickeln. Zwischen Krebstherapien und der Entwicklung von kardiovaskulären Veränderungen, sowie sekundären, therapieinduzierten Leukämien, besteht ein oft beobachteter Zusammenhang. Therapieinduzierte Leukämien sind eine relativ häufige Folge von Chemotherapie und folgender autologer Stammzelltransplantation (ASZT). Darum war ein zweiter Schwerpunkt dieser Arbeit eine Patientenkohorte, die mit einer ASZT behandelt wurde. Die meisten Mutationen waren in den transplantierten Zellen zu finden, die dann zahlenmäßig nach der Therapie anstiegen, was für das Vorkommen der Mutationen in den 2 Stamm- und Vorläuferzellen spricht. Eine weitere Schlussfolgerung ist, dass Mutationen einen selektiven Vorteil bei der Wiederherstellung der Blutzellen nach der Therapie haben könnten.