Effects of DNMT1, DNMT3A and DNMT3B genes expression on Chronic Lymphocytic Leukemia

Abstract

Chronic lymphocytic leukemia (CLL) is the most prevalent adult leukemia in Western World, characterised by the accumulation of monoclonal B lymphocytes with low proliferation rate and impaired apoptosis in blood, bone marrow and secondary lymphoid organs. The disease has a notable clinical course diversity, with different prognosis and distinct treatment needs. However, the exact aetiology is still unknown.Since cancer cells have global DNA hypomethylation and local hypermethylation, there are evidences that epigenetic modifications have an important role in CLL pathogenesis. DNA methyltransferases (DNMT), including DNMT1, DNMT3A and DNMT3B, are responsible for DNA methylation and changes in the expression of these enzymes were observed in other hematological malignancies.This study evaluated the expression levels of DNMT1, DNMT3A and DNMT3B genes in CLL patients in order to identify their role in the development of this leukemia and as new potential biomarkers of diagnosis and prognosis.A total of 67 CLL patients and 23 controls (CTL) were enrolled in the study. Informed consent was obtained from all samples in accordance with the Helsinki Declaration. DNMT1, DNMT3A, DNMT3B and GUSB (endogenous control) genes expression levels were evaluated by qPCR. Statistical analysis was performed considering a level of significance of 95%.CLL patients had a significant lower DNMT3B gene expression levels [median: 0.023, interquartile range (IR): 0.040] compared with controls (median: 0.038, IR: 0.267; p=0.002). Additionally, patients with 17p deletion [del(17p)] had higher levels of DNMT3B gene expression levels (presence: median: 0.032, IR: 0.026; absence: median 0.014, IR: 0.031; p=0.047). Using ROC analysis, DNMT3B expression levels had shown to be a possible diagnosis biomarker (cut-off<0.02639, sensitivity: 62.7%, specificity: 78.3%; p=0.002). In conclusion, this study suggests that the decrease in DNMT3B gene expression levels may contribute to CLL development constituting a new potential diagnostic biomarker. Furthermore, the correlation of the increase in the expression levels of this DNMT with the del(17p), a cytogenetic marker of poor prognosis, suggests that DNMT3B gene may have a role in CLL prognosis.

A Leucemia Linfocítica Crónica (LLC) é a leucemia mais comum no Ocidente e é caracterizada pela acumulação de linfócitos B monoclonais, por diminuição da proliferação e comprometimento da apoptose, no sangue, medula óssea e gânglios linfáticos. A doença manifesta-se de uma forma marcadamente heterogénea, com prognóstico variável e diferentes necessidades de tratamento. Deste modo, a sua etiologia permanece desconhecida.O DNA das células B tumorais apresenta hipometilação global com regiões de hipermetilação, sugerindo que as alterações epigenéticas têm um importante papel na patogénese da LLC. As DNA metiltransferases (DNMT), nomeadamente a DNMT1, a DNMT3A e a DNMT3B, são responsáveis pela regulação da metilação do DNA, tendo sido descritas alterações da sua expressão em algumas doenças hematológicas malignas. Deste modo, o presente estudo avaliou a expressão génica dos genes DNMT1, DNMT3A e DNMT3B em doentes com LLC com o objetivo de compreender o seu papel no desenvolvimento desta patologia e o seu potencial como marcadores de diagnóstico e prognóstico.Com este propósito, foi extraído RNA de 67 doentes e 23 controlos (CTL), tendo sido solicitado o seu consentimento informado de acordo com a Declaração de Helsinki. A expressão génica dos genes DNMT1, DNMT3A, DNMT3B e GUSB (controlo endógeno) foi avaliada através de qPCR. A análise estatística foi realizada considerando um intervalo de confiança de 95%.Assim, os nossos resultados demonstraram que os doentes apresentam uma menor expressão génica de DNMT3B (mediana: 0.023, amplitude interquartil: 0.040) comparativamente com os controlos (mediana: 0.038, amplitude interquartil: 0.267; p=0.002). Para além disso, doentes com deleção do braço curto do cromossoma 17 [del(17p)] possuem níveis mais elevados de expressão do gene DNMT3B (presença: mediana: 0.032, amplitude interquartil: 0.026; ausência: mediana: 0.014, amplitude interquartil: 0.031; p=0.047). A partir da análise da curva ROC, a expressão génica de DNMT3B surgiu como um potencial marcador de diagnóstico da LLC (cut-off<0.02639, sensibilidade: 62.7%, especificidade: 78.3%; p=0.002). Concluindo, este estudo sugere que a expressão do gene DNMT3B poderá contribuir para a patogénese da LLC e constituir um potencial marcador de diagnóstico da doença. Por conseguinte, o aumento dos níveis de expressão o gene DNMT3B com a presença da del(17p), um marcador de mau prognóstico da doença, sugere que este gene poderá também ter impacto no prognóstico da LLC.