Characterization of Chronic Lymphocytic Leukemia Progression to Richter Transformation: Patient-derived xenograft models as an evolutionary model

Abstract

[eng] Chronic lymphocytic leukemia (CLL) is a prevalent form of leukemia among adults in western countries, marked by a monoclonal mature CD19+ CD5+ B cell expansion in the peripheral blood, secondary lymphoid tissues, and bone marrow. In 5-10% of cases, it transforms into Richter transformation (RT), a diffuse large B-cell lymphoma associated with a poor prognosis. However, the mechanisms responsible for driving RT are still not well understood. In this Thesis, we present novel insights into RT and a detailed development of two new patient-derived xenograft (PDX) models for RT. One of these models derived from a CLL sample, which accurately reflects the clinical transformation of CLL to RT observed in the patient's follow-up. In the first chapter, we analyzed 54 longitudinal samples using genomic, epigenomic and transcriptomic techniques that covered up to 19 years of disease progression. The genomic analysis revealed the early seeding of RT subclones that drive advanced stages of cancer evolution as early as 19 years before the final expansion. Furthermore, we identified new driver alterations and described a new transcriptional axis in RT with oxidative phosphorylation (OXPHOS)high – B-cell receptor (BCR)low signaling. The study demonstrated the effectiveness of inhibiting the proliferation of RT cells by targeting OXPHOS. In the second chapter, we established two new PDXs by injecting CLL (PDX12) and RT (PDX19) cells into immunocompromised NSG mice. Both PDXs exhibited similar morphological and phenotypic characteristics to those of RT. PDX progression analysis uncovered a genomic landscape similar to RT tumors from both patients and revealed unprecedented RT subclonal heterogeneity and clonal evolution during PDX generation. Transcriptomic analysis of PDXs demonstrated high OXPHOS and low BCR signaling that corresponded with RT levels in the patients. The OXPHOS inhibitor, IACS- 010759, decreased proliferation on these cells and circumvented resistance to venetoclax.

[cat] La leucèmia limfocítica crònica (LLC) és una forma prevalent de leucèmia entre adults als països occidentals, caracteritzada per una expansió monoclonal de cèl·lules B madures CD19+ CD5+ en la sang perifèrica, teixits limfoides secundaris i medul·la òssia. En un 5-10 % dels casos, es transforma en la transformació de Richter (RT), un limfoma difús de cèl·lules B grans, associat amb un pronòstic desfavorable. No obstant això, els mecanismes responsables de la transformació en RT encara no s’entenen bé. En aquesta Tesi, presentem noves percepcions sobre la RT i detallem el desenvolupament de dos nous models de xenoempelt derivat de pacient (PDX) per a la RT. Un d’aquests models es va derivar d’una mostra de LLC, que reflecteix amb precisió la transformació clínica de la LLC a RT observada en el seguiment del pacient. En el primer capítol, vam analitzar 54 mostres longitudinals amb tècniques genòmiques, epigenòmiques i transcriptòmiques que abastaven fins a dinou anys de progressió de la malaltia. L'anàlisi genòmica va revelar la sembra primerenca de subclons de RT que impulsen estadis avançats de l'evolució del càncer fins a 19 anys abans de l'expansió final. A més, vam identificar noves alteracions i vam descriure un nou eix transcripcional en la RT amb senyalització elevada de la fosforilació oxidació (OXPHOS) i una disminució de l’activitat del receptor de cèl·lules B (BCR). L’estudi va demostrar l’eficàcia d’inhibir la proliferació de les cèl·lules RT mitjançant la inhibició d’OXPHOS. En el segon capítol, vam establir dos PDX injectant cèl·lules de LLC (PDX12) i RT (PDX19) en ratolins immunocompromesos NSG. Ambdós PDX van mostrar característiques morfològiques i fenotípiques similars a les de la

RT. L’anàlisi de la progressió del PDX va descobrir un paisatge genòmic similar als tumors de RT dels pacients, ja que va revelar una gran heterogeneïtat subclonal de RT i una evolució clonal durant la generació del PDX. L’anàlisi transcriptòmica dels PDX va demostrar uns nivells d’OXPHOS elevats i una senyalització baixa de BCR que es corresponia amb el perfil d’expressió OXPHOSalt-BCRbaix en les mostres de pacients amb RT. L’inhibidor d’OXPHOS, IACS-010759, va disminuir la proliferació d’aquestes cèl·lules i va sensibilitzar aquestes cèl·lules a venetoclax.