Chromosomal rearrangements of the human MLL/KMT2A gene are associated with infant, pediatric, adult and therapy-induced acute leukemias. Here we present the data obtained from 2345 acute leukemia patients. Genomic breakpoints within the MLL gene and the involved translocation partner genes (TPGs) were determined and 11 novel TPGs were identified. Thus, a total of 135 different MLL rearrangements have been identified so far, of which 94 TPGs are now characterized at the molecular level. In all, 35 out of these 94 TPGs occur recurrently, but only 9 specific gene fusions account for more than 90% of all illegitimate recombinations of the MLL gene. We observed an age-dependent breakpoint shift with breakpoints localizing within MLL intron 11 associated with acute lymphoblastic leukemia and younger patients, while breakpoints in MLL intron 9 predominate in AML or older patients. The molecular characterization of MLL breakpoints suggests different etiologies in the different age groups and allows the correlation of functional domains of the MLL gene with clinical outcome. This study provides a comprehensive analysis of the MLL recombinome in acute leukemia and demonstrates that the establishment of patient-specific chromosomal fusion sites allows the design of specific PCR primers for minimal residual disease analyses for all patients.

Chromosomal rearrangements of the human MLL (mixed lineage leukemia) gene are associated with high-risk infant, pediatric, adult and therapy-induced acute leukemias. We used long-distance inverse-polymerase chain reaction to characterize the chromosomal rearrangement of individual acute leukemia patients. We present data of the molecular characterization of 1590 MLL-rearranged biopsy samples obtained from acute leukemia patients. The precise localization of genomic breakpoints within the MLL gene and the involved translocation partner genes (TPGs) were determined and novel TPGs identified. All patients were classified according to their gender (852 females and 745 males), age at diagnosis (558 infant, 416 pediatric and 616 adult leukemia patients) and other clinical criteria. Combined data of our study and recently published data revealed a total of 121 different MLL rearrangements, of which 79 TPGs are now characterized at the molecular level. However, only seven rearrangements seem to be predominantly associated with illegitimate recombinations of the MLL gene (∼90%): AFF1/AF4, MLLT3/AF9, MLLT1/ENL, MLLT10/AF10, ELL, partial tandem duplications (MLL PTDs) and MLLT4/AF6, respectively. The MLL breakpoint distributions for all clinical relevant subtypes (gender, disease type, age at diagnosis, reciprocal, complex and therapy-induced translocations) are presented. Finally, we present the extending network of reciprocal MLL fusions deriving from complex rearrangements.

Secondary genetic alterations, which contribute to the dysregulation of cell cycle progression and lymphoid specialization, are frequently observed in B-cell precursor acute lymphoblastic leukemia (B-ALL). As IKZF1 and BTG1 deletions are associated with a worse outcome in B-ALL, this study aimed to address whether they synergistically promote glucocorticoid resistance. Small interfering RNA was used to downregulate either IKZF1, or BTG1, or both genes in the 207 B-ALL cell line. Cell viability was investigated by 3-[4,5-dimethylthiazol-2-yl]-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) and trypan blue exclusion assays. The expression levels of IKZF1, BTG1 and glucocorticoid-responsive genes (DUSP1, SGK1, FBXW7 and NR3C1) were evaluated by real time quantitative real time polymerase chain reaction (PCR). Isolated silencing of BTG1, IKZF1, or both genes in combination under dexamethasone treatment increased cell viability by 24%, 40% and 84%, respectively. Although BTG1 silencing did not alter the expression of glucocorticoid-responsive genes, IKZF1 knockdown decreased the transcript levels of DUSP1 (2.6-fold), SGK1 (1.8-fold), FBXW7 (2.2-fold) and NR3C1 (1.7-fold). The expression of glucocorticoid-responsive genes reached even lower levels (reducing 2.4-4 fold) when IKZF1 and BTG1 silencing occurred in combination. IKZF1 silencing impairs the transcription of glucocorticoid-responsive genes; this effect is enhanced by concomitant loss of BTG1. These results demonstrate the molecular mechanism by which the combination of both genetic deletions might contribute to higher relapse rates in B-ALL.

The presence of IKZF1 deletions has been associated with an increased relapse rate in B-cell precursor acute lymphoblastic leukaemia (BCP-ALL). There is a particular subset of IKZF1