V(D)J Rekombination und Chromosomentranslokationen

Forschungsprojekt P 13984V(D)J Rekombination und ChromosomentranslokationenUlrich JÄGER11.10.1999 Rolle der V(D)J-Rekombination in der Entstehung von lymphatischen Leukämien und Lymphonen. Lymphatische Leukämien und Lymphome entstehen duch Entartung normaler Zellen des Immunsystems. Lymphatische Zellen besitzen bereits normalerweise die Eigenschaft, ihre genetische Information auf DNS-Ebene zu verändern um ihrer Aufgabe der Immunantwort auf diverse Stimuli nachzukommen (Immunglobulin (Ig)- oder T-Zell Rezeptor (TCR)-Rearrangement). Bei entarteten lymphatischen Zellen findet man häufig sogenannte reziproke Chromosomentranslokationen, bei denen ein Tumorgen (Onkogen) mit einem Immunglobulin- oder T-Zell Rezeptorgen illegitimerweise rearrangiert wurde. Ein zentrales Dogma der Lymphomentsehung ist, daß dieser Prozeß der illegitimen Rekombination durch einen Fehler des Mechanismus zustandekommt, der normalerweise das Ig- oder TCR-Rearrangement katalysiert - die sogenannte V(D)J Rekombination- die Enzyme ("V(D)J- Rekombinase") und DNS-Signale benötigt. Diese Theorie beruht auf Untersuchungen der DNS-Sequenz von Bruch- und Fusionspunkten der beteiligten Gene. Bislang gibt es keine funktionellen prospektiven Untersuchungen als Beweis für die Rolle der V(D)J-Rekombinase. Da an Chromosomenbruchpunkten nicht immer ideale Ig- Rekombinationssignale vorliegen, und auch andere Rekombinationssignale gefunden werden, könnten auch V(D)J- unabhängige Mechanismen von Bedeutung sein. Wir konnten zuletzt zeigen, daß dies für das am Chromosom 18 befindliche Proto-Onkogen BCL2 sicher der Fall ist. Ziel des vorliegenden Projektes ist es, funktionelle Rekombinationssysteme zu generieren, die eine in vitro Testung des Einflusses der V(D)J-Rekombinase und anderer Mechanismen auf die Lymphomentstehung erlauben. Als Modell haben wir die t(14;18) Translokation beim follikulären Lymphom gewählt, da wir in Vorarbeiten zeigen konnten, daß einige geplante Systeme hier funktionell sind. Durch Einbringen der an dieser Translokation beteiligten Gene in Zelllinien möchten wir die inneren Strukturen und äußeren Bedingungen untersuchen, unter denen diese illegitime Translokation stattfindet. Dadurch erhoffen wir uns experimentellen Aufschluß über diese wichtige Frage der Lymphomentstehung.

Die allgemeine Bedeutung des Projekts liegt einerseits in der Etablierung des Testsystems zur Karzinogenese und andererseits in der Entdeckung von neuen Entstehungs-mechanismen für Leukämien und Lymphomen. Daraus ergeben sich Möglichkeiten zur funktionellen Diagnostik, aber auch zur Prävention und gezielten Therapie von Blut- und Lymphknotenkrebs. Chromosomentranslokationen stellen den ersten Schritt in der Entwicklung von bösartigen Erkrankungen des Blut- und Lymphsystems (Leukämien und Lymphomen) dar. Ziel dieses Projektes war, die häufigsten Translokationen bei Leukämien und Lymphomen zunächst an Patientenzellen retrospektiv zu untersuchen. In weiterer Folge wurde ein künstliches Testsystem entwickelt werden, in dem innere und äußere Einflüsse auf den Mechanismus der Translokation prospektiv in vitro untersucht werden können. Im 1.Jahr wurden Chromosomenbruchpunkte von 93 Patienten mit malignen Lymphomen untersucht. Es konnte die Beteiligung eines bis dato unbekannten DNA-Reparaturmechanismus an Chromosomentranslokation bei follikulären und Mantelzell-Lymphomen nachgewiesen werden. Diese fehleranfällige DNA-Polymerase dürfte in erster Linie aktiv werden, wenn normale Reparaturmechanismen versagen. Das wichtigste Ziel des Projekts aber war die Etablierung eines in vitro Rekombinationssystems mit dem Chromosomenbrüche und Translokationen funktionell nachvollzogen werden können. Dazu wurden Bruchpunktregionen verschiedener Chromosomen und Gen-Loci in Vektoren (Plasmide) kloniert und nach Einbringung in Zelllinien untersucht. Im 2. Jahr erfolgte eine Klassifikation der Translokationen in zwei Gruppen mit unterschiedlichem Entstehungsmechanismus (Typ 1 und 2). Durch die in vitro Ergebnisse konnte das Vorhandensein solcher Translokationen in normalem Thymusgewebe richtig vorhergesagt werden. Im 3.Jahr konnte gezeigt werden, welche genetischen Veränderungen den Unterschied zwischen Translokationen in normalen T-Zellen im Thymus und leukämiespezifischen Translokationen ("TAL2/Jß") begründen. Weiters wurde ein neuer Translokations-Mechanismus ("signal joint reactivity") beschrieben. Die Ergebnisse wurden u.a. in Cancer Research, Journal of Experimental Medicine sowie Nature Genetics publiziert.