KIT D816V-abhängige Zytokine in systemischer Mastozytose

Die systemische Mastozytose, eine Erkrankung der hämatopoietischen Stammzelle, ist durch die Akkumulation von neoplastischen Mastzellen in verschiedenen Organen gekennzeichnet. In den meisten Patienten weisen die neoplastischen Mastzellen eine Punktmutation im KIT Rezeptor (D816V) auf, die zur Aktivierung des Rezeptors führt. Neben den Mastzellinfiltraten finden sich im Knochenmark der Patienten immer auch deutliche Veränderungen des Microenvironments (vermehrte Angiogenese, Verdickung der Knochenbälkchen, osteosklerotische und teilweise auch fibrotische Veränderungen). Bisher ist jedoch wenig über die Zytokine, die für diese Veränderungen des Microenvironments verantwortlich sind, bekannt. Auch die Bedeutung des KIT D816V Onkoproteins für die Expression von Zytokinen ist weitgehend unbekannt. Schließlich ist die Rolle von KIT D816V-abhängig exprimierten Zytokinen als autokrine oder intrakrine Wachstumsfaktoren für die neoplastischen Mastzellen (und die Stammzellen dieser Erkrankung) völlig unklar. Die Ziele dieses Projekts sind a) den Effekt von KIT D816V auf die Expression von Zytokinen, die das Microenvironment des Knochenmarks verändern, zu untersuchen, b) zugrunde liegende Signaltransduktionswege zu identifizieren und c) die funktionelle Bedeutung dieser Mediatoren für das Wachstum der neoplastischer Mastzellen aufzuklären. Um diese Fragestellungen zu untersuchen, etablierten wir die Expression des KIT D816V Onkoproteins in humanen, wachstumsfaktor-abhängigen Zelllinien (TF-1 und Mo7e) sowie in CD34+ Vorläuferzellen mittels lentiviralem Gentransfer. Des Weiteren wurde eine Ba/F3-Zelllinie mit Doxyzyklin- induzierbarer Expression von KIT D816V etabliert. Die Resultate, die in diesen Zelllinienmodellen generiert werden, sollen in primären neoplastischen Mastzzellen und in neoplastischen CD34+/CD38-/Lin- Stammzellen bestätigt werden. Die Funktion der Zytokine für das Wachstum von mesenchymalen Zellen wird in kultivierten Knochenmarksendothelzellen und fibroblasten untersucht werden. Um die Bedeutung der Zytokine für das Wachstum von neoplastischen Mastzellen zu untersuchen, planen wir verschiedene funktionelle Experimente (Überexpression und Knockdown von Zytokinen und Zytokinrezeptoren, Experimente mit neutralisierenden Antikörpern, etc.). Die Daten zur Zytokinexpression im Knochenmark von Patienten mit systemischer Mastozytose werden mit klinischen Daten und histopathologischen Merkmalen korreliert werden. Schließlich planen wir in vivo- Experimente mit NSG-hu-SCFm-Mäusen, die mit neoplastischen CD34+/CD38-/Lin- Stammzellen transplantiert werden sollen. Wir erwarten, dass unser Projekt aufzeigt, welche Rolle KIT D816V-abhängig exprimierte Zytokine in der Pathogenese der systemischen Mastozytose spielen und erwarten insbesondere einen Wissenszuwachs bezüglich der Bedeutung von Zytokinen für die Veränderung des Microenvironments und das Wachstum von neoplastischen Mastzellen (und neoplastischen Stammzellen) im Knochenmark. Darüber hinaus rechnen wir damit, dass unser Projekt zur Identifizierung von neuen molekularen Targets und zur Entwicklung neuer therapeutischer Konzepte für Patienten mit systemischer Mastozytose beiträgt.

Die systemische Mastozytose ist eine seltene Erkrankung, die nicht heilbar ist und etwa einen von 10.000 Menschen betrifft. Dabei handelt es sich um eine hämatologische Tumorerkrankung, ähnlich der Leukämie, bei der das Knochenmark und auch andere Organe wie Darm, Leber oder Milz durch Mastzellen infiltriert werden. Die überwiegende Mehrheit der Patienten weist die erworbene Genmutation KIT D816V auf. Klinisch ist die Mastozytose durch verschiedene Verlaufsformen gekennzeichnet, bei der aggressiven Form liegt die Lebenserwartung bei rund fünf Jahren.Im Rahmen des vom FWF geförderten Projektes konnten Zytokine als wesentliche Faktoren für das Fortschreiten der Erkrankung identifiziert werden. Diese Zytokine wirken auf die lokale Umgebung der Mastzellen im Knochenmark und beeinflussen die Gefäßneubildung sowie die krankhafte Vermehrung des Bindegewebes. In einem komplexen Zusammenspiel zwischen neoplastischen Mastzellen und Zellen des Knochenmarkstromas tragen diese Zytokine wesentlich zum Voranschreiten der Erkrankung zu aggressiven Verlaufsformen bei. Patientinnen und Patienten mit systemischer Mastozytose zeigten vor allem erhöhte Spiegel des Zytokins CCL-2 im Blutserum. CCL-2 ist ein wichtiger Mediator in Entzündungsreaktionen und führt zur Gefäßneubildung in Tumoren. Die Auswertung von klinischen Daten zeigte, dass hohe CCL-2-Serumspiegel in der Mastozytose mit fortgeschrittenen Krankheitsstadien und einem signifikant kürzeren Gesamtüberleben verbunden sind. Die Messung von Zytokinspiegeln kann damit die Beurteilung der individuellen Prognose in der Mastozytose verbessern. Zudem wurden im Rahmen des Projektes Methoden zum Nachweis und zur Quantifizierung der KIT D816V Mutationslast im Blut und Knochenmark der Patientinnen und Patienten entwickelt. Diese optimierte Diagnostik trägt ebenfalls zur verbesserten Prognoseabschätzung bei und ist zudem ein wesentliches diagnostisches Werkzeug für das Monitoring des Therapieansprechens in der systemischen Mastozytose.Neben diesen diagnostischen Anwendungen ergeben sich aus dem Projekt auch vielversprechende therapeutische Implikationen. So konnte gezeigt werden, dass CCL-2 für das Wachstum von Mastzelltumoren wesentlich ist und die Hemmung von CCL-2 sowohl in vitro als auch in vivo therapeutisch wirksam ist. Für die Behandlung von Brust- und Prostatakarzinomen, wo ebenfalls erhöhte CCL-2-Spiegel vorliegen, werden bereits Antikörper in klinischen Studien getestet. Unsere Daten legen nahe, dass diese Antikörper möglicherweise auch bei der Mastozytose erfolgreich eingesetzt werden könnten bzw. in Kombination mit anderen Behandlungsmethoden eine neue Therapie-Option darstellen.