Bedeutung von IRF-4 in der Entwicklung und Progression von CLL

Chronisch lymphatische Leukämie ist eine Erkrankung die sich in einem komplexen Netzwerk immunologischer Interaktionen entwickelt. Das Voranschreiten und möglicherweise auch die Entwicklung der Leukämie ist dabei entscheidend abhängig vom Zusammenspiel zwischen B-Zell Stimulation, durch noch unbekannte (Selbst)Antigene, und T-Zell Unterstützung und ähnelt somit einer normalen Keimzentrums-Immunreaktion, in welcher der Transkriptionsfaktor IRF-4 ein zentraler Regulator der B-Zell Differenzierung von der naiven B-Zelle zur Antikörper-produzierenden Plasmazellen ist. Erste Hinweise darauf dass abnormale IRF-4 Expression die Entwicklung von CLL begünstigen kann, stammen aus der Entdeckung eines Polymorphismus im IRF-4 Gen, welcher sowohl gehäuft bei CLL Patienten, wie auch bei der CLL Vorläufererkrankung MBL auftritt. Die Mechanismen die hinter diesem Zusammenhang stehen und die genaue Rolle welche IRF-4 bei der Entwicklung von CLL spielt, sind hingegen noch unbekannt. In unseren prelimären Daten konnten wir zeigen dass IRF-4 eine relevante Rolle bei der Modulation der Zellteilung innerhalb des CLL Mikromileus aufweist und somit auch Auswirkungen auf die Prognose von humaner CLL hat. Ziel dieses Antrages ist es die Bedeutung von IRF-4 in der Pathologie von CLL näher zu charakterisieren wobei wir uns auf die Entwicklung von IRF-4 aberrant expremierenden CLL Mausmodellen stützen. Als Basismodell für die Untersuchung von CLL steht uns dabei das zur Zeit am besten charakterisierte CLL Mausmodell (Tcl-1 transgene Maus) zur Verfügung. Tcl-1 transgene Mäusen, welche nach etwa 8 Monaten eine der CLL hochgradig analogen Erkrankung entwickeln, werden dabei durch Einkreuzung einer gefloxten IRF-4 defizienten Maus und anschließender genetischer Rekombination (CD19-Cre) ein oder zwei IRF-4 Allele entfernt, was es ermöglicht festzustellen, welche Rolle homozygote oder heterozygote IRF-4 Defizienz bei der Entwicklung von muriner CLL spielt. Auf ähnliche Weise planen wir durch Verwendung eines Mausmodells welches Tamoxifen induzierbaren Cre-Recombinase (CD19-CreER) einbringt, die Rolle von IRF-4 Defizienz in bereits etablierten CLL Tumoren zu untersuchen. Diese Analysen werde komplettiert durch die Generierung eines Tcl-1 IRF-4 doppelt transgenen Mausstamms. In diesem Modell wird IRF-4 Überexpression durch Gabe von Doxycyclin induziert und deren Auswirkung variable über den CLL Krankheitsverlauf untersucht. Die Ergebnisse aus den Mausmodellen sind letztlich im Kontext zu humaner CLL zu sehen. Anknüpfend an unsere preliminären Daten werden wir den Einfluss von IRF-4 Expression auf therapiefreie Überlebenszeiten in CLL Patienten weiter charakterisieren. Zusätzlich planen wir, zunächst im murinen, später auch im humanen System den Zusammenhang zwischen IRF-4 und Proliferation, sowie Apoptose, Zelldifferenzierung und mögliche Änderungen im Immunephänotyp zu untersuchen.

In diesem Projekt untersuchten wir eine neue Art der Tumorimmunevasion in Chronisch lymphatischer Leukämie (CLL) und beschreiben deren molekulare Regulation. CLL ist eine Tumorerkrankung, die zu einer abnormen Vermehrung von reifen B-Zellen im peripheren Blut und den lymphatischen Organen führt. Die Krankheit ist dabei von einer starken Heterogenität gekennzeichnet, die insbesondere auf dem komplexen Wechselspiel von Tumorzellen mit anderen Zellen des Mikromilieus und des Immunsystems, insbesondere mit T-Zellen, beruht. Unter normalen Umständen sind T-Zellen für die Erkennung fremder Antigene zuständig, um Infektionen zu bekämpfen, sowie für die Erkennung von Tumorantigenen, um der Tumorentwicklung frühzeitig entgegenzuwirken. In der Tat zeigen auch T-Zellen von CLL Patienten typische Merkmale, die auf eine prinzipiell funktionierende Tumorerkennung hinweisen, allerdings sind diese T-Zellen nicht mehr vollständig funktionsfähig (T-Zell Erschöpfung) und können somit dem Tumorwachstum langfristig nur wenig entgegensetzen. In unsere früheren Untersuchungen konnten wir bereits zeigen, dass der Funktionsverlust von T-Zellen direkt durch CLL Tumorzellen induziert wird, was zur sogenannten Tumorimmunevasion, der gerichteten Umgehung einer Immunantwort gegen das Tumorwachstum, beiträgt. Die Mechanismen die zu dieser Tumorimmunevasion in CLL beitragen, sind jedoch weitgehend unverstanden. In diesem Projekt war es daher unser Ziel festzustellen ob und in wie weit das genetische Programm von Tumorzellen verändert ist und ob der Transkriptionsfaktor IRF4 (interferone regulatory factor 4) in der Tumorimmunevasion von CLL Zellen eine Rolle spielt. Wir verwendeten genetisch veränderte Mäuse, die im Laufe ihres Lebens eine, der humanen CLL hochgradig ähnliche Erkrankung, entwickeln. Diese Mäuse waren derart verändert, dass ausschließlich CLL Tumor Zellen IRF4 defizient waren, während andere Zellen, inklusive T-Zellen, weiterhin normale IRF4 Mengen produzierten. Dies ermöglichte die Untersuchung von IRF4 Defizienz spezifisch in Tumorzellen, ohne das Mikromillieu selbst zu beeinflussen. Mit Hilfe dieses Mausmodells konnten wir zeigen, dass CLL sich schneller in IRF4 defizienten Tieren entwickelte und dass in der Tat eine verstärkte Tumorimmunevasion für diese erhöhte Tumor Aggressivität verantwortlich war. Das Fehlen von IRF4 in CLL Tumorzellen war ursächlich für eine verringerte Expression von Proteinen, die entscheidend für die Erkennung und Vernichtung von Tumorzellen durch T-Zellen sind. Demzufolge zeigten T-Zellen von IRF4 defizienten Mäusen keine Merkmale mehr, die auf eine Tumorantigen Erkennung schließen lassen und die T-Zell Erschöpfung war deutlich reduziert, was darauf hinweist, dass die Sichtbarkeit von IRF4 defizienten Tumorzellen für das Immunsystem eingeschränkt ist. Ähnliche Ergebnisse ergaben sich für humane CLL. Niedrige IRF4 Expression in CLL Zellen waren mit einem schnelleren Krankheitsverlauf assoziiert, einer verminderten Expression von Proteinen die entscheidend an CLL / T-Zell Interaktionen teilnehmen und T-Zellen zeigten keine phenotypischen Marker mehr, die auf eine Tumorzellerkennung schließen lassen. Zusammenfassend konnten wir daher zum ersten Mal zeigen, dass IRF4 einen entscheidenden Einfluss auf die Progression von CLL hat und dass IRF4 Defizienz oder verminderte Expression zu einer verstärkten Tumorimmunevasion in der humanen und murinen Erkrankung beiträgt. Die Ergebnisse unserer Untersuchungen könnten dazu beitragen derzeitige Immuntherapien für CLL zu verbessern und langfristig die Heilungsaussichten zu verbessern.