Die Funktion von DNMT1 für NPM-ALK abhängige Lymphomentstehung

Aberrante DNA Methylierung wird in einer Vielzahl von Tumoren beobachtet und kann (i) durch globale Hypomethylierung genomische Instabilität und (ii) durch lokale Hypermethylierung eine Stilllegung von Tumorsuppressoren verursachen. Trotz der großen Anzahl an epigenetischen Studien, die zur Aufklärung der Auswirkungen epigenetischer Veränderungen beigetragen haben, sind die konkreten Ursachen für die Veränderung der epigenetischen Muster in den Tumorzellen noch immer unbekannt. Rezeptor Tyrosinkinasen (RTK) besitzen eine wichtige Funktion für normale Zellproliferation und Differenzierung, und ihre nicht-physiologische Aktivierung spielt bei vielen Krebserkrankungen eine essentielle Rolle. Eine dieser RTKs, die anaplastische Lymphomkinase (ALK), welche zur Insulinrezeptor Familie gehört, wurde vor fast 20 Jahren als onkogenes Translokationsprodukt im anaplastischen großzelligen Lymphom (ALCL) entdeckt. Mehr als 20 unterschiedliche ALK Translokationspartner wurden identifiziert, und neben der Rolle als onkogener Effektor im ALCL wurden ALK Fusionsproteine in verschiedenen epithelialen Tumoren und im Neuroblastom entdeckt, was auf eine breite Relevanz von ALK Aktivität in der Tumorgenese schließen lässt. Die neuesten Daten lassen darauf schließen, dass ALK Signaling direkt epigenetische Veränderungen in Tumor Zellen herbeiführen kann. Es gibt Hinweise darauf, dass STAT3, ein wichtiger Mediator des ALK Signalweges, die DNA Methyltransferase DNMT1 aktiviert und Methyltransferasen zu Promotoren rekrutiert, was zur Stilllegung von Tumorsupressorgenen führen kann. Unsere vorläufigen Daten zeigen, dass Deletion der Methyltransferase Dnmt1 die Tumorentstehung in einem Transgenen NPM-ALK Mausmodell inhibieren kann. Daher gehen wir davon aus, dass aberrante DNA Methylierung maßgeblich an ALK abhängiger Lymphomentstehung beteiligt ist. Wir planen ein transgenes NPM-ALK Mausmodell zu verwenden, um die Funktion von DNMT1 für die Tumorentstehung und Progression zu untersuchen. Wir werden sowohl genetische als auch pharmakologische Ansätze benutzen, um die Verbindung von onkogenem Signaling und aberranter DNA Methylierung in vivo zu untersuchen. Wir werden genomweit STAT3 Bindungsstellen in NPM- ALK Tumoren identifizieren und diese Daten mit Genespressions- und DNA Methylierungsmustern integrieren, um die in vivo Verbindung zwischen DNA Methylierung und ALK abhängiger Signaltransduktion zu bestimmen. Wir erwarten, dass unser Projekt zum Verständnis von Onkogen induzierten epigenetischen Veränderungen beitragen wird und eine Grundlage für epigenetische Therapie von ALK abhängigen Tumoren bietet. Außerdem erwarten wir, dass wir neue Epimutationen entdecken, die eine generelle Rolle für ALK abhängige Tumore spielen könnten.

DNA Methyltransferasen sind Enzyme, die Methylgruppen an bestimmte Basen der DNA anbringen und durch diese chemische Veränderung einerseits die Verpackung der DNA und deren Expression beeinflussen. Neben Mutationen der DNA leisten Veränderungen in der DNA Methylierung, sogenannte epigenetische Veränderungen, einen wichtigen Beitrag zur Entstehung und Progression verschiedenster Krebsarten. Der Verlust von DNA Methylgruppen führt zu genomischer Instabilität, während vermehrte DNA Methylierung von Genen zu deren Stilllegung führen kann. In diesem Projekt haben wir die Rolle der DNA Methyltransferase DNMT1 für die Entstehung eines seltenen T-Zell Lymphoms untersucht. Das Anaplastische Großzellige Lymphom wird häufig durch die Expression eines Onkogens, des NPM-ALK Fusionsgens, bedingt. Mithilfe eines Mausmodells konnten wir zeigen, dass DNMT1 für die Tumorentstehung essentiell ist. Die Transformation von T Zellen geht mit einer erhöhten Expression des DNMT1 Proteins einher. Deletion des Dnmt1 Gens in T Zellen konnte die ALK-abhängige Lymphomentstehung gänzlich verhindern. Obwohl die T Zellen der transgenen Mäuse das NPM-ALK Onkogen exprimierten, konnten diese nach Verlust der DNA Methyltransferase nicht mehr uneingeschränkt wachsen. Des Weiteren konnten wir zeigen, dass sowohl menschliche Lymphomzelllinien als auch die transgenen Tiere sehr sensitiv auf die Behandlung mit DNMT Inhibitoren reagierten und dass diese Therapeutika in Zukunft möglicherweise eine wichtige Alternative zu herkömmlichen Therapien darstellen könnten.