Die Rolle eines Rezidiv-assoziierten Gens bei der AML

Die meisten Patienten mit akuter myeloischer Leukämie (AML) sprechen zunächst gut auf die dem derzeitigen Stand der Wissenschaft entsprechende Chemotherapie an und erreichen in der Folge eine komplette Remission. Im weiteren Verlauf erleidet jedoch ein grosser Teil dieser Patienten ein Rezidiv. In diesem Krankheitsstadium können nur mehr in seltenen Fällen dauerhafte therapeutische Erfolge erzielt werden. Das Rezidiv, das aus der Vermehrung von gegen die initiale Therapie resistenten malignen Zellen resultiert, stellt daher eines der Hauptprobleme bei der Behandlung der AML dar. Um molekulare Mechanismen aufzudecken, die bei der zellulären Therapieresistenz und dem darauf basierenden erneuten Aufflammen der Erkrankung eine Rolle spielen, wurden mit Hilfe genomweiter Expressionsanalysen Gene gesucht, die zwischen Erstdiagnose und Rezidiv der AML konsistent dereguliert sind. Aus 463 Genen, die dieses Kriterium erfüllten, wurde mit Hilfe weiterer Selektionsschritte ein für einen spezifischen Zelloberflächenrezeptor kodierendes Gen als besonders interessanter Kandidat herausgefiltert. Zwar wurde bisher weder für den Rezeptor noch für seine Liganden eine Rolle bei der AML beschrieben, jedoch sind diese in die Pathologie verschiedener anderer Tumore involviert und beeinflussen zudem die Teilungsrate nicht-maligner myeloischer Zellen. Vordaten aus dem Labor der Antragstellerin zeigten zudem, dass sie eine Erhöhung der Resistenz maligner myeloischer Zellen gegenüber den in der Behandlung der AML verwendeten Therapeutika bewirken. Im Zuge des hier vorgeschlagenen Projekts soll die Bedeutung des Rezeptors und seiner Liganden in Bezug auf die Therapieresistenz maligner myeloischer Zellen im Detail untersucht werden. In mehreren einander ergänzenden Zelllinien-Modellsystemen wird die Fähigkeit der Liganden, Zellen in Rezeptor-abhängiger Weise vor dem Chemotherapie- induzierten Zelltod zu schützen, geprüft werden. Die wichtigsten Ergebnisse dieser Experimente werden in Primärzellen von AML Patienten bestätigt werden. Mittels Immunoblot-Analysen und RNA-basiertem "next generation sequencing" werden durch den Rezeptor aktivierte, für die Therapieresistenz relevante Signalwege untersucht werden. Schliesslich wird die Rolle des Rezeptors bei der Therapieresistenz der AML in einem geeigneten Mausmodell bestätigt werden. Die erfolgreiche Durchführung dieser Studien wird einen ersten Schritt, diesen Rezeptor als neues potentielles Ziel für gerichtete Therapien für die rezidivierte AML zu etablieren, darstellen.

Hintergrund: Die akute myeloische Leukämie (AML) ist eine oft tödlich verlaufende maligne Erkrankung von Blutzellen. Sie wird durch Tumorzell-spezifische Veränderungen des Erbguts ("Mutationen"), sowie Veränderungen der Aktivität ("Expression") bestimmter Gene hervorgerufen. Eine spezialisierte Sub-Population von AML-Zellen, die leukämischen Stammzellen, sind für Krankheitsentstehung, Therapieresistenz und Rezidivierung verantwortlich. In den letzten Jahren wurden mehrere Therapeutika zugelassen, die spezifisch gegen AML-verursachende Mutationen und Genexpressionsänderungen wirken. Trotzdem bleibt die klassische Chemotherapie die wichtigste Säule der Behandlung. Diese erzielt bei den meisten PatientInnen eine drastische Reduktion der Tumorlast ("Remission"). Jedoch kehrt die Krankheit häufig wieder ("Rezidiv"), und die Therapie des Rezidivs ist nur selten erfolgreich. Die Identifizierung von Mutationen und/oder Genexpressionsänderungen, die zur Rezidiventstehung beitragen, sowie die Aufklärung der dahinterstehenden molekularen Mechanismen, könnte die Grundlage für weitere Verbesserungen der AML-Therapie legen. Unsere früheren Arbeiten haben gezeigt, dass sich primär die Expression (und nicht die Mutation) bestimmter Gene konsistent zwischen Diagnose und Rezidiv der AML ändert. Unter den beim Rezidiv hinaufregulierten Genen befindet sich CALCRL, dessen tumor-fördernde Wirkung in anderen Krebsarten bereits bekannt war. CALCRL spielt auch bei Migräne eine Schlüsselrolle, weswegen gut verträgliche Substanzen, die seine Aktivität hemmen, bereits entwickelt wurden. Ziel des gegenständlichen Projekts war die Untersuchung der Rolle von CALCRL bei der AML. In Erweiterung des ursprünglichen Projektplans wurden auch SOCS2 (beim Rezidiv hinaufreguliert) und MTSS1 (beim Rezidiv herabreguliert) einer ähnlichen Charakterisierung unterzogen. Ergebnisse: CALCRL und SOCS2 sind beim Rezidiv der AML hinaufreguliert, und PatientInnen, die schon bei Diagnose eine höhere Expression dieser Gene aufweisen, haben ein verkürztes Gesamtüberleben. Umgekehrt ist MTSS1 beim Rezidiv herabreguliert, und PatientInnen mit einer niedrigeren Expression bei Diagnose leben kürzer. Weiters zeigten Experimente mit Zelllinien und AML-Mausmodellen, dass Hinauf-Regulation von CALCRL und SOCS2 und Herab-Regulation von MTSS1 die Aggressivität, Therapieresistenz und die Stammzell-Eigenschaften der AML fördern. Schlussfolgerung: Der Zugang, Gene, die zur Aggressivität und Therapieresistenz der AML beitragen, auf Basis der Veränderung ihrer Expression zwischen Diagnose und Rezidiv zu identifizieren, wurde im Labor der Projektleiterin entwickelt. Die im Lauf des gegenständlichen Projekts erhaltenen funktionellen Daten validieren diesen Zugang, der zur Identifizierung neuer therapeutischer Ziele, und damit zu einer verbesserten Behandlung der AML, beitragen kann.