Die Rolle von cIAP1 und cIAP2 in chronisch lymphatischer Leukämie

In Chronisch Lymphatischer Leukämie (CLL) gilt es als erwiesen, dass Signale aus dem Mikromilieu einen bedeutenden Einfluss auf die Etablierung und Progression der Erkrankung, sowie auf die Entwicklung von Chemoresistenzen ausüben. Unter diesen Signalen spielen insbesondere B-Zell Rezeptor, BAFF- Rezeptor und CD40/CD40L vermittelte Interaktionen eine wichtige Rolle. Allesamt werden über den NFB Signalweg übermittelt. Kürzlich wurden Mutationen im BIRC3 Gen, welches den NFB Signalweg Regulator cIAP2 kodiert beschrieben. Mutationen im BIRC3 Gen gehen mit einer schlechten Prognose und Chemoresistenz gegenüber Fludarabine, dem derzeitigen Standard Therapeutikum für die CLL, einher (Rossi et. al. Blood 2012). Wir glauben daher, dass das Auftreten von Mutationen in BIRC3 einen für die Biologie der CLL wichtigen Signalweg markiert. BIRC3/cIAP2, sowie das homologe BIRC2/cIAP1, sind zentrale Regulatoren des nicht-kanonischen NFB Signalweges. Dieser alternative NFB Signalweg ist insbesondere bedeutend in Lymphozyten. Hier, vermittelt die nicht-kanonische NFB Signalübertragung sehr spezifische intrazelluläre Signalkaskaden ausgehend von Baff- Rezeptor und CD40, die das B-Zell Überleben, deren Reifung, Differenzierung und die Keimzentrums-Reaktion entscheidend beeinflussen. Diesen Beobachtungen zugrundeliegend, ist das übergeordnete Ziel dieses Projekts die Beteiligung von cIAP1 und cIAP2 in der Pathogenese und der Entwicklung von Chemoresistenzen in CLL zu charakterisieren. Dafür wollen wir folgende 4 Punkte untersuchen: 1) die Untersuchung des Einflusses von cIAP1 und cIAP2 Defizienz in der klinischen Progression von CLL, 2) die Identifizierung von übergeordneten Signalwegen, 3) die Identifizierung von untergeordneter Signalwegen, sowie die Folge von cIAP1/2 Modulation auf das Überleben und die Proliferation von CLL Zellen und 4) die Charakterisierung eines möglichen Zusammenhangs zwischen aberranter cIAP1/2 Expression und p53 Aktivität und dessen Folge auf die Sensitivität gegenüber Fludarabin. Da CLL Zellen eine hohe Abhängigkeit zu ihrem Mikromilieu aufweisen, werden neben komplexen Cokultur Systemen mit humanen Zellen, auch Mausmodelle zum Einsatz kommen. Dies soll gewährleisten dass alle Facetten des Mikromileus in den Analysen berücksichtigt werden, um sicher zu stellen, das die neugewonnen Kenntnisse höchst relevant sind.

Das Projekt adressierte die Rolle von cIAP1 (BIRC2) und cIAP2 (BIRC3) in chronisch lymphatischer Leukämie (CLL). CLL ist eine maligne B-Zell Erkrankung die insbesondere in der älteren Bevölkerung auftritt. Sie ist charakterisiert durch ein komplexes Zusammenspiel von Tumorzellen und Mikromilieu, sowie intrinsischen Defekten wie zB chromosomalen Deletionen und Mutationen, die häufig Signalwege betreffen, welche das Überleben und die Teilung von Tumorzellen positiv beeinflussen. Ein solcher Signalweg ist der NF-B Signalweg, der durch die beiden Proteine BIRC2 und BIRC3 gehemmt wird. Mutationen in BIRC3 wurden in CLL von mehreren Studien nachgewiesen und führten zu einem Funktionsverlust des Proteins und einer ungünstigen CLL Prognose. BIRC3 Deletionen fanden sich insbesondere in einer Subgruppe von CLL Patienten, die eine sogenannte Deletion 11q tragen, wodurch das BIRC3 Gen in den betroffenen Tumorzellen fehlt. Auch in dieser Patientengruppe zeigte sich eine ungünstige und aggressive Tumorentwicklung, wobei die Rolle von BIRC3 in diesem Kontext bislang unklar blieb. Wir konnten zum Ersten Mal zeigen, dass nicht nur genetische BIRC3 Defekte, sondern auch BIRC3 mRNA Expression zu einer schlechten CLL Prognose beiträgt. Dies war unabhängig von BIRC3 Mutationen und/oder Deletionen, sowie anderen CLL Risikofaktoren. BIRC2 spielte in diesem Zusammenhang keine Rolle, was vermutlich an der niedrigen Expression und der fehlenden Induktion durch Mikromilieu vermittelte Signale liegt. In weiterer Folge konzentrierten wir uns daher auf BIRC3 und untersuchten die Ursache für den ungünstigen Krankheitsverlauf in BIRC3 niedrig expremierenden Patienten. Wir stellten eine Deregulation des NF-B Signalweges nach Baff Stimulation fest. Baff ist ein Protein welches von bestimmten Immunzellen in das Mikromilieu sezerniert wird und über Baff Rezeptoren von Tumorzellen aufgenommen werden kann. Normalerweise führt diese Interaktion (Baff/Baff Rezeptor) zu einem sogenannten alternativen NF-B Signal in der Tumorzelle. In BIRC3 niedrig expremierenden Patienten kam es hingegen zu einer erhöhten Aktivierung des klassischen NF-B Signalweges. Dieser ist bekannt für die Regulation von Genen die Zellüberleben und Zellteilung fördern. In der Tat konnten wir zeigen, dass BIRC3 niedrig expremierende CLL Patienten erhöhte Mengen der Bcl-2 Proteinfamilie, welche das Zellüberleben massiv begünstigen, produzieren. Dies bedeutet aber auch, dass diese Patienten eine stärkere Abhängigkeit von Bcl-2 Proteinen zeigen und somit anfälliger für die Therapie mit entsprechenden Bcl-2 Inhibitoren sein könnten. In der Tat konnten wir dies nachweisen und somit belegen, dass die BIRC3 niedrig expremierende CLL Patientengruppe aufgrund einer Änderung des NF-B Signales, verbunden mit einer erhöhten Produktion von Proteinen der Bcl-2 Familie, ein verbessertes Ansprechen auf den Bcl-2 Inhibitor Venetoclax unter Kulturbedingungen aufweist. Diese Ergebnisse sind klinisch relevant, da Venetoclax kürzlich für die Therapie von CLL zugelassen wurde.