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Authors: Kiefel, Christoph
Title: Parallele Inhibition des Chromatin regulierenden Menin-MLL Komplexes und des antiapoptotischen BCL2-Proteins als synergistisches Therapiekonzept bei akuter myeloischer Leukämie
Online publication date: 1-Mar-2022
Year of first publication: 2022
Language: german
Abstract: Hintergrund: Die akute myeloische Leukämie (AML) ist eine neoplastische Erkrankung hämatopoetischer Vorläuferzellen, die durch vermehrte Selbsterneuerung, einen Differenzierungsstop sowie verminderte Apoptosefähigkeit charakterisiert ist. AML-Zellen weisen häufig eine aberrante Expression der Homeobox (HOX) Transkriptionsfaktoren auf (80% der Fälle). Die aberrante HOX Expression wird für die substantiell vermehrte Selbsterneuerung und den Differenzierungsstop der AML Zellen verantwortlich gemacht. Kürzlich wurde gezeigt, dass die aberrante HOX-Expression bei der AML mit chromosomaler Translokation des MLL-Gens sowie bei der AML mit Mutation im Nucleophosmin (NPM1)-Gen durch den Chromatin-regulierenden Menin-MLL-Komplex getrieben ist. Weiterhin findet sich bei der AML eine erhöhte Expression des antiapoptotischen B-Cell Lymphoma 2 (BCL-2) Proteins. BCL-2 inhibiert direkt die Zytochrom C vermittelte Apoptose . Ziel: Analyse der Bedeutung des Menin-MLL Chromatin-Komplexes für die aberrante HOX-Expression bei verschiedenen AML-Subtypen. Untersuchung einer kombinierte pharmakologischen Inhibition von Menin-MLL und BCL-2 hinsichtlich möglicher potenzierender therapeutischer Effekte . Methoden und Ergebnisse: Um zu klären, ob der Menin-MLL Chromatin-Regulatorkomplex eine generelle Bedeutung für die aberrante HOX-Expression bei der AML hat, behandelten wir eine größere Kohorte von AML-Zelllinen (MOLM13, MV411, OCI-AML2, OCI-AML3, EOL1, NB4 und HL60) mit MI-2-2, einem spezifischen Inhibitor der Menin-MLL Interaktion. Dabei wiesen AML-Zellen mit hoher HOX-Expression (HOXhigh) dramatische Wachstumsreduktion unter MI2-2 auf (MOLM13, MV411, OCI-AML2, OCI-AML3 und EOL1), wohingegen AML-Zellen mit fehlender HOX-Expression (HOXlow) keine Wachstumsretardierung aufwiesen (HL60 und NB4). Gleichzeitig zeigten quantitative PCR-Analysen, dass die responsiblen Zellen eine profunde Herunterregulierung verschiedener HOX-Gene wie HOXA9, HOXA10 sowie des HOX Co-Faktors MEIS1 aufwiesen. Diese war von einer erheblichen Zunahme der Oberflächenexpression von CD11b, als Ausdruck myelomonzytärer Differenzierungsprozesse gefolgt. Als nächstes analysierten wir die Effekte pharmakologischer BCL-2-Inhibition in den o.g. Zelllinien. Dabei zeigten sich die Zelllinien (XYZ) gegenüber ABT199, einem spezifischen small molecule BCL-2-Inhibitor responsibel, wohingegen die Zelllinien (XYZ) eine deutlich geringere Sensitivität gegenüber ABT199 aufwiesen. Diese Ergebnisse waren mit bereits früher publizierten Daten an ausgewählten Zelllinien konsistent und korrelieren mit starker BCL-2 Expression bei gleichzeitig geringerer Expression anderer antiapoptotischer Proteine in den responsiblen gegenüber den nicht-responsiblen Zellen. Mittels FACS basierten Annexin V Färbungen konnten wir zeigen, dass die antiproliferativen Effekte von ABT199 auf Apoptose-Induktion zurückzuführen waren. Diese korrelierten gleichzeitig mit der ABT199-induzierten Verringerung der Protein-Expression von BCL2 (Western Blot). Im nächsten Schritt führten wir eine kombinierte Behandlung mittels MI-2-2 und ABT199 in den doppelt responsiblen Zelllinien XYZ durch. Dabei zeigte die Kombinationsbehandlung gegenüber der Behandlung mit den Einzelsubstanzen bzw. der Trägersubstanz eine dramatisch stärkere antiproliferative Aktivität. Dieser Effekt erwies sich in der Kalkulation gemäß des von Chou &Talalay entwickelten Algorithmus gegenüber der Einzelsubstanzen als synergistisch. Annexin V Färbungen zeigten, dass der stärkere antiproliferative Effekt auf eine substantiell stärkere Apoptose-Induktion zurückzuführen war. Gleichzeitig konnten wir zeigen, dass die BCL2-Proteinexpression nach Kombinationsbehandlung gegenüber der Behandlung mit den Einzelsubstanzen bzw. der Trägersubstanzkontrolle sich als deutlich reduziert erwies. Schlussfolgerung: Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Menin-MLL Chromatinregulator-Komplex eine zentrale Rolle bei der aberranten Aktivierung von HOX-Transkriptionsfaktoren spielt und pharmakologische Inhibition der Menin-MLL-Komplex löst den Differenzierungsstopp dieser AML Zellen. Die kombinierte Inhibition von Menin-MLL und BCL-2 zeigt synergistische antileukämische Effekte und resultiert in einer dramatisch verstärkten Apoptose von HOX exprimierenden AML-Zellen. Der kombinierte Einsatz von Menin-MLL und BCL-2-Inhibitoren stellt somit ein attraktives therapeutisches Regime dar, das in naher Zukunft für die klinische Prüfung verfügbar sein sollte.
DDC: 610 Medizin
610 Medical sciences
Institution: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department: FB 04 Medizin
Place: Mainz
ROR: https://ror.org/023b0x485
DOI: http://doi.org/10.25358/openscience-6451
URN: urn:nbn:de:hebis:77-openscience-f6c95bd7-8875-48a2-809a-29ef91afa2206
Version: Original work
Publication type: Dissertation
License: In Copyright
Information on rights of use: http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent: 100 Seiten, Illustrationen, Diagramme
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