Dokument: Function of BCL6 in pre-B cells and Philadelphia chromosome-positive acute lymphoblastic leukemia

Titel:	Function of BCL6 in pre-B cells and Philadelphia chromosome-positive acute lymphoblastic leukemia
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=19829
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20111220-105611-1
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Dr. Duy, Cihangir [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 30,04 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 10.11.2011 / geändert 10.11.2011
Beitragende:	Prof. Dr. Müschen, Markus [Gutachter] Prof. Dr. Willbold, Dieter [Gutachter] Prof. Dr. Melnick, Ari [Gutachter]
Stichwörter:	BCL6, pre-B cells, ALL, acute lymphoblastic leukemia, Philadelphia chromosome, BCR-ABL, drug resistance, leukemia, B cells,
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	The oncogenic BCR-ABL1 tyrosine kinase is encoded by the Philadelphia chromosome (Ph), which is present in virtually all cases of chronic myeloid leukemia (CML) and represents the most frequent genetic lesion in adult acute lymphoblastic leukemia (ALL). Tyrosine kinase inhibitors (TKIs) are widely used to treat patients with BCR-ABL1-driven leukemia. Although treatment of leukemia has significantly improved, many patients still die because of drug-resistant leukemia relapses. Recent efforts focused on the development of more potent TKIs that also inhibit mutant tyrosine kinase forms. However, even effective TKI typically targets only rapidly dividing leukemia cells, while non-dividing leukemia cells (quiescent leukemia cells “QLC”) are resistant to TKI-induced cell death. In our studies, we have discovered the transcriptional repressor BCL6 as a central component of a fundamentally novel pathway of TKI-resistance and QLC-maintenance: BCL6 is strongly upregulated in response to TKI treatment and prevents QLC depletion through negative regulation of the Arf/p53/p21 pathway in BCR-ABL1-positive ALL. In the BCL6-activated situation, the cells are highly drug-resistant and in “quiescence mode”. Upon cessation of TKI-treatment, oncogenic tyrosine kinase activity resumes and the leukemia cells revert into “proliferation mode”, which represents the onset of leukemia recurrence after initially successful treatment. According to this scenario, BCR-ABL-driven ALL cells can switch between a BCL6-dependent “static/stem cell” mode and an oncogenic kinase-dependent “dynamic/progenitor cell” mode. We found that TKI-treatment of patient-derived BCR-ABL1+ ALL cells increase BCL6 expression levels to similar levels as in diffuse large B cell lymphoma (DLBCL), where BCL6 is frequently translocated. Even though expressed at low levels in untreated leukemia cells, BCL6 is still critical to suppress Arf/p53/p21, to promote leukemia cell engraftment and enable self-renewal capacity. Compared to leukemias from BCL6-/- mice, BCL6 is required for the development of drug-resistance, leukemia cell colony formation and leukemia-initiation in serially transplanted NOD/SCID mice. In absence of BCL6, BCR-ABL1+ ALL cells are poised to undergo cellular senescence and are extremely sensitive to TKI-treatment. Pharmacological inhibition of BCL6 using a novel retro-inverso BCL6 peptide inhibitor (RI-BPI) strongly synergizes with TKI in the treatment of BCR-ABL1+ ALL cells in vitro and in vivo. We demonstrated that dual targeting of tyrosine kinase signaling (TKI, “proliferation mode”) and BCL6-dependent protective feedback (BCL6 inhibitors, “quiescence mode”) represents a novel strategy to eradicate drug-resistant and leukemia-initiating subclones in BCR-ABL1-driven ALL cells. Furthermore, we found that BCL6 is critical in the early B cell development for pre-B cell survival at the transition from IL-7-dependent to -independent stages. At this transistion, BCL6 protects pre-B cells from DNA damage-induced apoptosis during immunoglobulin (Ig) light chain gene recombination. In the absence of BCL6, DNA breaks during Ig light chain gene rearrangements lead to excessive up-regulation of Arf and p53. As a consequence, the pool of new bone marrow immature B cells is markedly reduced in size and clonal diversity. We showed that negative regulation of Arf by BCL6 is required for pre-B cell self-renewal and the formation of a diverse polyclonal B cell repertoire. ----------------------------------------------------------------------------------------------- Die krebsverursachende BCR-ABL1-Tyrosinkinase, die durch das Philadelphia Chromosom (Ph) exprimiert wird, ist in nahezu allen Fällen von chronischer myeloischer Leukämie (CML) vorhanden und stellt daneben die häufigste genetische Veränderung bei erwachsenen Patienten mit akuter lymphoblastischer Leukämie (ALL) dar. Zur medikamentösen Behandlung von Patienten mit BCR-ABL1-positiven Leukämien werden häufig Tyrosinkinase-Inhibitoren (TKI) eingesetzt. Trotz einer deutlich verbesserten Behandlung von Leukämien sterben viele Patienten aufgrund von Leukämie-Rückfällen durch TKI-resistente Leukämiezellen. Die derzeitigen Forschungsansätze konzentrieren sich vor allem auf die Entwicklung verbesserter TKI, die in der Lage sind, resistente Tyrosinkinase-Formen wirkungsvoll zu inaktivieren. Jedoch wirken selbst die effektivsten TKI in erster Linie auf sich schnell teilende Leukämiezellen, wohingegen nicht teilungsaktive Leukämiezellen (quieszente Leukämiezellen, QLC) weitestgehend unangetastet bleiben. In unseren Studien haben wir den transkriptionellen Repressor BCL6 als einen zentralen Bestandteil eines neuen Signalwegs für Resistenzen gegen TKI und die Aufrechthaltung der QLC identifiziert. BCL6 wird entscheidend durch die TKI-Behandlung der BCR-ABL1-positiven ALL-Zellen hochreguliert und verhindert die Eliminierung der QLC durch Unterdrückung der Arf/p53/p21-Faktoren des Apoptose- und Seneszenz-Programms. Im BCL6-aktivierten Zustand befinden sich die Leukämiezellen im „Quieszenz-Modus“ und sind gegenüber TKI resistent. Nach Beendigung der Behandlung mit TKI erlangt die BCR-ABL1-Tyrosinkinase wieder ihre volle Aktivität, wodurch die Leukämiezellen in den aktiven „Proliferationsmodus“ zurückkehren und nach einem anfänglichen Behandlungserfolg einen neuen Ausbruch der Leukämie hervorrufen. Unserem Modell entsprechend können BCR-ABL1-positive ALL-Zellen zwischen einem BCL6-abhängigen „statischen bzw. Stammzellen-Zustand“ und dem krebsverursachenden Tyrosinkinase-abhängigen „dynamischen bzw. Vorläuferzellen-Zustand“ wechseln. Wir konnten feststellen, dass eine TKI-Behandlung der von Patienten stammenden BCR-ABL1-positiven ALL-Zellen eine BCL6-Hochregulation induziert, die vergleichbar mit den Expressionsmengen von diffus großzelligen B-Zell-Lymphomen (DLBCL) ist, die eine BCL6-Translokationen aufweisen. Selbst die in unbehandelten Leukämiezellen gering vorliegenden BCL6-Expressionsmengen sind wichtig, um Arf/p53/p21-Faktoren soweit zu unterdrücken, dass sowohl das Engraftment als auch die Selbsterneuerungsfähigkeit der Leukämiezellen gefördert werden. Verglichen mit BCL6-defizienten Leukämiezellen ist ersichtlich, dass BCL6 für die Bildung von Resistenzen, Zellkolonien sowie von Leukämien in seriellen Transplantationsexperimenten mit NOD/SCID-Mäusen notwendig ist. In Abwesenheit von BCL6 sind BCR-ABL1-positive ALL-Zellen gezwungen, die zelluläre Seneszenz einzuleiten, wodurch die Leukämiezellen anfällig gegenüber der Behandlung mit TKI sind. Die pharmakologische Inhibition von BCL6 mittels eines neuen „retro-inverso-BCL6-Peptid-Inhibitors“ (RI-BPI) zeigt in Kombination mit TKI einen starken synergistischen Effekt in vitro sowie in vivo. Wir konnten somit demonstrieren, dass ein dualer Angriff des Tyrosinkinase-Signalwegs (TKI, „Proliferationsmodus“) und des BCL6-abhängigen Schutzmechanismus (BCL6 Inhibitoren, „Quieszenz-Modus“) eine neuartige Strategie zur Bekämpfung von resistenten und Leukämie-initiierenden Zellen in BCR-ABL1-positiver ALL darstellt. Des Weiteren haben wir gezeigt, dass während der frühen B-Zell-Entwicklung BCL6 kritisch für das Überleben der prä-B-Zelle im Übergang vom IL-7-abhängigen zum IL 7 unabhängigen Stadium ist. In diesem Übergang „beschützt“ BCL6 die prä-B-Zellen vor DNA-Doppelstrangbruch-induzierter Apoptose, die durch Genrekombination der leichten Immunglobulin-(Ig-)Kette verursacht wird. In Abwesenheit von BCL6 führen DNA-Brüche der Ig-Leichtketten-Rearrangements zu einer exzessiven Hochregulation von Arf und p53. Als Konsequenz ist der Pool an neuen unreifen B-Zellen im Knochenmark in Größe und in klonaler Diversität deutlich reduziert. Somit konnten wir feststellen, dass die BCL6-negative Regulation von Arf für die Selbsterneuerung der prä-B-Zelle und die Formierung eines polyklonalen B-Zell-Repertoires erforderlich ist.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät
Dokument erstellt am:	20.12.2011
Dateien geändert am:	20.12.2011
Promotionsantrag am:	14.12.2010
Datum der Promotion:	11.07.2011