Titelaufnahme

Titel
The role of deletions on chromosomes 7p and 20q in myeloproliferative disorders / submitted by Roland Jäger
VerfasserJäger, Roland
Begutachter / BegutachterinKralovics, Robert
Erschienen2010
Umfang91 Bl. : graph. Darst.
HochschulschriftWien, Med. Univ., Diss., 2010
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Oncogen / Tumorsuppressor / JAK2-V617F / klonale Haematopoiese / del20q / del7p / chromosomale Instabilitaet
Schlagwörter (EN)oncogene / tumor suppressor / JAK2-V617F / clonal hematopoiesis / del20q / del7p / chromosomal instability /
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-5702 Persistent Identifier (URN)
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The role of deletions on chromosomes 7p and 20q in myeloproliferative disorders [6.55 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Somatische Mutationen spielen in der Pathogenese von Myeloproliferativen Neoplasien (MPN) eine wichtige Rolle, indem sie sowohl für die klonale Hämatopoese als auch das Krankheitsbild verantwortlich sind. Seit der Entdeckung der Mutationen in JAK2 und MPL werden durch kontinuierliche technologische Fortschritte immer mehr genetische Defekte in MPN entdeckt. Die meisten davon sind chromosomale Aberrationen wie Deletionen und erworbene uniparentale Disomien.

Bemühungen, diese genetischen Fehler auf einzelne Gene zu reduzieren, führten zur Entdeckung von Defekten in den Genen TET2 und CBL. Die für die MPN-Pathogenese entscheidenden Gene in der am häufigsten auftretenden chromosomalen Aberration in MPN - den Deletionen auf Chromosom 20 (del20q) - konnten jedoch noch nicht identifiziert werden.

Aus diesem Grund haben wir versucht die Rolle von del20q in der Evolution des malignen Klons zu bestimmen. Dazu haben wir del20q in drei unabhängige MPN Patientenkohorten (insgesamt 822 Patienten) charakterisiert sowie mithilfe von Mikroarray-Karyotypisierung eine "allgemein/gemeinsam deletierte Region" (CDR) zusammengestellt. Weiters konnten wir MYBL2 und TOP1 als putative Tumorsuppressoren auf Chromosom 20q identifizieren. Dies erreichten wir durch Anwendung von verschiedenen shRNA knock-down-Strategien in-vitro, womit wir die von Deletionen verursachte Haploinsuffizienz nachahmen konnten. Letztendlich fassten wir die Kartierungsdaten von neun del20q Patienten und die Daten aus den funktionellen in-vitro Studien zusammen und konnten feststellen, dass zwar MYBL2 innerhalb der CDR liegt, jedoch TOP1 außerhalb der CDR lokalisiert ist. Mit dieser Beobachtung stellen wir die exklusive Relevanz von CDRs in der Suche nach Tumorsuppressoren in Frage.

Neben unserer Arbeit an del20q, ein Defekt der in der chronischen Phase von MPN auftritt, waren wir auf der Suche nach zytogenetischen Aberrationen, welche bei der Transformation von MPN zu akuter myeloider Leukämie (post-MPN AML) auftreten. Leukämische Transformation ist eine der schwerwiegendsten Komplikationen in MPN. Die dazu führenden genetischen Veränderungen sind jedoch noch unklar. Mithilfe von Mikroarray-Karyotypisierung untersuchten wir neun Patienten mit post-MPN AML auf chromosomale Aberrationen. Dabei konnten wir Deletionen am kurzen Arm von Chromosom 7 (del7p) als wiederkehrenden Defekt identifizieren. Im Zuge der Kartierung der del7p CDR konnten wir den Defekt auf das IKZF1 Gen lokal beschränken, welches den Transkriptionsfaktor Ikaros kodiert. Weiters untersuchten wir die Häufigkeit von IKZF1 Deletionen in 29 post-MPN AML Patienten und 526 MPN-Patienten ohne Transformation und konnten in zwei unabhängigen Patientenkohorten eine starke Assoziation von IKZF1 Deletionen mit post-MPN AML feststellen. Patienten mit IKZF1 Deletion zeigten weiters einen komplexen Karyotyp, wobei sich del7p in der genetischen Evolution des MPN Klons als spät auftretender Defekt herausstellte. Wir konnten IKZF1 Deletionen sowohl in undifferenzierten als auch in differenzierten myeloiden Zelltypen sehen. Dies deutet an, dass der Verlust des IKZF1 Gens keine Blockade in der Zelldifferenzierung induziert, sondern eher die Progenitorzellen für leukämische Transformation empfindlich macht, wahrscheinlich durch chromosomale Instabilität. Induzierte Haploinsuffizienz für Ikzf1 in Maus Primär-Progenitorzellen führte zu erhöhter Stat5-Phosphorylierung und gesteigertem Zytokin-abhängigem Wachstum. Dies legt nahe, dass reduzierte IKZF1 Genexpression ausreicht um die Wachstumsregulierung zu stören. Demzufolge sind IKZF1 Deletionen ein wichtiger Schritt in der leukämischen Transformation eines Teils der MPN Patienten.

Zusammenfassung (Englisch)

Somatic mutations play a central role in the pathogenesis of myeloproliferative neoplasms (MPNs), triggering clonal hematopoiesis and establishing the disease phenotype. After the discovery of JAK and MPL mutations, continual technological advances now allow the identification of increasing numbers of genetic defects in MPN patients, most of them chromosomal aberrations such as deletions and acquired uniparental disomies. Efforts to map the genetic lesions to single genes resulted in the discovery of defects in the TET2 and CBL genes, however, the target gene(s) comprised in the most frequent chromosomal lesion in MPN, deletions on chromosome 20q (del20q), still remain to be identified.

Therefore, we determined the role of del20q in the evolution of the malignant clone, characterized three independent MPN patient cohorts (a total of 822 patients) for del20q and assembled a del20q common deleted region (CDR) using microarray karyotyping of nine patients. We further identified MYBL2 and TOP1 as two putative tumor suppressors on 20q by mimicking deletion-caused haploinsufficiency using different shRNA knock-down strategies in vitro. Comparing our mapping data in patient material with the functional in vitro studies, we could see MYBL2 within the del20q CDR, whereas TOP1 mapped outside of the CDR, questioning the exclusive relevance of CDRs in the search for tumor suppressors.

Besides our work on del20q, a defect observed in the chronic phase of MPN, we were searching for cytogenetic aberrations associated with post-MPN transformation to acute leukemia. Leukemic transformation is a major complication of MPN, however, the genetic changes leading to transformation remain largely unknown. We screened nine patients with post-MPN leukemia for chromosomal aberrations using microarray karyotyping. Deletions on the short arm of chromosome 7 (del7p) emerged as a recurrent defect. We mapped the common deleted region to the IKZF1 gene, which encodes the transcription factor Ikaros. We further examined the frequency of IKZF1 deletions in a total of 29 post-MPN leukemia and 526 MPN patients without transformation and observed a strong association of IKZF1 deletions with post-MPN leukemia in two independent cohorts. Patients with IKZF1 loss exhibited complex karyotypes, and del7p was a late event in the genetic evolution of the MPN clone. IKZF1 deletions were seen in both undifferentiated and differentiated myeloid cell types, indicating that IKZF1 loss does not cause differentiation arrest but rather renders progenitors susceptible to transformation, most likely through chromosomal instability. Induced Ikzf1 haploinsufficiency in primary murine progenitors resulted in elevated Stat5 phosphorylation and increased cytokine-dependent growth, suggesting that reduced expression of IKZF1 is sufficient to perturb growth regulation. Thus, IKZF1 loss is an important step in the leukemic transformation of a subpopulation of MPN patients.