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Viele periphere Blutzellen exprimieren ABC-Transporter an ihrer Zelloberfläche. Insbesondere konnten ABCC4 (MRP4) und ABCC5 (MRP5), die in Plasmamembranen verschiedener peripherer Blutzellen identifiziert wurden, spezifische Funktionen für die entsprechenden Zellpopulationen, wie z.B. die Mediatorspeicherung in den dichten Granula der Thrombozyten zugewiesen werden. Alle reifen Blutzellen stammen von derselben Stammzelle ab, sodass man annehmen muss, dass sich die spezifische Funktionalität und die dazugehörige zelluläre Ausstattung erst im Verlauf der Differenzierung ausbilden. Inwiefern sich diese Prozesse während der Differenzierung auf die Expression und Lokalisation von MRP4 und MRP5 auswirken, wurde bisher nicht untersucht. So wurde im Rahmen dieser Arbeit ein Zellmodell zur Isolierung CD34-positiver hämatopoetischer Stammzellen aus Nabelschnurblut entwickelt. Dies beinhaltete zudem die Behandlung CD34-positiver Zellen mit bestimmten Wachstumsfaktoren zur Differenzierung in die thrombozytäre und die myelomonozytäre Richtung. Darüber hinaus wurden die Leukämiezelllinien K562 und HL60 mit PMA, DMSO und Butyrat ausdifferenziert. Erstere in Richtung Thrombozyten, letztere in Richtung Makrophagen, Granulozyten und Monozyten. Der Differenzierungsnachweis wurde mittels FACS-Analyse geführt und die Expression von MRP4 und MRP5 im Anschluss auf mRNA und Protein-Ebene, mittels Real-Time PCR, Immunhistochemie, Western Blot und Akkumulationsassay erforscht. In den thrombozytär differenzierten CD34-positiven Zellen fand sich ein signifikant positiv korreliertes Verhältnis von MRP4 zu CD41a (Glykoprotein IIb/IIIa), hingegen eine negative Korrelation von MRP5 zu CD41a. Außerdem konnte im Laufe der Differenzierung in der Immunfluoreszenz eine zunehmende intrazelluläre Expression von MRP4 und eine Kolokalisation mit LAMP-2, einem Lysosomen- und Dense-Granula-Marker, gezeigt werden. Die myelomonozytären Zellen wiesen eine signifikante Reduktion an MRP4 und ebenfalls eine Verminderung der MRP5-Expression auf. In der Differenzierung der leukämischen Zelllinien wurde eine generelle Zunahme von MRP4 und MRP5 mit der Entdifferenzierung der Zellen in allen Linien gefunden. Die komplexen Vorgänge im Verlauf der menschlichen Hämatopoese umfassen also auch Veränderungen an MRP4- und MRP5-Expression in Qualität und Quantität. Sowohl in der physiologischen als auch in der pathologischen Zellentwicklung findet sich eine Regulation dieser beiden Transporter. Die Ergebnisse der Arbeit stützen die Annahme, dass MRP4 eine wichtige Rolle im Metabolismus der Thrombozyten spielt, hier besonders in der Speicherung und Freisetzung von cGMP, ADP und Serotonin. Die Transporterexpression in den Leukämiezelllinien steigt mit der Entdifferenzierung der Zellen. Aus dieser Erkenntnis ergeben sich therapeutische Überlegungen, Differenzierungsagenzien zur Überwindung der Multi-Drug-Resistenz mit Chemotherapeutika zu kombinieren.
In der vorliegenden Arbeit konnte bei 55 Patienten mit B-Non-Hodgkin-Lymphomen (B-NHL) der maligne B-Zellklon mit Hilfe der Polymerasekettenreaktion (PCR) nachgewiesen werden: bei 41 Patienten mit chronisch lymphatischer Leukämie (CLL), 6 mit Mantelzell-Lymphom (MCL), 4 mit follikulärem Lymphom (FL) und bei je einem Patienten mit Haarzell-Leukämie (HCL), hoch-malignem B-NHL, lymphoplasmozytoidem Immunozytom (LP-1Z) und Plasmozytom. Für die Etablierung einer quantitativen, Klon-spezifischen (Allel-spezifischen) "real-time" PCR für die rekombinierten VDJ-Gene des IgH-Locus der malignen B-Zellen wurde die CLL gewählt, da bei dieser Erkrankung eine exzessive Vermehrung eines B-Zellklons vorliegt und - im Vergleich zu hochmalignen NHL und vor allem dem Plasmozytom - relativ selten erhebliche Mutationen im VH-FR3-Bereich auftreten. Für die Identifizierung des VDJ-Rearrangements des jeweiligen Patientenklons wurde in der primären PCR als 3´ Primer ein Oligonukleotid komplementär zu einem konservierten Abschnitt aller sechs JH-Segmente in Kombination mit einem von sechs verschiedenen 5´ Primern komplementär zu den konservierten Abschnitten der sechs VH-Familien-spezifischen VH-FR3-Regionen verwendet. Zusätzlich wurden sechs VH-Familienspezifische DNA-Sonden eingesetzt. Als Positivkontrolle wurde ein Moniertes k-ras DNA-Fragment als Standard verwendet. Alle PCR-Amplifikate (VH1-VH6) wurden auf ein Agarosegel aufgetragen. In fast allen Fällen fanden wir im Fall einer VH-Familienspezifischen Reaktion eine positive Reaktion in der "real-time" PCR und ein erwartetes DNA-Fragment von 100-200 Basenpaaren (bp). Bei 31/55 Patienten (21 CLL, 5 MCL, 2 FL, l HCL, l cb-NHL, l Plasmozytom) wurde das in der primären PCR identifizierte IgH-Rearrangement des malignen Zellklons sequenziert. Die ermittelten Sequenzen wurden mit veröffentlichten Sequenzen aus der Genbank "Igblast - Blast for Nucleotide Sequences" des "National Center for Biotechnology Information" (NCBF) zur Bestimmung der VH-N-D-N-JH Übergangsregionen verglichen. Wie in der Literatur bei der CLL beschrieben, fanden wir ein bevorzugtes Rearrangement der Gene VH l-69, VH3-30, VH3-33 und VH4-34. Im Anschluss an die Sequenzierung des jeweiligen malignen B-Zellklons wurden für die quantitative, Klon-spezifische PCR-Analyse Allel-spezifische Oligonukleotid-Primer (ASO-Primer) aus der VH-N-D-N-JH Übergangsregion ausgewählt. Die Spezifität des jeweiligen 3' ASO-Primers für ein bestimmtes Rearrangement wurde an zellulärer DNA mit Hilfe der PCR analysiert. Die ausgewählten ASO-Primer wurden vor dem weiteren Einsatz in der Klon-spezifischen PCR für den einzelnen Patienten an positiven und, wenn möglich, an morphologisch/zytologisch negativen Remissionskontrollen des Patienten, DNA Präparationen von fünf anderen CLL Patienten und fünf PBMNC ("peripheral blood mononuclear cells") gesunder Spender getestet. Für die Quantifizierung der eingesetzten zellulären DNA diente eine quantitative "real-time" PCR für k-ras. Bei 8/21 sequenzierten CLL-Patienten wurden Verlaufskontrollen mit Hilfe der Allel-spezifischen, quantitativen "real-time" PCR (ASO-PCR) für das klonale VDJ-Rearrangement des IgH-Locus durchgeführt. Die Methode wurde dann bei weiteren 8 Patienten mit verschiedenen B-NHL (4 MCL, 2 FL, l HCL, l hoch-malignes NHL) erfolgreich zur Verlaufskontrolle unter Chemotherapie z.T. in Kombination mit dem monoklonalen Antikörper Rituximab®, sowie nach autologer bzw. allogener Blutstammzell-Transplantation eingesetzt. Ziel war u.a. die Überwachung residualer Leukämie- bzw. Lymphomzellen ("minimal residual disease" = MRD). Bei zwei der im Rahmen dieser Arbeit allogen transplantierten Patienten mit MCL und HCL war es mit Hilfe der quantitativen ASO-PCR möglich, frühzeitig eine Therapie des molekularen Relapses (Anstieg peripherer zirkulierender Lymphomzellen über mehr als 3 log Einheiten) durch eine erneute Gabe des monoklonalen Antikörpers Rituximab® und durch Reduktion bzw. Wegnahme der Immunsuppression (Ausnutzung des immunologischen Effektes "Graft-versus-Leukemia" - GvL) einzuleiten. So konnte bei beiden Patienten der molekulare Relaps erfolgreich behandelt und ein klinischer Relaps verhindert werden. Zusammenfassend lässt sich festellen, dass die Allel-spezifische, quantitative "real-time" PCR (ASO-PCR) hervorragend geeignet ist, den malignen B-Zellklon bei verschiedenen B-NHL auch in der Phase der kompletten klinisch-zytologischen Remission zu verfolgen und damit eine Hilfe für differenziertere Therapieentscheidungen in die Hand zu bekommen.
Maligne Erkrankungen zeigen oft charakteristische genetische Veränderungen. Das Auffinden derartiger Veränderungen wurde in den letzten Jahren durch verfeinerte molekulare Techniken erleichtert. Viele genetische Ereignisse in den maligne transformierten Zellen sind jedoch noch ungeklärt. Die präzise Bestimmung der Bruchpunktregionen chromosomaler Veränderungen bei T-Zell akuten lymphatischen Leukämien ist Inhalt dieser Arbeit. Hierzu wurde die „Fine Tiling-Comparative Genomhybridisierung“ (FT-CGH) mit der „Ligation mediated-PCR“ (LM-PCR) kombiniert. Diese Methoden wurden zunächst an Zelllinien etabliert und anschließend in verschiedenen Leukämieproben eingesetzt. Chromosomale Aberrationen gehen häufig mit Verlust oder Gewinn von genetischem Material einher. Diese unbalancierten Anomalien lassen sich durch die Comparative Genomhybridisierung (CGH) ermitteln. Dieses Verfahren ermöglicht Differenzen der DNA-Menge einer zu untersuchenden Probe bezogen auf eine interne Kontrollprobe zu detektieren. Bei der Fine Tiling-CGH werden gezielt chromosomale Abschnitte hochauflösend auf eventuelle Abweichungen des DNA-Gehaltes analysiert. Anschließend werden die detektierten Bruchpunktregionen der DNA Schwankungen mittels der LM-PCR untersucht. Ein Abgleich mit einer internen Kontrollzelllinie HEK 293-T lässt atypische PCR-Fragmente bei der untersuchten Probe aufspüren. Der anschließende Sequenzabgleich unter der Verwendung des BLASTn Suchprogramms (National Center for Biotechnology Information) führte in den untersuchten Zelllinien, wie auch in den T-Zell akuten lymphatischen Leukämieproben zur Identifizierung verschiedener genomischer Veränderungen. Neben einfachen Deletionen wurden auch bisher ungeklärte komplexere chromosomale Translokationen nachgewiesen. So konnte unter anderem bei einer lymphoblastischen T-Zell-Leukämie die Translokation t(12;14)(q23;q11.2) auf genomischer Ebene geklärt werden. Hierbei fand im Abschnitt 14q11 innerhalb des TRA/D Locus eine Deletion von 89 Kilobasen statt. Die Bruchenden wurden mit der Sequenz des open reading frames C12orf42, welches im 12q23 Chromosomenabschnitt lokalisiert ist, zusammengelagert. Bei dieser chromosomalen Aberration wurde die C12orf42 Sequenz zerstört und 1,3 Kilobasen deletiert. Des Weiteren konnte bei einer akuten lymphoblastischen T-Zell-Leukämie die Inversion inv(14)(q11q32) mit involvierten TRA/D und IGH Locus auf Sequenzebene geklärt werden. Der Bruch des 14q11 Bereiches fand zwischen dem Genabschnitt der konstanten Region (TRAC) des TRA/D Locus und dem DAD1 (defender against cell death 1) Gens statt, wobei im beteiligten genetischen Abschnitt keine Rekombinasesignalsequenz (RSS) zu finden ist. Dieses belegt, dass fehlerhafte Umlagerungen innerhalb des Genoms nicht ausschließlich auf die Rekombinase zurückzuführen sind. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass die Kombination aus FT-CGH und LM-PCR eine präzise Bruchpunktanalyse unbekannter chromosomaler Aberrationen, welche mit Imbalancen einhergehen, ermöglicht. Diese genaue Analyse dient der Identifizierung von Genen, welche direkt und indirekt durch diese genomischen Umlagerungen betroffen sind. Das Wissen über diese Veränderungen kann für das Verständnis der Pathogenese, für diagnostische Zwecke und zum Nachweis der minimalen Resterkrankung eingesetzt werden. Eine Klärung beteiligter Gene und Signalwege wird es erlauben, zielgerichtete und individualisierte Therapiestrategien zu entwickeln.
Die Akute Myeloische Leukämie (AML) ist eine klonale Neoplasie der hämatopoetischen Stammzellen, die das Knochenmark, das Blut und andere Organe infiltriert (Döhner and Bloomfield, 2015; Herold, 2015). Patienten mit malignen hämatologischen Erkrankungen haben ein erhöhtes Risiko an einer invasiven Pilzinfektion zu erkranken, dies gilt insbesondere für Patienten mit prolongierter und starker Neutropenie, die bei Patienten nach intensiver Chemotherapie regelhaft auftritt (Rodríguez-Veiga et al., 2019). Von einer schweren Neutropenie spricht man, wenn der Wert der Neutrophilen Granulozyten im Blut 500 Zellen/ μL unterschreitet (Herold, 2015, p.66). Aus diesem Grund gibt es eine starke Empfehlung zur Anwendung einer antimykotischen Prophylaxe bei diesen Patienten (Mellinghoff et al., 2018). Hierfür kommen verschiedene Azol- Antimykotika zum Einsatz. Nach Umstellen des Standards der antimykotischen Prophylaxe bei AML- Patienten nach intensiver Chemotherapie auf Posaconazol, welches auf Grund mehrerer Studien zur Erstlinienanwendung empfohlen wurde, schien die Rate an prolongierter Neutropenie und Thrombozytopenie zuzunehmen (Mellinghoff et al., 2018). Ziel dieser retrospektiven Studie war es Hinweise zu ermitteln, ob dieser Zusammenhang zufällig ist oder ob die Gabe von Posaconazol tatsächlich durch Arzneimittelwechselwirkungen mit den eingesetzten Zytostatika zu einer verlängerten Aplasiedauer führen könnte. Hier untersuchten wir den Einfluss der antimykotischen Medikation und anderer Faktoren auf die Dauer der Aplasie an Patienten mit AML in der Klinik für Hämatologie und Onkologie der Universitätsmedizin Greifswald. Es konnten 83 erwachsene Patienten mit einem medianen Alter von 54 Jahren in die Studie eingeschlossen und 218 Therapiezyklen ausgewertet werden. Es zeigten sich signifikante Assoziationen zwischen der Dauer der Aplasie der Neutrophilen und der Medikation mit Voriconazol oder Posaconazol im Vergleich zu Fluconazol oder keiner antimykotischen Prophylaxe. Insbesondere in den zweiten und dritten Chemotherapie- Zyklen zeigte sich ein erhöhtes Risiko einer prolongierten Aplasie für Neutrophile bei der Anwendung mit Posaconazol oder Voriconazol. Für die Thrombozyten- Regeneration zeigten sich Assoziationen, die zwar nicht signifikant waren, allerdings den gleichen Trend anzeigen. Es erscheint uns möglich, dass hier auf Grund des Interaktionspotenzials von Posaconazol und Voriconazol ein erhöhtes Risiko einer prolongierten Aplasie besteht.
Ziel der vorliegenden Arbeit war es, eine real-time PCR für den direkten quantitativen Nachweis der t(8;21)-Translokation an mRNA, isoliert aus den Zellen des peripheren Blutes oder Knochenmarks, zu etablieren. An peripheren Blut- und Knochenmarksproben von Patienten mit t(8;21)-positiver akuter myeloischer Leukämie wurde AML1-ETO mRNA in Relation zur Kontroll-mRNA Porphobilinogen Deaminase (PBGD) quantitativ bestimmt. Die quantitative Analyse beider Gene wurden in einem einzelnen Röhrchen simultan unter Verwendung spezifischer Primer und zwei verschieden fluoreszenzmarkierter Oligonukleotidsonden, die mit unterschiedlichen Reporter-Farbstoffen gekennzeichnet waren, durchgeführt. Es wurde ermittelt, bis in welchen Grenzbereich der simultane Nachweis beider mRNA's möglich ist. Insgesamt konnten 36 periphere Blutproben von vier Patienten analysiert werden. Femer sollte ein Beitrag zu den Fragen geliefert werden, ob Patienten in Langzeitremission PCR-negative Ergebnisse aurweisen, mit welcher Empfindlichkeit diese erkannt werden können und ob sich aus diesen Untersuchungen prognostische Aussagen ergeben.