Die Bedeutung von miRNAs bei der Entwicklung der Myeloischen Leukämie bei Kindern mit Down Syndrom und der molekularen Regulation der Hämatopoese
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Forschungsprojekt lieferte tiefgreifende Einblicke in die molekulare Regulation der normalen Hämatopoese und verdeutlicht die weitreichenden Auswirkungen der dysregulierten Expression bestimmter Schlüsselfaktoren während der onkogenen Transformation. Unsere Arbeit liefert erstmals ein potentielles Onkogen (miR-125b-2) auf Chromosom 21, das das gesteigerte Auftreten einer speziellen Form von Leukämie bei Kindern mit Down Syndrom (akute megakaryoblastäre Leukämie [DS-AMKL]) erklären kann. Diese Form der Leukämie ist gekennzeichnet durch die Kombination aus Trisomie 21, Mutationen im Gen des hämatopoetischen Transkriptionsfaktor GATA1 (GATA1s-Mutation) und fetalem Ursprung. Bisher waren die Gene auf Chromosom 21, die für das 500-fach gesteigerte Risiko von Kindern mit Down Syndrom, eine akute megakaryoblastäre Leukämie zu entwickeln, verantwortlich sind, unbekannt. Die Identifikation dieser Faktoren ist allerdings von besonderer Bedeutung, da numerische und strukturelle Veränderungen des Chromosoms 21 gehäuft bei allen Formen von Leukämien vorliegen. Eine Reihe von klassischen Protein-kodierenden Genen sind mit den onkogenen Eigenschaften von Chromosom 21 in Zusammenhang gebracht worden. Diese sind aber entweder in Leukämiezellen nicht überexprimiert oder weisen in funktionellen Untersuchungen unspezifische Effekte auf. Im Gegensatz hierzu ist miR-125b-2 tatsächlich bei DS-AMKL überexprimiert und kooperiert mit den pathognomonischen GATA1s-Mutationen, was die Bedeutung von miR-125b-2 als Onkogen in der Pathogenese von Leukämien bei Kindern mit Trisomie 21 zeigt. Darüber hinaus konnten wir eine Funktion von miR-125b-2 bei der Regulation der Proliferation und Differenzierung von hämatopoetischen Stamm- und Progenitorzellen nachweisen. Somit verdeutlicht unsere Forschungsarbeit anhand der auf Chromosom 21 kodierten miR-125b-2 den Einfluss dieser neuen Klasse von Genen (miRNAs) auf die Leukämieentstehung und beleuchtet die Schlüsselrolle von miRNAs bei der normalen Hämatopoese. Ferner beschreiben wir erstmals die Steigerung der Effizienz der ex vivo Thrombozytengeneration durch zwei miR- NAs. Während dieser Effekt für miR-125b aus unseren vorherigen Arbeiten vorhersagbar erschien, so war eine Rolle für miR-660 in der Hämatopoese unbekannt. Das im Rahmen dieses Projektes durchgeführte miRNA- Expressionprofiling legte eine Funktion von miR-660 in der normalen Megakaryopoese nahe. Wir konnten eine deutliche Expansion und Induktion der Differenzierung von CD34+-HSPCs durch miR-660 und miR-125b beobachten. Beide miRNAs haben eine Reihe gemeinsamer Zielgene, die für die überlappenden Effekte verantwortlich sein können. Die Ergebnisse haben klinische Implikationen, da die effizientere Produktion von Thrombozyten ex vivo ein Ziel der Transfusionsmedizin ist und in Zukunft die Substitution mit autologen Thrombozyten erlauben soll. Allerdings müssen weitere Hürden überwunden werden, um ausreichende Mengen von Thrombozyten ex vivo zu generieren und thrombopenische Perioden zu überbrücken. Unsere Arbeiten zeigen insgesamt, welche Bedeutung diese neue Klasse von kurzen ncRNAs bei der Steuerung der Homöostase der Blutbildung sowie Leukämogenese einnehmen. In Zukunft wird die Erforschung der Interaktion und gemeinsame Expression von miRNA-Clustern eine wichtige Rolle einnehmen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Mir-125B: Relevance in Childhood Acute Megakaryoblastic Leukemias. Haematologica-the Hematology Journal 93:186, 2008
K. Boehmer, J. H. Klusmann, and D. Reinhardt
- Oncogenic Potential of miR-125b-2 and its Target Genes in Normal and Malignant Hematopoesis. Klinische Padiatrie 221:205, 2009
T. Pushpanathan, J. Klusmann, Z. Li, K. Bohmer, F. J. Godinho, M. L. Koch, S. H. Orkin, and D. Reinhardt
- miR-125b-2 is a potential oncomiR on human chromosome 21 in megakaryoblastic leukemia. Genes Dev. 24 (5):478-490, 2010
J. H. Klusmann, Z. Li, K. Bohmer, A. Maroz, M. L. Koch, S. Emmrich, F. J. Godinho, S. H. Orkin, and D. Reinhardt
- Deciphering the Role of Mir-99~125 clusters in the Hematopoietic System. Blood 118: 2011
S. Emmrich, K. Henke, Z. Li, J. Schöning, A. Schambach, D. Reinhardt, and J.-H. Klusmann
