Die Rolle verfügbarer hämatopoetischer Stammzellnischen im Rahmen des Engraftments von prä-leukämischen und leukämischen Stammzellen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Aggressive myeloische Krebserkrankungen, wie die akute myeloische Leukämie (AML) entstehen aus prä-malignen hämatopoetischen Vorläuferzellen. Die Evolution dieser prämalignen Zellen in eine Leukämie ist ein zentraler Schritt in der Entstehung von Leukämien. Jedoch ist unser Verständnis, welche Faktoren zu einer Expansion und Progression dieser Zellen beitragen, begrenzt. In diesem Projekt haben wir eine mögliche Erklärung für die Expansion dieser präleukämischen Zellen untersucht. Diese basieren auf der Beobachtung, dass hämatopoetischen Stammzellen sich gehäuft in spezifischen „Nischen“ im Knochenmark finden. Wir haben daher untersucht, ob die Anzahl von verfügbaren, „leere“ Knochenmarksnischen es präleukämischen Stammzellen erlaubt, zu expandieren und für die Entwicklung von hämatologischen Neoplasien einschließlich AML prädispositioniert. Hierzu haben wir Modellsysteme etabliert, in dem wir entweder primäre, residuelle Stammzellen von Patienten mit AML, oder mittels CRISPR/Cas9 genetisch modifizierte Stammzellen aus Nabelschnurblut in immunkompromittierte Mäuse injizieren und anschließend selektiv Stammzellnischen im Knochenmark „leer“ räumen. Dieser Ansatz hatte das Ziel zu untersuchen, ob diese „freien“ Knochenmarksnischen nunmehr von prä-leukämischen Zellen infiltriert werden können und letztlich zu einer Expansion und möglicher Progression dieser führt. Wir konnten erfolgreich die Transplantation sowohl der primäre, residuelle Stammzellen von Patienten mit AML durchführen und haben diese Mäuse über mehrere Wochen behandelt, Knochenmarknischen Verfügbar zu machen. Hier zeigte sich jedoch sowohl im kurzfristigen Verlauf, also auch über mehrere Monate kein eindeutiger Hinweis auf die Expansion von präleukämisch mutierten Zellen oder von humanen Zellen. Es fanden sich keine lokalen Gruppen von expandierenden humanen Zellen und in keiner der behandelten Mäuse fand sich die Entwicklung einer myeloischen Neoplasie oder ein verkürztes Überleben der Mäuse. Anschließend haben wir in hämatopoetischen Stammzellen aus Nabelschnurblut mittels CRISPR/Cas9 ein häufig in prä-leukämischen Zellen mutiertes Gen (ASXL1) modifiziert und analog der Arbeit mit Patientenmaterial in immunkompromittierte Mäuse injiziert. Erneut wurde mittels einer therapeutischen Intervention Stammzell-nischen im Knochenmark „leer“ geräumt und die Mäuse nachverfolgt. Auch in diesem Modellsystem kein Anstieg des relativen Anteils der humanen Zellen oder des Anteils der mutierten Zellen unter Therapie. Insgesamt konnten wir daher in zwei Modellsystemen die zentrale Hypothese das verfügbare, „leere“ Knochenmarksnischen es präleukämischen Stammzellen erlauben, zu expandieren und für die Entwicklung von hämatologischen Neoplasien einschließlich AML prädispositionieren, nicht bestätigen. Es ist daher zu erwarten, dass andere Faktoren, möglicherweise inflammatorische Stimuli einen Einfluss auf die Expansion von präleukämischen Zellen haben. Wir haben entsprechende Experimente begonnen und konnten zumindest mit deutlich stärkeren Stimuli (5-Fluoruracil) eine Expansion von myeloischen Vorläuferzellen zeigen.
