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Max-Eder-Nachwuchsgruppe Pabst

"Identifizierung von Leukämie propagierenden genetischen Netzwerken in primären humanen Leukämiestammzellen"

Allgemeines

Trotz des zunehmenden Einsatzes neuer zielgerichteter Therapien in der Behandlung der akuten myeloischen Leukämie (AML) sind die Langzeitüberlebensraten insbesondere bei älteren Patienten sehr gering. Die Entwicklung von Next-Generation-Sequencing (NGS) Technologie, die detaillierte Informationen über die Gesamtheit an genetischen Veränderungen in Tumorgenomen ermöglicht, hat Prognoseeinschätzung und davon abhängige Entscheidungen für personalisierte Therapiestrategien in den letzten Jahren erheblich verbessert. Dennoch profitieren Patienten nicht immer von aggressiven Behandlungsansätzen, die selbst mit hoher behandlungsassoziierter Mortalität einhergehen.

Eine Hauptursache für die hohen Rezidivraten bei der AML ist, dass aktuelle Therapien in den meisten Fällen die das Rezidiv verursachenden Leukämiestammzellen nicht vollständig eradizieren. Werden Patientenzellen in einen lebenden Organismus (z.B. Maus) transplantiert (Xenotransplantation), können nur wenige Leukämiezellen im Knochenmark des Empfängers anwachsen und eine Leukämie auslösen, die der menschlichen Leukämie ähnelt. Diese Zellen werden als Leukämie initiierende, Leukämie propagierende oder Leukämiestammzellen (LSCs) bezeichnet. Sie gelten als Ursache für Fortschreiten der Leukämie und Wiederauftreten nach anfänglichem Therapieansprechen. Sie teilen bestimmte biologische Eigenschaften mit gesunden hämatopoetischen Stammzellen (HSCs), wie z.B. eine höhere Resistenz gegen übliche Chemotherapeutika verglichen mit Leukämiezellen ohne Stammzelleigenschaften und die Fähigkeit zur Selbsterneuerung (Self-renewal). Auf Grund dieser Eigenschaften kann nur eine effiziente Eradikation der LSCs zu einer dauerhaften Heilung von der Erkrankung führen.

Unsere Gruppe hat daher das Ziel, die Biologie von LSCs im Vergleich zu gesunden hämatopoetischen Stammzellen (HSCs) besser zu verstehen. Neue Erkenntnisse darüber möchten wir nutzen, um effektivere Therapieansätze für AML-Patienten zu entwickeln.

Kooperationspartner

  • Guy Sauvageau (Leucégène Team), IRIC, Montreal, Kanada
  • Fréderic Barabé, Quebec City, Kanada
  • George Vassiliou, Cambridge, UK
  • Jörg Hamann, GPCR consortium, Amsterdam, Niederlande
  • Xianhua Piao, Boston, USA
  • Claudia Waskow, Dresden
  • Keith Humphries, Vancouver, Kanada

Anschrift

Medizinische Klinik, Abt. Innere Medizin V
Hämatologie, Onkologie, Rheumatologie

Im Neuenheimer Feld 410, F02, R607
69120 Heidelberg

Tel.: 06221-56-34121

Forschungsschwerpunkte

Abb. 1: Primäre AML-Patientenzellen behalten unter optimierten Kulturbedingungen (hier gezeigt Tag 4 einer AML M1) temporär ihre ursprüngliche, unreife Morphologie.

Trotz des zunehmenden Einsatzes neuer zielgerichteter Therapien in der Behandlung der akuten myeloischen Leukämie (AML) sind die Langzeitüberlebensraten insbesondere bei älteren AML-Patienten sehr gering. Die Entwicklung von Next-Generation-Sequencing (NGS) Technologie, die detaillierte Informationen über die Gesamtheit an genetischen Läsionen in Tumorgenomen ermöglicht, hat Prognoseeinschätzung und davon abhängige Entscheidungen für personalisierte Therapiestrategien in den letzten Jahren erheblich verbessert. Dennoch profitieren insbesondere Patienten mit sogenannten „high risk“ Mutationen, zu denen u.a. auch „loss-of-function“ Mutationen im Tumorsuppressorgen TP53 zählen, oft nicht  von aggressiven Behandlungsansätzen, die selbst mit hoher behandlungsassoziierter Mortalität einhergehen. Das Ziel unserer Arbeitsgruppe ist es, mit Hilfe von NGS-Technologie, Proteomics-Ansätzen und in vivo Experimenten Leukämiestammzell-(LSC) spezifische Gennetzwerke in akuten myeloischen Leukämien mit hohem molekulargenetischen Risiko zu identifizieren. LSCs lassen sich funktionell unterscheiden von nicht-LSC Blasten durch ihr Potential in immuninkompetenten Mausmodellen die humane Leukämie zu initiieren und zu reproduzieren. Da sie als Ursache für Chemoresistenz und Rezidiv gelten, stellen sie eine wichtige Zielpopulation dar, deren effiziente Eradikation Grundvoraussetzung für den Langzeiterfolg anti-leukämischer Therapien ist. Unsere methodischen Schwerpunkte umfassen die in vitro Manipulation von primären humanen AML Zellen und gesunden hämatopoetischen Stammzellen, welche wir aus Nabelschnurblut isolieren. Um eine rapide Differenzierung der primären humanen Zellen in vitro zu verhindern, haben wir optimierte Kulturbedingungen entwickelt, die u.a. den Einsatz von small molecules beinhalten (Abb. 1). Die Zellen werden lentiviral transduziert, um gezielt Gene herunterzuregulieren oder zu überexprimieren. Darüberhinaus spielt die Verwendung von Xenotransplantationsmodellen (NSG, NRGS) eine wesentliche Rolle in unseren Projekten, um Stammzellaktivität der Zellen nachzuweisen.

Mit Hilfe dieser Methoden möchten wir die Biologie von LSCs im Vergleich zu gesunden hämatopoetischen Stammzellen (HSCs) besser verstehen. Neue Erkenntnisse darüber möchten wir nutzen, um effektivere Therapieansätze für AML-Patienten zu entwickeln.

Medizindoktoranden können bei Interesse an unserer Arbeit ihre Bewerbung schicken an caroline.pabst@med.uni-heidelberg.de.

Ausgewählte Publikationen

  • in, H. H., C. C. Hsiao, C. Pabst, J. Hérbert, T. Schöneberg, J. Hamann. 2017. Adhesion GPCRs in regulating immune responses and inflammation. Adv. Immunol., (in press).
  • F. Zhou, Y. Liu, C. Rohde, C. Pauli, D. Gerloff, M. Köhn, D. Misiak, N. Bäumer, C. Cui, S. Göllner, T. Oellerich, H. Serve, M.P. Garcia-Cuellar, R. Slany, J. P. Maciejewski, B. Przychodzen, B. Seliger, H.-U. Klein, C. Bartenhagen, W. E. Berdel, M. Dugas, M. M. Taketo, D. Farouq, S. Schwartz, A. Regev, J. Hébert, G. Sauvageau, C. Pabst, S. Hüttelmaier, C. Müller-Tidow. AML1-ETO requires enhanced C/D box snoRNA/RNP formation to induce self-renewal and leukemia. Nature Cell Biology (2017) NCB-M31790B.
  • Göllner S, Oellerich T, Agrawal-Singh S, Schenk T, Klein HU, Rohde C, Pabst C, Sauer T, Lerdrup M, Tavor S, Stölzel F, Herold S, Ehninger G, Köhler G, Pan K-T, Urlaub H., Serve H, Dugas M, Spiekermann K, Vick B, Jeremias I, Berdel WE, Hansen K, Zelent A, Wickenhauser C, Müller LP, Thiede C & Müller-Tidow C. Loss of the histone methyltransferase EZH2 induces resistance to multiple drugs in acute myeloid leukemia. Nature Medicine. 2016.
  • C Pabst, A Bergeron, VP Lavallee, J Yeh, P Gendron, GL Norddahl, J Krosl, I Boivin, E Deneault, J Simard, S Imren, G Boucher, K Eppert, T Herold, SK Bohlander, K Humphries, S Lemieux, J Hebert*, G Sauvageau*, and F Barabe*. GPR56 identifies primary human acute myeloid leukemia cells with high repopulating potential in vivo. Blood (2016). doi:10.1182/blood-2015-11-683649
  • Lavallée V-P, Krosl J, Lemieux S, Boucher G, Gendron P, Pabst C, Boivin I, Marinier A, Guidos CJ, Meloche S, Hébert J, and Sauvageau G. Chemo-genomic interrogation of CEBPA mutated AML reveals recurrent CSF3R mutations and subgroup sensitivity to JAK inhibitors. Blood (2016). doi:10.1182/blood-2016-03-705053Polprasert C, Schulze I, Sekeres MA, Makishima H, Przychodzen B, Hosono JA, Padgett RA, Gu X, Phillips JG, Clemente M, Parker Y, Lindner D, Dienes B, Jankowsky E, Saunthararajah Y, Du Y, Oakley K, Nguyen N, Mukherjee S, Pabst C, Godley LA, Churpek JE, Pollyea DA, Krug U, Berdel WE, Klein H, Dugas M, Shiraishi Y, Chiba K, Tanaka H, Miyano S, Yoshida K, Ogawa S, Muller-Tidow C, and Maciejewski JP. Inherited and Somatic Defects in DDX41 in Myeloid Neoplasms. Cancer Cell 27, 658–70 (2015).
  • Pabst C, Krosl J, Fares I, Boucher G, Ruel R, Marinier A, Lemieux S, Hebert J, Sauvageau G. Identification of small molecules that support human leukemia stem cell activity ex vivo. Nat Meth 11, 436–442 (2014).
  • Lehnertz B, Pabst C, Su L, Miller M, Liu F, Yi L, Zhang R, Krosl J, Yung E, Kirschner J, Rosten P, Underhill TM, Jin J, Hebert J, Sauvageau G, Humphries K, Rossi F. The methyltransferase G9a regulates HoxA9-dependent transcription in AML. Genes & Development 28, 317–327 (2014)
  • Bordeleau M, Chagraoui J, Aucagne R, Girard S, Mayotte N, Bonneil E, Thibault P, Pabst C, Bergeron A, Barabé F, Hébert J, Sauvageau M, Boutonnet C, Meloche S, Sauvageau G. UBAP2L is a novel BMI1-interacting protein essential for hematopoietic stem cell activity. Blood (2014). doi:10.1182
  • Pabst C, Schirutschke H, Ehninger G, Bornhauser M, Platzbecker U. The graft content of donor T cells expressing gamma delta TCR+ and CD4+foxp3+ predicts the risk of acute graft versus host disease after transplantation of allogeneic peripheral blood stem cells from unrelated donors. Clin. Cancer Res. 13, 2916–2922 (2007).

Komplette Liste unter: http://materiale-textkulturen.academia.edu/CarolinePabst