Themenkreis 3

Für das Verständnis der Entstehung bzw. der Progression von Tumoren ist es notwendig die verursachenden Mutationen bzw. Rearrangements zu identifizieren und deren Entstehungsmechanismen aufzuklären. Deswegen ist eines unserer Ziele chromosomale Bruchpunktregionen, welche als Verursacher von Krebs-Erkrankungen identifiziert worden waren, in ihrer molekularen Wirkungsweise zu beschreiben. Unser besonderes Interesse richtet sich auf „Breakpoint Cluster Regions (BCR)“, welche ursächlich an der Krebsentstehung nach Chemotherapie beteiligt sind. Durch Krebstherapien verursachte sekundäre Leukämien zeichnen sich häufig durch eine aggressive Entwicklung, Resistenzverhalten gegenüber erneuter Chemotherapie und eine schlechte Prognose aus. So scheint die Ursache für die frequenten Translokationen und Deletionen im MLL/ALL-1-Gen, welche als Antwort auf Antimetaboliten, Topoisomerase- und Mikrotubuli-Inhibitoren akute myeloblastische Leukämien (AML) hervorrufen, das gehäufte Auftreten von Chromosomenbrüchen innerhalb der BCR auf Chromosom 11q23 zu sein. Die MLL-BCR wurde in die im Labor etablierten quantitativen Testsysteme für DNA-Austausch-Prozesse integriert, parallel zu entsprechenden Abschnitten der TAL1- und RBTN2-Gene mit ursächlicher Beteiligung an T-Zell akuten lymphoblastischen Leukämien (T-ALL), bzw. des RARa-Gens, welches bei der Mehrheit der Patienten mit akuter Promyelozytenleukämie (APL) an Rearrangements beteiligt ist. Für die RARa-BCR beobachteten wir Instabilität nach Behandlung mit Camptothecin und identifizierten Topoisomerase I als destabilisierenden Faktor. An der MLL-BCR wurde Zunahme der genetischen Rearrangements als Antwort auf Behandlung mit verschiedensten Chemotherapeutika beobachtet. Dies demonstrierte die Anwendbarkeit des Fluoreszenz basierten Tests als Modellsystem für Therapie induzierte Rearrangements an chromosomalen Bruchpunktregionen.

Unsere Modellsystem erlaubt es nun erstmalig DSB-Reparatur-Aktivitäten von Todes-Prozessen zu trennen, so dass mechanistische Verknüpfungen identifiziert werden können. Im Zentrum dieses Projektes steht nun die Frage, über welche Signalwege die Aktivierung der Apoptose bei gleichzeitig unvollständiger Eliminierung der Zellen mutagene Chromosomen-Rearrangements an der MLL-BCR und damit Krebs auslöst. Um diese Frage zu beantworten, beabsichtigen wir Apoptose und rekombinative DNA-Reparatur unter Berücksichtigung des Behandlungsschemas und des Status relevanter Faktoren zu analysieren. Die Ergebnisse aus diesem Projekt sollen dazu dienen Krebstherapeutika in Bezug auf ihre Wirkung bei der Tumorzell-Eliminierung durch Apoptose im Vergleich zum sekundären Leukämie-Risiko aufgrund aberranter Genom-Rearrangements einzustufen. Die unter Berücksichtigung endogener und exogener Risiko-Faktoren gewonnenen Informationen sollen einen Beitrag auf dem Weg zur Entwicklung individualisierter Chemotherapie-Protokolle leisten.