Selektive Reduktion immaturer leukämischer Vorläuferzellen -am Modell der AML Zell-Linie KG-1a-

Abstract

Seit einigen Jahren hält sich die These, dass der akuten myeloische Leukämie (AML) eine maligne Transformation der hämatopoetischen Stammzellen zugrunde liegt. Diese transformierten Stammzellen (leukämische Stammzellen - LSC) stellen den Ursprung der bisher im Behandlungsfokus stehenden leukämischen Blasten dar. Man geht davon aus, dass die LSC den Ursprung der AML darstellen. Durch ihre stammzellspezifischen Eigenschaften unterhalten sie die Entwicklung von Blasten und sorgen für Rezidive nach ausschließlich blastenreduzierender Chemotherapie.

Die Fragestellung dieser Arbeit ist die mögliche Reduktion von leukämischen Stammzellen durch Valproat (VPA), TDZD-8 und Temsirolimus. Mit Hilfe der Hoechst 33342 Färbung wurden die leukämischen Stammzellen identifiziert und ihre Entwicklung während des Experiments dokumentiert.

Effekte von Valproat auf putative leukämische Stammzellen

VPA wirkt als Histondeacetylaseinhibitor. Die aufgehobene Regulation der Histondeacetylierung steht im Verdacht Teil der Krankheitsentstehung der AML zu sein. Es wurde festgestellt, dass sich die Zellen unter VPA zwar kontinuierlich entwickeln, es allerdings zu einer Wachstumseinschränkung kommt. Unter Berücksichtigung der Entwicklung des Zellzyklus wird deutlich, dass VPA einen Zellzyklusarrest induziert. Es ist bekannt, dass VPA über die Induktion von p21 die zellzyklussteuernden Cyclin-dependent kinases hemmt, wodurch es zu einem Zellzyklusarrest kommt. Feststellen kann man allerdings, dass sich in der vorliegenden Studie kein hemmender Effekt von VPA auf die LSC Fraktion der KG-1a Zelllinie zeigt. VPA nimmt durch den alleinigen entwicklungshemmenden Effekt bei ausbleibender reduktiver Wirkung auf putative LSC nach den Ergebnissen dieser Studie nicht die Stellung eines geeigneten Medikamentes für die Behandlung der LSCs der AML ein.

Effekte von TDZD-8 auf putative leukämische Stammzellen

Leukämische Zellen nutzen den GSK3β/galectin3 Mechanismus um dem apoptotischen Stimulus zu entkommen. TDZD-8 ist ein Inhibitor der GSK3β. Bei der Betrachtung der Zellentwicklung unter TDZD-8 zeigte sich eine Einschränkung des Wachstums. Bei Analyse der Ergebnisse legt die vorliegende Studie nahe, dass es sich um eine Hemmung der Proliferation handelt. Die Entwicklung über 72 Stunden lässt den Eintritt in einen Zellzyklusarrest vermuten. Durch die Hemmung der GSK3 kommt es zu einer Aktivierung von p27kip1, was zu einem Zellzyklusarrest führt. Eine gleichzeitige Hemmung der FLT3 führt zur Inhibierung vieler wichtiger proliferativer Signalwege. Dennoch konnte gezeigt werden, dass in der vorliegenden Studie kein signifikanter Einfluss von TDZD-8 auf die LSC der KG-1a Zelllinie gemessen werden konnte. Multiple Wirkorte der GSK3β werden in nachfolgenden Experimenten noch weiter differenziert werden müssen um die Auswirkungen von TDZD-8 im Ganzen zu verstehen.

Effekte von Temsirolimus auf putative leukämische Stammzellen

Bei der AML kommt es häufig zu einer Überaktivierung des mTor Signalweges. Dadurch entziehen sich die neoplastischen Zellen der Apoptose und steigern ihre Proliferation. Der mTor Inhibitor Temsirolimus zeigt eine Reduktion der absoluten Zellzahl im Verlauf der Versuchstage. Es konnte ein Zellzyklusarrest in G0/G1 festgestellt werden. Dieser Effekt geht auf die Dephosphorylierung von p70S6K und 4EBP1, sowie die Aktivierung von p27kip1 zurück. Bei der Betrachtung der LSC zeigte sich ein relativer Anstieg der Population nach 72 Stunden. Man kann annehmen, dass dieser Effekt auf Grund der herabgesetzten Sensitivität unreifer Vorläuferzellen auf äußerliche Einflüsse entsteht. Ursächlich hierfür sind erhöhte Resistenzmechanismen, die auch schon HSCs ermöglichen dem Einfluss von Medikamenten zu entkommen. Nach Analyse der Ergebnisse der Behandlungsversuche mit Temsirolimus stehen die Reduktion der absoluten Zellzahl, sowie die deutliche Induktion eines Zellzyklusarrests im Vordergrund.

Die erhobenen Ergebnisse werden in die Arbeit der AG Ebinger eingehen. Die Erkenntnisse und die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit, im Besonderen von Temsirolimus, sind beachtlich im Hinblick auf die Durchführung einer Versuchsreihe mit einem in vivo Leukämiemodell. Abschließend kann nach ausführlichem Studium der Thematik gesagt werden, dass die Diskussion um den Phänotyp und den Nachweis der LSCs noch mehr Klarheit braucht um Versuche auf dem Gebiet der Reduktion von Stammzellen zu validieren.