Mechanismen der BCR/ABL-unabhängigen Resistenz gegenüber Imatinib und Nilotinib in der chronisch myeloischen Leukämie

Kähler, Meike

Durch die Entdeckung von Tyrosinkinaseinhibitoren (TKI) wurde die chronisch myeloische Leukämie (CML) von einer Neoplasie mit schlechter Prognose und hoher Mortalität zu der Modellerkrankung einer erfolgreichen gezielten onkologischen Therapie. Dennoch stellen Resistenzen ein Problem bei der Behandlung mit TKIs dar. Ziel dieser Arbeit war es, BCR/ABL-unabhängige Mechanismen der Imatinib (IM)- und Nilotinib-Resistenz zu untersuchen. In der Analyse der Rolle des Arzneistofftransporters ABCG2 sowie dessen posttranskriptioneller Regulation zeigte sich, dass die ABCG2-Expression und Funktion durch microRNA-212 negativ beeinflusst wird und deren Inhibition mit einer verminderten IM-Sensitivität einhergeht. Diese Ergebnisse unterstützten die Hypothese, dass die miR-212/ABCG2-Achse zur Entwicklung der IM-Resistenz beiträgt. Daneben wurde ein Knockout der RNA-bindenden Proteine ZFP36L1 und ZFP36L2 mittels CRISPR/Cas9-Genomeditierung durchgeführt. Dabei wiesen ZFP36L1-defiziente Zellen sowie Zellen des Doppel-Knockout eine verminderte Apoptose und Proliferation unter IM-Behandlung auf. Zusätzlich wurden transkriptionelle, epigenetische und genetische Veränderungen in der IM- und Nilotinib-Resistenz analysiert. Dabei zeigten sich große Unterschiede in den IM-Konzentrationen. Genetische Aberrationen deuteten auf eine klonale Evolution, einen Verlust der genetischen Heterogenität sowie epigenetische Analysen auf eine Adaption der Methylierung in der IM-Resistenz hin. In der Nilotinib-Resistenz konnte eine differentielle Expression von DNA-modifizierenden Proteinen beobachtet werden. Der Einfluss der Methylierung schien nur distinkte Gene zu betreffen. Im Vergleich der TKIs wiesen beide Resistenzen Gemeinsamkeiten auf, folgten jedoch weitgehend unterschiedlichen Mechanismen. Mit diesen Analysen konnten Einblicke in die Mechanismen der BCR/ABL-unabhängigen Resistenz gegenüber TKIs gewonnen werden, die zu einem besseren Verständnis beitragen und neue therapeutische Ansätze ermöglichen.

Since the development of tyrosine kinase inhibitors (TKI) in treatment of chronic myeloid leukemia (CML), this neoplasm emerged from poor prognosis and high mortality to a role model of successful targeted therapy in oncology. Nevertheless, therapy resistances are a major problem in treatment with TKIs. The aim of this study was to get insights into BCR/ABL-independent mechanism of imatinib (IM)- and nilotinib-resistance. Regarding the role of the drug transporter ABCG2 and its potential posttranscriptional regulation, inhibition of ABCG2-regulating miR-212 through anti-miR led to an increase of cell viability under IM-treatment indicating an impact of this miR on imatinib-susceptibility. Overall, this miR-212/ABCG2-axis might contribute to the development of IM-resistance. Next, using a CRISPR/Cas9-derived knockout model of the RNA-binding proteins ZFP36L1 and ZFP36L2, an influence of especially ZFP36L1 in IM-resistance was observed. Cells lacking ZFP36L1, as well as double knockout cells had reduced apoptosis and proliferation rates during exposure with IM. Third, global transcriptional, epigenetic and genetic adaptions in IM- and nilotinib-resistance were analyzed. Regarding gene expression, major differences between the analyzed IM-concentrations were observed. Furthermore, genetic aberrations indicated clonal evolution and loss of genetic heterogeneity as well as epigenetic analyses adaption of methylation in IM-resistance. In nilotinib-resistance transcriptional changes of DNA modifying proteins was seen. Minor differential methylation was observed, which seems to be related to distinct genes. Comparing both TKI-resistances, some similarities were observed, however these data indicated differential mechanisms of each TKI. With these data, insights into the mechanisms underlying BCR/ABL-independent TKI-resistances were obtained. These could be helpful for a better understanding of CML-resistances and development of new therapy regimen.

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Kähler, Meike: Mechanismen der BCR/ABL-unabhängigen Resistenz gegenüber Imatinib und Nilotinib in der chronisch myeloischen Leukämie.

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