Mutationen des Wachstumsfaktor-Rezeptors Flt3 bei Akuter Myeloischer Leukämie

Hintergrund und Fragestellung: Der Wachstumsfaktor-Rezeptor Flt3 vermittelt in Vorläuferzellen der Hämatopoese Proliferation und Überleben. Bei 30 % der Patienten mit Akuter Myeloischer Leukämie (AML) wurden somatische Mutationen von Flt3 identifiziert, die mit einer schlechten Prognose verbunden sind. In-vitro- und Tierversuchsdaten zeigen, dass diese Mutationen an der leukämischen Transformation beteiligt sind. Für die Entwicklung molekular definierter antileukämischer Therapiestrategien ist eine genaue Evaluation der molekularen Mechanismen der leukämischen Transformation notwendig.

Methoden: Die mRNA mutierter Flt3-Rezeptoren von zwei Patienten mit AML wurde isoliert und in einer Modell-Zelllinie exprimiert (32D). Diese Zellen wurden unter verschiedenen Bedingungen auf ihr Überleben, ihre Wachstumsfaktor-abhängige Proliferation, sowie auf den Aktivierungszustand von Signalmediatoren und auf die Expression ihrer Zielgene untersucht. Zudem wurden die Auswirkungen einer Inhibition von Ras, MAP-Kinasen und der PI3-Kinase analysiert.

Ergebnisse: Die Expression von Flt3-Mutationen (Flt3-ITD) führte zu faktorunabhängiger Proliferation und Überleben der myeloischen Vorläuferzelllinie 32D. Dabei wurden neben Ras- und PI3-Kinase-abhängigen Signalen auch die Proteine STAT5 und STAT3 aktiviert. Die Aktivierung von STAT-Proteinen führte zur Induktion bekannter STAT-Zielgene, wie SOCS2, SOCS3 und CIS. Inhibition von Ras durch ein dominant-negatives Ras-Konstrukt sowie von MAP-Kinasen durch einen chemischen Inhibitor führte zur Aufhebung einiger, jedoch nicht aller biologischer Effekte von Flt3-ITD. Hingegen führte die Inhibition der PI3-Kinase-Aktivität zur Aufhebung der mutationsvermittelten Wachstumsfaktorunabhängigkeit von 32D-Zellen.

Folgerung: Die Hemmung Ras-abhängiger Signalwege ist nicht ausreichend, um die Auswirkungen von Flt3-Mutationen in myeloischen Zellen aufzuheben. Der therapeutische Einsatz von Farnesyltransferase-Hemmern, deren wesentliche Wirkung durch die Inhibition Ras-abhängiger Signale erfolgt, ist daher möglicherweise nicht dazu geeignet, Flt3-abhängige Erkrankungen zu behandeln.

Background and objective: The tyrosine kinase receptor Flt3 mediates important functions in early hematopoietic progenitors. Recently mutations of a growth factor receptor have been identified in about 30 % of patients with acute myeloid leukemia (AML). These mutations are associated with a poor prognosis. In-vitro and animal data show their involvement in leukemic transformation. Experiments analyzing the effects of these mutations on signal transduction and gene expression patterns of myeloid cells allow for the classification of this receptor as an oncogene. Furthermore, they help to define the receptor and its signaling intermediates as therapeutic targets.

Methods: In order to analyze the signaling properties of mutated FLT3 receptors, we isolated the receptor mRNA from two patients with AML. Wild-type and mutant Flt3 isoforms were expressed in 32D cells that were subsequently analyzed for proliferation, survival, activation of signaling intermediates and gene expression levels. Also, the effects of of Ras-, MAP-Kinase and PI3-Kinase inhibition were analyzed.

Results: The expression of mutated Flt3 (Flt3-ITD) induced factor-independent proliferation and survival in the myeloid progenitor cell line 32D. Flt3-ITD activated Ras- and PI3-kinase-dependent signaling pathways, as well as STAT5 and STAT3. Activation of STAT proteins was followed by the induction of known STAT target genes like SOCS2, SOCS3 and CIS. Inhibition of Ras-dependent signal transduction by a dominant negative Ras construct inhibited some, but not all biological effects of Flt3-ITD. Similar results were obtained by chemical inhibition of the MAP kinases. In contrast, inhibition of PI3 kinase activity inhibited growth factor-independent growth and apoptosis resistance of 32D cells.

Conclusions: Inhibition of Ras-dependent signaling pathways is not sufficient to abrogate the functional consequences of Flt3-mutations in myeloid cells. Therefore, therapeutic intervention by Ras-Inhibitors may not be sufficient to treat Flt3-driven disease.

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1 Die hier gezeigten Arbeiten waren Gegenstand der Medizinischen Promotionsarbeit von Frau Claudia Steur. Gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (Se 600/2-4; Mu 1328/2-1) und vom IZKF Münster (H4).