IL-2 differentially activates the human mast cell leukemia cell lines HMC-1.1 and HMC-1.2

Fink, Nicolas Heinrich; Müller-Newen, Gerhard; Huber, Michael

doi:44467

IL-2 differentially activates the human mast cell leukemia cell lines HMC-1.1 and HMC-1.2

Fink, Nicolas Heinrich^RWTH*

2025

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Nicolas Heinrich Fink

ImpressumAachen 2025

UmfangVIII, 65 Seiten : Illustrationen

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2025

Genehmigende Fakultät
Fak10

Hauptberichter/Gutachter
Huber, Michael (Thesis advisor)^RWTH* ; Müller-Newen, Gerhard (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2025-07-28

Online
URL: https://digitale-objekte.hbz-nrw.de/storage2/2025/09/23/file_58/10065040.pdf

Einrichtungen

Institut und Lehr- und Forschungsgebiet Biochemie und Molekulare Immunologie (513000-3 ; 924720)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 610

Kurzfassung
Die Systemische Mastozytose (SM) ist eine heterogene Mastzellerkrankung, die in 3 Subtypen untergliedert ist. Während Patienten mit einer indolenten SM hauptsächlich unter der Freisetzung von entzündungsfördernden Mediatoren leiden, ist die aggressive SM durch die Infiltration von Mastzellen in das Knochenmark und in Organe gekennzeichnet. Die aggressivste Form der SM ist die Mastzellleukämie, bei der Mastzellen im Blut akkumulieren. Dies ist mit einer sehr geringen Lebenserwartung von etwa drei Monaten nach der Diagnose verbunden. Die Mehrheit (ca. 90%) aller SM-Patienten ist positiv für eine Aktivierungsmutation in der Rezeptor-Tyrosin-Kinase KIT (KITD816V). Daneben ist die Expression von CD25 auf der Oberfläche von Mastzellen ein weiterer diagnostischer Marker für die SM. CD25 ist die α- Untereinheit des heterotrimeren Interleukin-2 (IL-2) -Rezeptors, bestehend aus den α- , β- und γ-Ketten. Die Rolle von CD25 in Mastzellen von SM-Patienten ist noch nicht ausreichend verstanden, insbesondere fehlt ein geeignetes Modellsystem. In der vorliegenden Arbeit wurde die Expression von CD25 sowie seine Beteiligung an IL-2 abhängigen Signalwegen in den Mastzellleukämie-Linien HMC-1.1 und HMC-1.2 untersucht. CD25 konnte durch FACS-Analysen ausschließlich an der Oberfläche von HMC-1.2-Zellen nachgewiesen werden. Ebenfalls konnte mittels RT-qPCR die mRNA-Expression der α-Kette nur in HMC-1.2-Zellen detektiert werden, während die β- und γ-Ketten in beiden Zelllinien präsent waren. Im Zuge des Nachweises der 3 Untereinheiten des IL-2-Rezeptors in HMC-1.2-Zellen wurde die IL-2 abhängige Aktivierung von Signalwegen mittels Western Blot und Immunodetektion untersucht. Die Stimulation von HMC-1.2-Zellen mit IL-2 verstärkte die Phosphorylierung des Janus-Kinase (JAK)-abhängigen Transkriptionsfaktors STAT5. Ebenfalls konnte eine IL-2-vermittelte Induktion der Expression der STAT5-Zielgene CISH und OSM nachgewiesen werden. Die IL-2-vermittelte STAT5-Phosphorylierung sowie die Aktivierung von STAT5-Zielgenen konnte mithilfe des JAK-Inhibitors Ruxolitinib unterbunden werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass HMC-1.2-Zellen sowohl den diagnostischen CD25-Marker exprimieren als auch die Aktivierung von IL-2-abhängigen Signalwegen in diesen Zellen möglich ist. Damit konnte erstmalig gezeigt werden, dass HMC-1.2-Zellen ein geeignetes Modellsystem für die Analyse von CD25-abhängigen Mechanismen sind. Dies trägt dazu bei, das Verständnis der Funktion des diagnostischen Markers CD25 in der Mastzellleukämie zu erweitern.

Systemic mastocytosis (SM) is a heterogeneous mast cell disease that is divided into 3 subtypes. While patients with an indolent SM mainly suffer from the release of proinflammatory mediators, the aggressive SM is characterized by mast cell infiltration into the bone marrow and organs. The most aggressive variant of SM is mast cell leukemia (MCL), characterized by the accumulation of mast cells in the bloodstream. This is associated with a very short life expectancy of around three months after diagnosis. The majority (about 90%) of all SM patients are positive for an activation mutation in the receptor tyrosine kinase KIT (KITD816V). In addition, the expression of CD25 on the surface of mast cells is another diagnostic marker for SM. CD25 constitutes the α subunit of the heterotrimeric interleukin-2 (IL-2)-receptor, which consists of one α- , β- and γ-chain. The role of CD25 in mast cells of SM-patients is not yet sufficiently understood, in particular a suitable model system is missing. In the present work, the expression of CD25 and its involvement in IL-2-dependent signaling pathways in the mast cell leukemia lines HMC-1.1 and HMC-1.2 were investigated. Using FACS analysis, CD25 could be detected on the surface of HMC-1.2 cells. The mRNA expression of the α-chain could only be detected in HMC-1.2 cells using RT-qPCR, while the β- and γ-chains were expressed in both HMC-1.1 and -1.2 cell lines. After confirming the expression of the three subunits of the IL-2 receptor in HMC-1.2 cells, the IL-2-dependent activation of signaling pathways was analysed using Western Blot and immunodetection techniques. Here, stimulation of HMC-1.2 cells with IL-2 increased the phosphorylation of the transcription factor STAT5, which is dependent on Janus kinase (JAK) activation. An IL-2-mediated expression of the STAT5 target genes CISH and OSM could also be detected. The IL-2-mediated STAT5 phosphorylation and the activation of STAT5 target genes could be suppressed using the JAK inhibitor Ruxolitinib. The results of this work show that HMC-1.2 cells express the diagnostic CD25-marker and that the activation of IL-2-dependent signaling pathways is functional in these cells. It could be shown for the first time that HMC-1.2 cells are a suitable model system for the analysis of CD25- dependent mechanisms. This will help to advance the understanding of the role of the diagnostic marker CD25 in mast cell leukemia.

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