Zur Rolle der aberranten DNA-Hypermethylierung des Tumorsuppressorgens Inter-alpha-Trypsin-Inhibitor heavy chain 5 (ITIH5) bei akuter myeloischer Leukämie

Oing, Christoph; Galm, Oliver

doi:999910294250

Zur Rolle der aberranten DNA-Hypermethylierung des Tumorsuppressorgens Inter-alpha-Trypsin-Inhibitor heavy chain 5 (ITIH5) bei akuter myeloischer Leukämie = Aberrant DNA hypermethylation of the Inter-alpha-trypsin inhibitor heavy chain 5 (ITIH5) tumor suppressor gene in acute myeloid leukemia

Oing, Christoph

2012 & 2013

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Christoph Oing

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2012

UmfangXV, 70 S. : graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2012

Prüfungsjahr: 2012. - Publikationsjahr: 2013

Genehmigende Fakultät
Fak10

Hauptberichter/Gutachter
Galm, Oliver (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2012-09-13

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-43966
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/209263/files/4396.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl für Innere Medizin (mit dem Schwerpunkt Onkologie und Hämatologie) (531040-2)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Epigenetik (Genormte SW) ; Akute myeloische Leukämie (Genormte SW) ; Tumorsuppressor-Gen (Genormte SW) ; Medizin (frei) ; AML (frei) ; ITIH5 (frei) ; DNA-Hypermethylierung (frei) ; epigenetics (frei) ; DNA hypermethylation (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 610

Kurzfassung
Die Akute myeloische Leukämie (AML) ist eine klonale Ausreifungsstörung gekennzeichnet durch eine unkontrollierte Proliferation von Vorläufern der myeloischen Zellreihe. Zugrunde liegende genetische Veränderungen bei AML umfassen chromosomale Translokationen mit Einfluss auf Transkriptionsfaktoren sowie aktivierende Punktmutationen in Schlüsselgenen verschiedener Signaltransduktionskaskaden. Eine DNA-Hypermethylierung von CpG-Inseln innerhalb von Gen-Promotorregionen zusammen mit diversen Histonmodifikationen hemmt die transkriptionale Aktivität und ist neben den bekannten genetischen Aberrationen ein bedeutender Mechanismus der veränderten Genexpression in der Malignomentstehung. Inter-alpha-Trypsin Inhibitoren sind Serumproteasen, bestehend aus einer Leichtkette, dem sog. Bikunin, und zwei jeweils homologen Schwerketten (ITIHs), welche die extrazelluläre Matrix (ECM) stabilisieren. Das putative Tumorsuppressorgen ITIH5 ist das jüngste Mitglied der ITIH-Familie. Die ITIH5-Expression ist beim Mammakarzinom durch DNA-Hypermethylierung gehemmt und in diesem Fall mit einer negativen Auswirkung auf das Gesamtüberleben assoziiert. In der vorliegenden Arbeit wurde der Methylierungsstatus der ITIH5-Promotorregion mittels methylierungsspezifischer PCR an AML-Zelllinien und primären Patientenproben untersucht. Die MSP zeigte eine Hypermethylierung der Zelllinien KG1a und HL60, welche sich durch Behandlung der Zellen mit dem demethylierenden Agenz 5-Aza-2’-Deoxycytidin partiell aufheben ließ. Die anschließende Analyse von insg. 104 Patientenproben einer neu diagnostizierten AML zeigte in 14,4% (15/104) der Proben einen positiven ITIH5-Methylierungsstatus. Die statistische Auswertung erbrachte keine signifikante Korrelation zwischen Methylierungsstatus und klinisch prognostischen Parametern wie Zytogenetik, FAB-Subtyp, Alter, Geschlecht, peripheren Blutzellzahlen, Laktatdehydrogenase oder dem Gesamtüberleben (p=0,08). Trotzdem deutet die Gesamtüberlebenskurve auf einen Überlebensvorteil bei positivem Methylierungsstatus hin. Zusammenfassend ist die ITIH5-Promotorhypermethylierung eine neue epigenetische Aberration bei AML, die möglicherweise Einfluss auf eine gestörte Interaktion zwischen leukämischem Blasrten und der ECM hat und so zur Leukämogenese beitragen könnte. Allerdings erscheint der ITIH5-Methylierungsstatus nicht als unabhängiger prognostischer Faktor bei AML, wie es kürzlich für Mammakarzinome beschrieben wurde.

Acute myeloid leukemia (AML) is a clonal disorder resulting from uncontrolled proliferation of hematopoietic stem cells. Important genetic findings in AML comprise chromosomal translocations involving different transcription factors and activating point mutations in multiple signal transduction pathways. Hypermethylation of CpG islands within gene promoter regions in collaboration with deacetylation and other histone modifications is associated with transcriptional inactivation and represents, in addition to genetic aberrations, an important mechanism of gene silencing in human cancers. Inter-α-trypsin inhibitors are serum proteases consisting of one light chain, bikunin, and two homologous heavy chains (ITIHs), which stabilize the extracellular matrix (ECM). The putative tumor suppressor gene ITIH5 is the most recent member of the ITIH family and has been reported to be downregulated by DNA hypermethylation in breast cancer. In this study, we determined the methylation status of the promoter-associated CpG island of ITIH5 in both AML cell lines and primary AML patient samples. Methylation specific polymerase chain reaction analysis revealed that the ITIH5 promoter region was hypermethylated in the AML cell lines HL60 and KG-1a. Treatment of cell lines that carry a hypermethylated ITIH5 gene with the demethylating agent 5-aza-2’-deoxycytidine resulted in partial promoter demethylation. We then analyzed the ITIH5 methylation status in primary mononuclear cells obtained from 104 patients with newly diagnosed AML. The frequency of aberrant methylation among the primary patient samples was 14.4% (15 of 104). Among clinical prognostic parameters, we found no significant correlation between hypermethylation of ITIH5 and cytogenetics, elevated serum levels of lactate dehydrogenase, French–American–British subtype, gender, age, peripheral blood cell counts, and overall survival (p=0.08). Since there was a trend toward an association between increased WBC and ITIH5 promoter hypermethylation (p=0.24), we hypothesize that epigenetic dysregulation of ITIH5 may result in an impaired interaction between the leukemic clone and its’ surrounding ECM in the bone marrow. Additionally, the OS curve implies a slight, but not statistically significant advantage for patients who carry a hypermethylated ITIH5 promoter. Concluding, ITIH5 promoter hypermethylation is a novel epigenetic event in AML that may contribute to leukemogenesis by interfering with the interaction between the ECM and the leukemic clone. Though ITIH5 promoter hypermethylation does not appear to be an independent prognostic factor in AML, as it was recently demonstrated in breast cancer.

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