Zur epigenetischen Inaktivierung der Wnt-Antagonisten SFRP-1, -2, -4 und -5 bei der Akuten Myeloischen Leukämie

Schmid, Julia; Osieka, Rainhardt

doi:910018600

Zur epigenetischen Inaktivierung der Wnt-Antagonisten SFRP-1, -2, -4 und -5 bei der Akuten Myeloischen Leukämie = Epigenetic gene silencing of secreted frizzled-related proteins (SFRPs) in acute myeloid leukaemia

Schmid, Julia

2010

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Julia Schmid

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2010

Umfang82 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2010

Genehmigende Fakultät
Fak10

Hauptberichter/Gutachter
Osieka, Rainhardt (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2010-02-18

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-31765
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/51605/files/Schmid_Julia.pdf

Einrichtungen

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

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Epigenetik (Genormte SW) ; Wnt-Proteine (Genormte SW) ; Akute myeloische Leukämie (Genormte SW) ; Methylierung (Genormte SW) ; Medizin (frei) ; SFRP (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 610

Kurzfassung
Epigenetische Veränderungen sind an der Entstehung maligner Tumoren und hämatopoetischer Neoplasien beteiligt. DNA-Methylierung von Promotorregionen ist ein epigenetischer Mechanismus, der zur transkriptionellen Inaktivierung von Genen führt. Die Promotormethylierung der SFRP-Tumorsuppressorgene führt zu deren Inaktivierung. Da die SFRPs den Wnt-Signalweg antagonisieren, hat ihre Inaktivierung eine Steigerung der Wnt-Aktivität zur Folge. Der Wnt-Signalweg ist eine wichtige regulatorische Einheit für die hämatopoetische Stammzellentwicklung, wodurch Fehlsteuerungen in der Hämatopoese in direktem Zusammenhang mit der Entstehung von Leukämien stehen. Im Rahmen der Untersuchungen, die dieser Arbeit zu Grunde liegen, wurden wichtige Erkenntnisse zur Rolle der SFRP-Hypermethylierung in der Pathogenese der AML gewonnen. Es konnte gezeigt werden, dass die SFRP-Methylierung bei AML-Zellen zu einer verminderten SFRP-Expression führt. Bei der Analyse von SFRP-Promotormethylierung bei 100 AML-Patienten ergab sich eine Methylierungsrate von 29% für SFRP-1, 19% für SFRP-2, 0% für SFRP-4 und 9% für SFRP-5. 36% der untersuchten Patientenproben zeigten eine Methylierung für mindestens eines der SFRPs. Bei der Betrachtung der klinischen und zytogenetischen Parameter fand sich eine Korrelation zwischen SFRP-Methylierung und den CBF-Leukämien. SFRP-Methylierung ließ sich häufiger bei Patienten mit der t(8;21) oder der inv16 nachweisen als bei Patienten mit einer anderen Zytogenetik. Dieser Zusammenhang liefert einen Hinweis für die Wechselwirkungen zwischen epigenetischen und genetischen Veränderungen in der Leukämogenese. Außerdem zeigte sich innerhalb der Gruppe der CBF-Leukämien eine Korrelation zwischen SFRP-2-Methylierung und Überleben. In der Gruppe der CBF-Leukämien wiesen Patienten mit einer SFRP-2-Methylierung ein signifikant reduziertes Gesamtüberleben gegenüber den Patienten ohne SFRP-2-Methylierung auf. Auf Grund dieser Ergebnisse stellt die SFRP-Methylierung nicht nur ein therapeutisches Ziel für den Einsatz demethylierender Substanzen in der AML-Therapie dar, sondern sollte in einem nächsten Schritt auf ihr Potenzial als prognostischer Biomarker in größeren Patientenkohorten untersucht werden.

Acute myeloid leukaemia (AML) originates in the transformation of hematopoietic stem cells, leading to clonal proliferation of immature progenitor cells and severe multilineage bone marrow suppression. In addition to numerous genetic aberrations in AML, it has become evident that epigenetic alterations play a significant role in the pathogenesis of AML. Silencing of tumor suppressor gene expression by aberrant CpG methylation in promoter regions is an established epigenetic principle in carcinogenesis. The Wnt signaling pathway plays a key role in cell proliferation as well as differentiation and has been shown to be important for normal hematopoiesis. The family of secreted Frizzled-related proteins (SFRPs), functioning as Wnt signaling antagonists, has been found to be downregulated by promoter hypermethylation in acute lymphoblastic leukaemia (ALL) and solid tumors. Data suggest a correlation between epigenetic silencing of SFRPs and poor prognosis in ALL. To demonstrate the relevance of SFRP downregulation in AML, we examined the promoter-associated methylation status of CpG islands of SFRP-1,-2,-4 and -5 in the AML cell lines KG1a and HL60 and the Burkitt’s lymphoma cell line Raji by methylation-specific polymerase chain reaction (MSP). Promoter hypermethylation was found for all four SFRP genes in HL60 and Raji and for SFRP-1,-2 and -5 in KG1a. Transcriptional gene silencing as a consequence of SFRP hypermethylation was confirmed by real-time reverse transcriptase quantitative polymerase chain reaction (RT-PCR) for SFRP-1 and SFRP-2 in both AML cell lines. Treatment of KG1a and HL60 with the demethylating agent 5-aza-2’deoxycytidine led to a reexpression of SFRP-1 and SFRP-2 in real-time RT-PCR analysis. By MSP, we analyzed the methylation status of SFRP-1,-2,-4 and -5 in 97 specimens obtained from AML patients at diagnosis. The frequencies of aberrant methylation among the primary patient samples were 28,9% (28/97) for SFRP-1, 18,6% (18/97) for SFRP-2, 0% (0/97) for SFRP-4 and 8,2% (8/97) for SFRP-5. Among AML cases with a favourable karyotype, hypermethylation of SFRP genes was restricted to patients with core binding factor (CBF) leukaemia and aberrant methylation of the SFRP-2 promoter was an adverse risk factor for survival in CBF leukaemia. Our results indicate that hypermethylation of the SFRP promoter region is a frequent epigenetic event in AML, with the potential to cause aberrant Wnt signaling. The role of SFRP promoter hypermethylation as a prognostic biomarker in AML needs to be further assessed in large prospective trials.

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