Charakterisierung der molekularen und zellulären Mechanismen in der Entwicklung einer murinen T-Zell-Leukämie

Abstract

Maligne Neoplasien des blutbildenden Systems stellen, trotz großer Fortschritte in deren Behandlung, weiterhin lebensbedrohliche Erkrankungen dar. Die T-Zell Leukämien bilden auf Grund ihrer Seltenheit eine besondere Herausforderung. In der malignen Transformation von T-Zellen spielt die Abwandlung physiologischer Proliferationsreize eine entscheidende Rolle. Zudem spielt in der Onkogenese die Interaktion von Tumorzellen mit der Mikroumgebung eine Rolle. In dieser Arbeit konnten diese Mechanismen anhand einer spontan entstehenden T-Zell Leukämie in der Eµ Tcl1/BCRHEL Maus untersucht und erweitert werden. Die doppelt-transgene Eµ Tcl1/BCRHEL Maus wurde gezüchtet, um eine Antigen-induzierte Aktivierung und Proliferation von malignen B-Zellen zu untersuchen. Überraschenderweise entwickelten sich auch in Anwesenheit des HEL-Antigens keine BCRHEL positiven B-Zellen. Stattdessen entwickelte sich häufig eine T-Zell Leukämie. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass es sich bei der T-Zell Leukämie der Eµ Tcl1/BCRHEL Maus um eine unreife, monoklonale T-Zell Neoplasie mit CD4/CD8 doppelt positivem Phänotyp handelt. Die Malignität konnte in adoptiven Tumor-Zelltransferversuchen nachgewiesen werden, in denen sich eine Migration und Expansion der T-Leukämiezellen in Milz, Lymphknoten und im Thymus nachweisen ließen. Weiterhin legte der Nachweis typischer Oberflächenmarker von Thymus-T-Zellen einen Ursprung der T-Leukämiezellen im Thymus nahe. Mittels PCR-Array Untersuchungen konnte eine Dysregulation des Notch-Signalweges festgestellt werden. Dies stellt einen wichtigen onkogenen Stimulus im Rahmen einer gestörten thymischen T-Zell Entwicklung dar. Als weiterer onkogener Stimulus konnte die Expression des transgenen humanen Tcl1-Gens in allen T-Zellen der Eµ Tcl1/BCRHEL Maus nachgewiesen werden. In adoptiven Zelltransferversuchen konnte zudem eine Ko- Lokalisation der T-Leukämiezellen mit dendritischen Zellen an der T:B Zonen Grenze von SLOs demonstriert werden. Der Immunphänotyp der EµTcl/BCRHEL Maus sowie der Krankheitsverlauf und die beteiligten Onkogene zeigen deutliche Parallelen zur humanen T-ALL. Zudem lässt die nachgewiesene Kolokalisation mit dendritischen Zellen in sekundär lymphatischen Organen eine wachstumsfördernde Interaktion mit der Mikroumgebung vermuten. Die T-ALL Zellen der EµTcl/BCRHEL Maus könnten für weitere Untersuchungen zur Aufklärung der onkogenetischen Mechanismen einer T-ALL, insbesondere der Rolle von Notch, verwendet werden. Zudem könnten sie zur weiteren Untersuchung der reziproken Interaktion von Tumorzellen mit Stromazellen genutzt werden.

Despite great advances in the therapy of lymphatic neoplasms, these diseases still remain incurable. Because of their rarity T-cell neoplasms represent a particular challenge. The deregulation of proliferative signals is a main driver in the malignant transformation of T-cells. In addition, the interaction between malignant T-cells and their microenvironment plays a role in oncogenesis. The aim of this project was to advance the understanding of these mechanisms by characterizing a spontaneously occurring T-cell leukemia in the transgenic Eµ Tcl1/BCRHEL leukemia mouse model. The double-transgenic Eµ Tcl1/BCRHEL mouse strain was generated to analyze antigen-dependent activation and proliferation of malignant B-cells. However, with or without HEL-antigen stimulation, Eµ Tcl1/BCRHEL mice did not develop BCRHEL-positive B-cell leukemia. Instead, an enhanced frequency of T-cell leukemia development was observed. Further analysis revealed the immature CD4/8 positive phenotype of this monoclonal T-cell leukemia. The malignancy of this T-cell leukemia was proved using adoptive tumor cell transfer experiments. These experiments showed the migration and expansion of malignant T-cells in the spleen, lymph nodes and thymus. Leukemic T-cells were positive for several characteristic surface markers of thymic T-cells, pointing towards an origin of these cells in the thymus. PCR-Array experiments showed a deregulation of the notch- pathway. This constitutes a major oncogenic stimulus during the course of thymic T-cell development. As a second oncogenic stimulus transgene human-tcl1 was found expressed in all Eµ Tcl1/BCRHEL T-cells. Additionally, adoptive leukemia T-cell transfer showed the co-localization of leukemic T-cells with dendritic cells at the T:B cell zone border in secondary lymphatic organs. Features such as the immunophenotype of the leukemia T-cells, the T-cell leukemia disease progression and the characterized oncogenic stimuli show similarities to human T-ALL. Furthermore, the colocalization of leukemic T-cells with dendritic cells may support their growth and survival. This T-cell leukemia mouse model might be useful to further investigate oncogenetic mechanisms in T-cell leukemia, especially the role of notch signaling. Moreover, this model could be used to investigate the reciprocal interaction between leukemic T-cells and their stromal microenvironment.