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Effects of DNA Methyltransferase- and Histone Deacetylase Inhibitors on ALK Positive Anaplastic Large Cell Lymphoma

Aleksandra Klisaroska

Art der Arbeit

Masterarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Zentrum für Molekulare Biologie

Betreuer*in

Gerda Egger

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DOI

10.25365/thesis.15090

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-29964.31902.974962-8

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Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Epigenetische Modifikationen sind vererbbar und können Genexpressionmuster bei verschiedenen Krebszelllinien verändern. Diese Veränderungen beinhalten Prozesse wie DNA Methylierung, Histonmodifikationen oder RNA-abhängige Mechanismen. Die Behandlung von solchen reversiblen Modifikationen könnte eine effektive Therapie in malignen Tumoren darstellen. Das Großzellige-anaplastische Lymphom (ALCL) zählt zu den nicht Hodgkin T–Zell Lymphomen. Die chromosomale Translokation (t 2;5) generiert das onkogene Fusionsprotein NPM-ALK und ist in 80% aller ALCL-betroffenen Personen vorhanden. Dieses Fusionsprotein kontrolliert verschiedene Signaltransduktionswege wie JAK/STAT, PI3K und MAPK und spielt eine wichtige Rolle bei der Kontrolle von Zellproliferation und Überleben. Die Entwicklung neuer, zukünftiger Therapien für die Behandlung von ALCL und die Forschung im Bereich der epigenetischen Arzneimittel waren die Ziele unserer Arbeit. Im Zuge unserer Forschung testeten wir die zwei erfolgversprechenden Arzneimittel, 5-Aza-2-deoxycytidine (Aza), ein DNA-Methyltransferase Inhibitor, und MS-275, ein Histondeactetylase Inhibitor, sowohl in vitro als auch in vivo. Die Behandlung mit Aza führte in allen drei getesteten ALCL Zelllinien zu verminderter Zellzahl, erhöhter Apoptose und verminderter Methylierung von Tumorsuppressorgenen. In vivo wurde ein Xenograft Experiment durchgeführt wobei NOD/SCID Mäuse und die ALK positive Zelllinie Karpas-299 verwendet wurden. Nach der Behandlung konnten wir eine deutliche Verminderung der Tumorgröße feststellen, in einigen Fällen waren die Mäuse sogar tumorfrei. Das Tumorgewebe aus den behandelten Mäusen war stark apoptotisch und die Zellproliferation war vermindert. Ebenso beobachteten wir einen allgemeinen Rückgang der DNA-Methylierung, sowie ein verringertes Proteinlevel von DNMT1 in den behandelten Mäusen. Die in vitro Behandlung mit MS-275 von ALCL Zelllinien führte zu reduzierter Zellzahl und vermindertem Zellüberleben. Die ALK positiven Zelllinien zeigten niedrigere NPM-ALK Proteinexpression nach viertägiger Behandlung mit MS-275. In vivo konnte allerdings nur eine leichte Reduktion der Tumorgröße, aber keine Reduktion von Tumorgewicht, beobachtet werden, obwohl die Acetylierung in Tumoren nach Behandlung mit MS-275 etwas erhöht war. Diese Ergebnisse zeigen, dass Aza ein vielversprechendes Therapeutikum in ALK positiven ALCL darstellt, während MS-275 nur einen Effekt in vitro, aber nicht im Xenograft Modell zeigte. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass Medikamente, die eine Rolle bei der Regulierung von epigenetischen Enzymen haben, möglicherweise als zukünftige Behandlungsmethode in Betracht gezogen werden können.

Abstract

(Englisch)

Epigenetics studies heritable changes in gene expression patterns, which are dependent on processes such as DNA methylation, histone modifications or RNA directed silencing mechanisms. Epigenetic therapy seems to be effective for treatment of such reversible modifications and is promising for cancer therapy. Anaplastic large cell lymphoma (ALCL) is a non-Hodkin lymphoma of T-cell origin. In 80% of cases, a chromosomal translocation (t 2;5) occurs, which generates the oncogenic fusion protein NPM-ALK. The fusion protein acts as a constitutive active kinase and is involved in important signaling pathways, such as JAK/STAT, PI3K and MAPK, which play a role in controlling cell proliferation and survival. Our study aimed at studying epigenetic drugs for the treatment of ALCL. We have tested two promising drugs, namely 5-Aza-2'-deoxycytidine (Aza), a DNA methyltransferase inhibitor and MS-275, a histondeacetylase inhibitor, in vitro using human ALCL cell lines and in vivo in a Xenograft model . Treatment with Aza using the three ALCL cell lines Karpas-299 (ALK positive), SR-786 (ALK positive) and Mac-2A (ALK negative), showed decreased cell number and survival, increased apoptosis and decreased methylation patterns of selected target genes. In vivo studies in NOD/SCID mice using the human ALK positive cell line Karpas-299 showed decreased or no tumor growth, increased apoptosis and lower cell proliferation upon treatment with Aza. As a consequence of this, we observed decreased promoter DNA methylation and reduced DNMT1 protein levels in treated mice. In vitro treatment with MS-275 in the ALCL cell lines resulted in decreased cell number and survival. ALK positive ALCL cell lines showed lower expression of NPM-ALK after 4 days of treatment. However, in vivo Xenograft experiments with MS-275 showed less pronounced effects including a slight growth reduction, but no weight reduction compared to control mice, although acetylation of histones was slightly increased in treated mice. Based on these findings, Aza showed promising results in the treatment of ALK positive ALCL both in vitro and in vivo, whereas the use of MS-275 in vitro showed inhibition of cancer cell growth, but results could not be repeated in vivo. In conclusion, targeting epigenetic enzymes like DNMTs and HDACs could provide a possible option for therapy in this disease.

Autor*innen

Aleksandra Klisaroska

Haupttitel (Englisch)

Effects of DNA Methyltransferase- and Histone Deacetylase Inhibitors on ALK Positive Anaplastic Large Cell Lymphoma

Paralleltitel (Deutsch)

Auswirkung von DNA Methyltransferase- und Histondeacytylase Inhibitoren aus das ALK positive anaplastische großzellige Lymphom

Publikationsjahr

2011

Umfangsangabe

VI, 63 S. : Ill., graph. Darst.

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Gerda Egger

Klassifikation

42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie

AC Nummer

AC09415494

Utheses ID

13540

Studienkennzahl

UA | 066 | 834 | |

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