TY  - THES
A1  - Roth, Markus
T1  - Etablierung eines isogenen Zelllinienmodells zur Untersuchung der Bedeutung mono- und biallelischer TP53-Inaktivierungen beim Multiplen Myelom
T1  - Establishment of an isogenic cell line model for the investigation of the impact of mono- and biallelic TP53-inactivation on multiple myeloma
N2  - Trotz der Fortschritte in der Therapie des Multiplen Myeloms und des stetig wachsenden Arsenals effektiver anti-MM-Medikamente muss ein Teil der Patienten mit bestimmten zytogenetischen Veränderungen der Tumorzellen nach wie vor der Hochrisiko-Gruppe zugeordnet werden und hat eine Lebens-erwartung von nur wenigen Jahren. Einer der ungünstigsten prognostischen Marker ist die Inaktivierung des Tumorsuppressorgens TP53 durch Mutationen des Gens oder Deletionen des kurzen Arms von Chromosom 17, del(17p). Diese wird häufig mit einer Chemoresistenz der entarteten Plasmazellen in Verbindung gebracht.
In der vorliegenden Arbeit gelang es mittels des CRISPR/Cas9-Systems TP53-Läsionen zu erzeugen und isogene Klone der TP53wt/wt Zelllinie AMO-1 zu generieren. Diese wurden anhand der Sequenzanalysen von beiden TP53-Allelen den Gruppen der biallelisch TP53-inaktivierten, der monoallelisch TP53-inaktivierten und der TP53wt/wt Klone zugeordnet. Das gruppenspezifische Verhalten der Klone aller drei Gruppen hinsichtlich deren Expression von p53, p21 und Mdm2 unterstrich die Validität des etablierten Zelllinienmodells zur Untersuchung der Bedeutung von TP53-Läsionen beim Multiplen Myelom. Neben einer kompletten Ausschaltung durch biallelische TP53-Inaktivierung zeigten die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit auch eine Haploinsuffizienz des p53-Systems. Diese äußerte sich in einer Abschwächung der Nutlin-3A-abhängigen p53-, p21- und Mdm2-Induktion bereits nach Inaktivierung eines TP53-Allels durch Frameshift-Mutation. Korrelierend zu dem Proteinexpressions¬muster konnte eine zunehmende Resistenzentwicklung der Klone je nach Grad der TP53-Inaktivierung (mono- bzw. biallelisch) gegen Nutlin 3A sowie genotoxische Substanzen nachgewiesen werden, während die Sensibilität der MM-Zellen gegen Proteasominhibitoren unbeeinträchtigt blieb. Einschränkungen hinsichtlich der Übertragbarkeit der Ergebnisse der vorliegenden Arbeit auf das Multiple Myelom im Allgemeinen bestehen in dem Umstand, dass die beschriebenen Beobachtungen lediglich an einer einzigen MM-Zelllinie gemacht werden konnten. Dies ist durch die geringe Auswahl an TP53wt/wt MM-Zelllinien, die zudem noch oft eine schlechte Transfektabilität und niedrige Zellteilungsrate nach Einzelzellselektion aufweisen, bedingt.
Die an der Zelllinie AMO-1 gemachten Beobachtungen stehen in Einklang mit der in klinischen Studien festgestellten Verkürzung des progressionsfreien- (PFS) und Gesamt-Überlebens (OS) bei MM-Patienten mit TP53-Alterationen. Die zunehmende Chemoresistenz der malignen Plasmazellen nach mono- bzw. biallelischer TP53-Inaktivierung kann als Grund für die Akkumulation entsprechender Klone im Rezidiv und in fortgeschrittenen Krankheitsstadien des MM angesehen werden. Mittels möglichst umfassender Erfassung des genauen TP53-Läsions-Status in zukünftigen klinischen Studien zu multiplen Zeitpunkten des Krankheitsverlaufs könnte der Einfluss verschiedener, in der Therapie des MM zum Einsatz kommender Substanzen auf die Selektion bzw. die Unterdrückung besonders virulenter Subklone mit TP53-Läsionen untersucht werden.
N2  - Despite the current huge improvements in the therapy of multiple myeloma, patients with TP53-inactivation have a poor PFS and OS.
In the present work, it succeeded to establish isogenic clones of the TP53wt/wt-cell-line AMO-1 via CRISPR-Cas9-engineering. These clones could successfully be grouped in TP53wt/wt, TP53wt/- and TP53-/- clones by detection of p53 expression after overnight treatment with the mdm2-inhibitor nutlin-3a and by TP53-sequencing. All clones showed a group-specific induction of p53, p21 and mdm2, being less for the wt/- in comparison to the wt/wt-clones and not detectable for the -/- clones. Subsequently these clones showed a resistance for the treatment with the genotoxic drugs melphalan and etoposide, in contrast to their response on the proteasome inhibitors bortezomib and carfilzomib where no differences could be observed.
These observations agree well with the clinically observed dramatic impact of TP53-inactivation on PFS and OS. The development of chemoresistance by TP53-inactivation could be the reason for the accumulation of such clones during relapse after therapy and in advanced stages of the disease. To explore the impact of different therapy-modalities on the development of TP53-inactivated clones might be the aim of future clinical studies.
KW  - Plasmozytom
KW  - Muliples Myelom
KW  - multiple myeloma
KW  - TP53
KW  - p53
KW  - CRISPR/Cas9
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-208939
ER  - 
TY  - THES
A1  - Demler, Theresa
T1  - Funktionelle Analyse von patientenspezifischen Mutationen in IKZF1/3 als mögliche Resistenzmechanismen in der Therapie des refraktären und rezidivierten multiplen Myeloms
T1  - Functional analysis of patient-specific mutations in IKZF1/3 as possible resistance mechanisms in the therapy of refractory and relapsed multiple myeloma
N2  - Trotz einer Vielzahl neuer Therapieansätze in den letzten Jahren, die ein längeres Überleben der Patienten ermöglichen, stellt das multiple Myelom weiterhin eine unheilbare Krankheit dar. Der Großteil der Patienten entwickelt letztlich ein rezidiviertes oder refraktäres multiples Myelom (RRMM). Bei Erstdiagnose und bei RRMM sind immunmodulierende Medikamente (IMiDs), wie Lenalidomid, eine bedeutende Therapieoption. Durch die Bindung von Lenalidomid an den CRL4CRBN Ligase Komplex entwickelt dieser eine modifizierte Substratspezifität: die Transkriptionsfaktoren IKZF1 (Ikaros) und IKZF3 (Aiolos) werden ubiquitinyliert und proteasomal abgebaut. Von Krönke et al. (2014) wurde eine 30 Aminosäuren lange Sequenz (Degron) am N-Terminus von IKZF1/3 definiert, die essenziell für die Lenalidomid-Sensitivität ist. Durch Next Generation Sequencing (NGS)-Technologien wurde ein signifikanter Anstieg der Mutationsfrequenz unter Therapie verzeichnet und vier Missense-Mutationen in IKZF1 und eine in IKZF3 bei Patienten mit RRMM identifiziert. Die Mutationen IKZF1-A152T und IKZF3-G159R sind innerhalb der Degron-Sequenz lokalisiert, IKZF1-E170D liegt unmittelbar daneben und IKZF1-Y413C bzw. IKZF1-R439H befinden sich am C-Terminus des Proteins. Für diese mutierten IKZF-Proteine wurden im Rahmen dieser Arbeit Expressionsvektoren kloniert und stabil in humane Myelomzelllinien transfiziert. Durch Western Analysen und funktionelle Assays der Zellviabilität (alamarBlue) bzw. des Zelltods (Annexin V-PI) wurden diese polyklonalen Sublinien bezüglich ihrer Implikationen für die Lenalidomid-Sensibilität untersucht. Nur die IKZF1-Mutationen A152T und E170D führten zu einer verminderten, bei A152T geradezu aufgehobenen, Degradierung von Ikaros nach Lenalidomid-Behandlung. In den funktionellen Analysen führte A152T ebenfalls zu stark verminderter Lenalidomid-Aktivität und zu deutlich höherem Überleben. Obwohl Sleeping Beauty Vektoren mit unterschiedlichen Expressionskassetten für Aiolos eingesetzt wurden, war keine eindeutige Überexpression von IKZF3 feststellbar, daher sind diese Ergebnisse nur eingeschränkt zu verwerten. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass in vivo bei Patienten aufgetretene und in vitro analysierte Mutationen, gezeigt an der in der Degron-Sequenz lokalisierten Mutation IKZF1-A152T, im Zellmodell eine Resistenz vermitteln und damit Einfluss auf mögliche Therapieresistenzen haben können.
N2  - Numerous therapeutic approaches were developed in recent years and have made a longer survival of patients possible. Nevertheless, multiple myeloma still is an incurable disease, and most patients progress to relapsed and refractory multiple myeloma (RRMM). Immunomodulatory drugs (IMiDs) such as lenalidomide are an important therapeutic option in the treatment of RRMM and newly diagnosed multiple myeloma. Lenalidomide binds to the CRL4CRBN ubiquitin ligase complex and modifies its substrate specificity. As a result, ubiquitination and degradation of the neo-substrates IKZF1 (Ikaros) and IKZF3 (Aiolos), both transcription factors, is induced. Krönke et al. (2014) defined a 30 amino acid sequence (termed degron) at the N-terminal end of IKZF1/3 that is essential for lenalidomide sensitivity. A significant increase in the mutation frequency during therapy was shown through next-generation sequencing (NGS) diagnostics and four missense mutations in IKZF1 and one in IKZF3 in patients with RRMM were identified. The mutations IKZF1-A152T and IKZF3-G159R are located within the degron sequence described by Krönke, IKZF1-E170D lies close to the border of this region and the position of IKZF1-Y413C and IKZF1-R439H is C-terminal. In this thesis, expression vectors were cloned for these mutated IKZF proteins and then stably transfected in human myeloma cell lines. The implications of these identified mutations for their sensitivity to lenalidomide were examined using Western blotting and functional assays: alamarBlue (cell viability assay) and Annexin V-PI (cell death assay). Only the IKZF1 mutations A152T and E170D led to a reduced, for A152T even abrogated, degradation of Ikaros following lenalidomide-incubation. In the functional analyses A152T also strongly diminished lenalidomide activity and caused a considerably higher survival in this subline. Although Sleeping Beauty vectors with different expression cassettes for IKZF3 were used, no distinct overexpression of Aiolos was achieved, and the results obtained for IKZF3 are therefore of limited interpretability. In summary, it was shown that mutations that occurred in patients, namely IKZF1-A152T located within the degron sequence, can confer resistance to lenalidomide-treatment in cell models and implications for therapy resistances are possible.
KW  - Plasmozytom
KW  - Punktmutation
KW  - Resistenz
KW  - Lenalidomid
KW  - Multiples Myelom
KW  - IKZF1
KW  - Ikaros
KW  - IKZF3
KW  - Aiolos
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-248730
ER  - 
TY  - THES
A1  - Munawar, Umair
T1  - Functional analysis of oncogenic lesions in multiple myeloma with potential significance for refractory disease
T1  - Funktionelle Analyse onkogener Läsionen beim Multiplen Myelom mit potenzieller Bedeutung für einen refraktären Krankheitsverlauf
N2  - Despite the advancement in the treatment from genotoxic drugs to more targeted therapies, multiple myeloma (MM) remains incurable. MM is known for its complex genetic heterogeneity as different genetic lesion accrue over the course of the disease. The current work focuses on the functional analysis of genetic lesions found at the time of diagnosis and relapse and their potential role regarding therapy response and refractory disease. Genetic lesions involving tumor suppressor gene TP53, are found at diagnosis and tend to accrue during disease progression. Different types of mono- and biallelic TP53 alterations were emulated in the AMO1 cell line model, were functionally characterized and tested for their potential role in therapy response. Both types of single hit TP53 alteration (deletion 17p and TP53 point mutations) were found to have similar adverse effects on the functionality of the p53 system and response to genotoxic drugs which were completely abolished in the case of double hit TP53 alterations (no p53 expression, or mutant overexpression in wild type TP53 deletion background). Whereas, sensitivity to proteasome inhibitors remained unaltered. Using the clonal competition assay (CCA), single TP53 hit clones were found to have a fitness advantage over wildtype cells. Proliferative cell fitness was further enhanced in double hit TP53 clones, as they dominated wildtype and single hit TP53 clones in the CCA. Presence of external selection pressure in the form of low dose melphalan expedited the intrinsic fitness advantage. Alterations found in CUL4B, a component of CRL4-CRBN protein complex, a target of immunomodulatory drugs (IMiDs), were also functionally analyzed in the current study. Hotspot mutations and mutations found in IMiDs refractory patients were modelized in L363 cells and their role in IMiDs sensitivity was studied. CUL4B mutations were found not to be involved in providing lenalidomide resistance to the cell, whereas knocking CUL4B out was observed to provide negative fitness to the cells in CCA. In the presence of external selection pressure, these clones showed fitness, which was lost in the case of lenalidomide withdrawal. This shows that some alterations may play a role in refractory patients only in the presence of therapy, and as soon as therapy is discontinued, these altered clones may disappear such as clones with alterations in CUL4B. On the other hand, some alterations provide drug-independent intrinsic positive fitness, however, be further enhanced by drug exposure, such as seen in case of TP53 altered clones. Therefore, close monitoring and functional analysis of evolving clones is desired during disease progression, as it can be helpful in therapeutic guidance to achieve a better outcome for patients.
N2  - Das Multiple Myelom (MM) ist im Normalfall eine unheilbare Erkrankung, trotz etlicher Fortschritte hinsichtlich der Behandlung, angefangen von genotoxischen Medikamenten bis hin zu zielgerichteten Therapien. Eine komplexe genetische Heterogenität, bei der sich Läsionen im Verlauf der Krankheit ansammeln, ist typisch für das MM. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der funktionellen Analyse von genetischen Läsionen zum Erstdiagnose-Zeitpunkt bzw. Rezidiv und ihrer potenziellen Bedeutung bezüglich des Ansprechens auf die Therapie und einer refraktären Verlaufsform. Genetische Veränderungen des Tumorsuppressorgens TP53 sind mitunter schon bei der Erst-Diagnose nachweisbar und nehmen im Krankheitsverlauf weiter zu. Deshalb wurden verschiedene mono- und biallelische TP53 Mutationen in AMO1 Zelllinien-Modellen nachgebildet, funktionell charakterisiert und auf ihre potenzielle Rolle im Therapie-Ansprechen getestet. Dabei wurden für beide Formen von single hit TP53 Alterationen (17p Deletionen und TP53 Punktmutationen) ähnlich nachteilige Effekte auf die Funktionalität des p53 Systems und das Ansprechen auf genotoxische Medikation gefunden. Im Falle von double hit TP53 Alterationen (keinerlei p53 Expression oder aber hohe Spiegel von mutiertem p53 bei TP53 wildtype deletierem Hintergrund) wurden diese Effekte noch weiter verstärkt. Die Sensitivität gegenüber Proteasom-Inhibitoren blieb indessen unbeeinträchtigt. Mithilfe des Clonal Competition Assays (CCA), wurde festgestellt, dass single hit TP53 Klone gegenüber wildtypischen Zellen einen Fitnessvorteil haben. In double hit TP53 Klonen war die proliferative Zell-Fitness zu dem gesteigert, sodass diese über wildtypische und single hit TP53 Klone im CCA dominierten. Die Anwesenheit eines externen Selektionsdrucks in Form von Niedrigdosis-Melphalan verstärkte zusätzlich den intrinsischen Fitnessvorteil. Aberrationen in CUL4B, einer Untereinheit des CRL4-CRBN Protein Komplexes, dem Angriffspunkt der Immunmodulatoren (IMiDs), wurden in dieser Studie ebenfalls funktionell analysiert. Hotspot Mutationen und solche Mutationen, die gehäuft in IMiD refraktären Patienten auftreten, wurden in L363 Zellen modelliert und hinsichtlich ihres Einflusses auf die IMiD Sensitivität untersucht. CUL4B Mutationen waren nicht in Lenalidomid-Resistenz involviert, ein Knockout von CUL4B äußerte sich aber in einer negativen Allgemeinzustand der Zellen im CCA. In Anwesenheit eines externen Selektionsdrucks, zeigten diese Klone einen Fitnessvorteil, der wieder verloren ging, wenn kein Lenalidomid mehr zugegeben wurde. Dies zeigt, dass manche Alterationen nur dann eine Rolle in refraktären Patienten zu spielen scheinen, wenn diese therapiert werden. Sobald die Therapie eingestellt oder unterbrochen wird, könnten solche Klone verschwinden wie z.B. CUL4B-Alterationen. Auf der anderen Seite bedingen manche Veränderungen wiederum einen Medikamenten-unabhängigen, intrinsisch Fitnessvorteil, der jedoch durch Medikamenten-Exposition noch zusätzlich verstärkt werden kann, wie beispielweise bei TP53 mutierten Klonen. Daher ist eine engmaschige Überwachung während der Krankheits-Progression sowie eine funktionelle Analyse der sich entwickelnden Klone wünschenswert. Dies könnte für die therapeutische Beratung hilfreich sein um somit ein besseres Behandlungsergebnis für die Patienten zu erzielen.
KW  - TP53
KW  - Myeloma
KW  - Cul4b
KW  - MM
KW  - TP53 lesions
KW  - Clonal competition assay
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-216446
ER  -