Medizinische Universität Graz

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Bibliografische Informationen

Titel

Funktionelle Charakterisierung von CALR Mutationen in humanen hämatopoetischen Stamm- und Vorläuferzellen mittels CRISPR/Cas9 Genom-Editierung.

Kurzfassung

Myeloproliferative Neoplasien sind maligne Erkrankungen der blutbildenden Stammzellen des Knochenmarks, die sich durch eine erhöhte Bildung von myeloischen Zellen wie rote Blutkörperchen, weiße Blutkörperchen und Blutplättchen kennzeichnen. Mutationen im Calreticulin Gen führen dabei zur vermehrten Bildung von Blutplättchen und ihren Vorläuferzellen und sind häufige Auslöser für Philadelphia-Chromosom negative Neoplasien wie Essentielle Thrombozythämie und Primäre Myelofibrose. MPN Patienten haben oftmals ein erhöhtes Risiko für Thrombosen und für die Progression in eine sekundäre akute myeloische Leukämie.
Der heutige Wissensstand zur Wirkweise von mutiertem Calreticulin beruht auf Studien mit genetisch veränderten Mausmodellen und Krebszelllinien. Diese präklinischen Modelle ermöglichten die teilweise Entschlüsselung des pathogenen Wirkmechanismus. Ihre Validität wird jedoch durch unphysiologische Charakteristika wie die ektopische Überexpression von Calreticulin, sowie durch weitreichende Unterschiede in den zellulären und molekularen Mechanismen von Maus und Mensch eingeschränkt. Dies erschwert die Translation von neuen Erkenntnissen in die Klinik.
Aus diesen Gründen entwickelten wir ein humanisiertes präklinisches Modell für Calreticulin-mutierte Myeloproliferative Neoplasien. Genetische Manipulation mittels der „Genschere“ CRISPR/Cas9 in Kombination mit Adeno-assoziierten Viren erlaubte uns die zwei häufigsten Calreticulin Mutationen am endogenen DNA Locus von primären hämatopoetischen Stammzellen präzise nachzubilden. In in vitro und in vivo Experimenten konnten diese genetisch manipulierten Zellen den krankmachenden, myeloproliferativen Thrombopoetin-unabhängigen Phänotyp reproduzieren. Vor allem im präklinischen Mausmodell konnten wir die Ausbildung wichtiger klinischer Merkmale myeloproliferativer Neoplasien wie eine gesteigerte Megakaryopoese, sowie eine Knochenmarksfibrose mit einhergehender Splenomegalie nachweisen.
In gesunden Stammzellen führen Calreticulin Mutationen zu frühen transkriptionellen Veränderungen, sowie zu einer Aktivierung von Stressregulationsmechanismen im Endoplasmatischen Retikulum. Diese neuen Erkenntnisse wurden herangezogen, um neue Calreticulin Mutations-spezifische Therapieansätze zu entwickeln. Das hier beschriebene präklinische Modell kann translationale Forschung und die Entwicklung weiterer Mutations-spezifischer Therapeutika ermöglichen.

Schlagwörter

CALR, MPN, HSPC, CRISPR, Megakaryozyten, TPO, Xenotransplantation, Proteasom, BiP

Anzahl Seiten

Publikationsjahr

2023

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