| Micro-RNAs sind kurze, evolutionär hochkonservierte, nicht kodierende RNA-Moleküle, welche die Genexpression post-transkriptionell regeln können. In vorausgegangenen Studien konnte gezeigt werden, dass micro-RNAs eine zentrale Rolle in der Tumorentstehung spielen indem sie Schlüsselproteine des Zellwachstums und des Zelltodes modifizieren und regulieren. Mit dieser Dissertation möchten wir das aktuelle Wissen von micro-RNAs in der Pathogenese der akuten myeloischen Leukämie (AML) erweitern.
Im ersten Teil der Arbeit konzentrierten wir uns auf den Einfluss von micro-RNAs auf RAF-Kinase Inhibitor Protein (RKIP) Verlust in der AML. RKIP ist ein zentraler Regulator des RAS/MAPK/ERK Signaltransduktionsweges und hemmt Tumor- und Metastasenwachstum. Trotz der vielen Daten über RKIP Verlust und dessen Auswirkung auf die Zellbiologie ist der Mechanismus, der den RKIP Verlust verursacht bis dato unklar.
Indem wir über 400 primäre AML-PatientInnen Proben mittels micro-RNA Micro-Arrays und quantitativer PCR analysierten, konnten wir zeigen, dass eine erhöhte Expression von miR-23a mit einer erniedrigten Expression von RKIP signifikant korreliert. In einem nächsten Schritt konnten wir außerdem funktionell zeigen, dass eine artifizielle Überexpression von miR-23a zu einem Verlust von RKIP in hämatopoetischen Zelllinien führt. Zusätzlich führte ein artifizieller knock-down von miR-23a in diesen Zelllinien zu einer Überexpression von RKIP. Ergänzend zu diesen Daten konnten wir mittels Luciferase Assay zeigen, dass die miR-23a/RKIP Interaktion durch die direkte Bindung von miR-23a an die 3´UTR von RKIP passiert. Dann untersuchten wir den Einfluss von miR-23a Überexpression auf das Zellwachstum. Hier konnten wir zeigen, dass miR-23a Überexpression zu vermehrter Proliferation und Zellteilung führt. Interessanterweise konnten wir diesen Phänotyp durch die Ko-Transfektion von miR-23a mit einem RKIP Konstrukt ohne 3´UTR rückgängig machen. Diese Ergebnisse bestätigen, dass die Effekte von miR-23a auf Proliferation und Zellwachstum tatsächlich durch RKIP vermittelt werden. Schlussendlich konnten wir die Relevanz der miR-23a/RKIP Achse in einer Vielzahl von malignen Tumorentitäten zeigen indem wir über 4000 primäre Patientenproben aus dem „The Cancer and Genome Atlas“ extrahierten und analysierten. Zusammenfassend identifizierten wir miR-23a als negativen Regulator von RKIP in AML und die Relevanz der miR-23a/RKIP für die Krebsforschung insgesamt.
Im zweiten Teil der Dissertation untersuchten wir die Rolle von miR-23a in der therapeutischen Resistenz der AML, welche eines der zentralen Hindernisse in der Heilung dieser Erkrankung darstellt. Sowohl eine Dysregulation von miR-23a in AML als auch ein Konnex von miR-23a und therapeutischer Resistenz in anderen Malignomen, konnte bereits durch uns und andere gezeigt werden. Aus diesem Grund untersuchten wir ob miR-23a einen Einfluss auf Cytarabinresistenz in AML hat. Cytarabin ist ein zentrales Medikament der AML Therapie und stellt das Rückgrat von fast jedem AML Chemotherapie-Regimen dar. In einem ersten Schritt konnten wir zeigen, dass miR-23a überexprimierende Zellen eine verringerte Sensitivität gegenüber Cytarabin haben und dass miR-23a knock-down Zellen eine erhöhte Sensitivität gegenüber Cytarabin haben. Zusätzlich konnten wir zeigen, dass erhöhte Expression von miR-23a mit relapsierter/refraktärer AML, dem leukämischen Stammzell-Kompartiment und auch mit schlechtem Überleben in Standard-Chemotherapie behandelten AML PatientInnen assoziiert ist.
Durch verschiedene in vitro Experimente konnten wir mechanistisch zeigen, dass miR-23a Cytarabinresistenz durch die direkte Regulation von Topoisomerase 2β (TOP2B) vermittelt wird. Interessanterweise zeigten wir auch, dass erniedrigte Expression von TOP2B ebenfalls mit relapsierter/refraktärer AML als auch schlechtem Überleben korreliert.
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