Epigenetische Therapieansätze am Beispiel der Chronischen Lymphatischen Leukämie und des Myelodysplastischen Syndroms

Unter der Bezeichnung „Epigenetik“ fasst man diejenigen Mechanismen zusammen, die es Zellen ermöglichen entsprechend ihrer Funktion und Umgebung ein individuelles Genexpressionsmuster zu etablieren und ohne Veränderung der DNA-Sequenz zu vererben. Die individuellen Informationen werden in der Zelle durch chemische Veränderungen der Chromatinbestandteile, wie die posttranslationalen Modifikationen an Histon-Proteinen oder die Methylierung der DNA, definiert und beeinflussen die Aktivität der betroffenen Abschnitte des Genoms. Störungen dieser Regulationsmechanismen können zur Aktivierung von Onkogenen und zur Inaktivierung von Tumorsuppressorgenen führen und die maligne Entartung von Zellen verursachen. Im Gegensatz zu genetischen Mutationen sind die auf biochemischen Modifikationen des Chromatins beruhenden Epimutationen reversibel. Diese Eigenschaft wird von epigenetischen Therapieansätzen genutzt, deren Ziel es ist, durch die Inhibition bestimmter Enzyme das Ungleichgewicht in der epigenetischen Regulation zu beheben. Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass der Histon-Deacetylase (HDAC)-Inhibitor Valproat (VPA) die Apoptoserate von ex vivo kultivierten CLL-Patienten-Zellen erhöht. Es stellte sich heraus, dass durch den Einfluss des HDAC-Inhibitors die Sensitivität der Zellen für die Induktion der Apoptose wieder hergestellt wurde. Dies geschah über die Aktivierung der klassischen Apoptosewege, wie durch die Aktivierung von Caspase 8 und 9 sowie die Beteiligung verschiedener Proteine der Bcl-2-Familie nachgewiesen werden konnte. Die Untersuchungen ergaben außerdem, dass CLL-Zellen deutlich empfindlicher auf VPA reagieren, als Zellen von gesunden Probanden. Somit ergaben sich neue Erkenntnisse über die Wirkungsweise dieses HDAC-Inhibitors in CLL-Zellen, die VPA allein oder in Kombination mit anderen Substanzen als eine Option für die Therapie von CLL-Patienten darstellen. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde gezeigt, dass die Behandlung mit dem DNA-Methyltransferase-Inhibitor 5-Azacytidin bei MDS-Patienten zu einer reversiblen DNA-Hypomethylierung führte, die sowohl für das gesamte Genom als auch für spezifische Sequenzen nachweisbar war. Das klinische Ansprechen der Patienten war nicht mit der festgestellten Demethylierung korreliert. Ebenso ergab sich bei den untersuchten Genen nur teilweise ein Zusammenhang zwischen den Veränderungen der Genexpression und der Promotor-Methylierung. Somit konnte die Wirksamkeit von 5-Azacytidin bei der Reaktivierung hypermethylierter Gene festgestellt werden, um die Bedeutung dieses Mechanismus für Therapieerfolge aufzuklären, sind jedoch weitere Untersuchungen notwendig

Valproic Acid Sensitizes Chronic Lymphocytic Leukemia Cells to Apoptosis and Restores the Balance Between Pro- and Antiapoptotic Proteins

Chronic lymphocytic leukemia (CLL) is one of the most common leukemias in adults in the developed world. Despite significant advances in the treatment of cancer, CLL remains incurable. The main feature of the disease is the generation of circulating B-cells with prolonged survival caused by aberrant apoptosis. In this study, we observe that valproic acid (VPA), a well-established histone deacetylase (HDAC) inhibitor, mediates apoptosis in CLL cells ex vivo through caspase activation via both the extrinsic and the intrinsic apoptosis pathways, as indicated by the activation of the caspase proteins 8 and 9, and cleavage of the proapoptotic protein BID. The Bcl-2/Bax ratio was decreased as a consequence of decreased bcl-2 mRNA levels in response to treatment with VPA. With the results presented in this study, we have identified the HDAC inhibitor VPA as restoring the apoptotic pathways in CLL cells and thus their ability to undergo apoptosis