Genome-wide gene expression analysis of lasermicrodissected L&H cells: histogenetic origin and pathogenesis of nodular lymphocyte-predominant Hodgkin lymphoma

Das Hodgkin-Lymphom (HL), eines der häufigsten malignen Lymphome, umfasst zwei Entitäten, das klassische HL (cHL) und das noduläre lymphozyten-prädominante HL (NLPHL). Die Tumorzellen – Hodgkin-Reed/Sternberg (HRS) Zellen des cHL und die „lymphocytic & histiocytic“ (L&H) Zellen des NLPHL – repräsentieren üblicherweise weni-ger als 1% der Zellen im Tumor, verstreut in einem inflammatorischen zellulären Hinter-grund. Die Tumorzellen beider Entitäten stammen von Keimzentrums-(GC)-B-Zellen ab, sind aber genetisch, morphologisch und phänotypisch unterschiedlich. Die Pathogenese des NLPHL und seine Verwandtschaft zu anderen Lymphomen sind weitestgehend unbe-kannt. Dies liegt zum Teil in der technischen Herausforderung begründet, diese seltenen neoplastischen L&H-Zellen zu analysieren und daher ist bislang keine systematische Gen-expressionsstudie von L&H-Zellen im großen Rahmen durchgeführt worden. In der vorliegenden Arbeit konnte eine verlässliche Methode zur Lasermikrodissektion primärer L&H-Zellen aus Gefrierschnitten, die RNA-Isolation aus diesen Zellen und die Analyse ihrer globalen Genexpression nach einer 2-Runden in vitro Transkription im Ver-gleich zu normalen und anderen malignen B-Zellen erfolgreich etabliert werden. Diese genomweite Expressionsanalyse ergab wichtige neue Einsichten in die Natur und Patho-genese von L&H-Zellen des NLPHL. Obwohl L&H-Zellen klar GC-B-Zellen in vielen phäno-typischen und genetischen Aspekten ähneln, scheint ihr Genexpressionsprofil sie am Ü-bergang von GC-B-Zellen zu Gedächtnis-B-Zellen zu platzieren. Mehrere pathogenetische Mechanismen konnten im NLPHL identifiziert werden, einschließlich der starken NF-κB-Aktivität und der Aktivierung des ERK-Signalweges. Die Aktivierung dieser Signalwege steht in Verbindung mit der Pathogenese vieler Krebserkrankungen. Ihre aberrante Akti-vierung in L&H-Zellen war bislang unbekannt und könnte von pathogener Relevanz sein und zu neuen therapeutischen Strategien führen. Weitere pathogenetische Mechanismen beinhalten die Unterdrückung von Apoptose und die Kreierung eines immunsupprimie-renden Mikromilieus um der Immunüberwachung zu entkommen. Die Rolle anderer Ge-ne, die sich als spezifisch in L&H-Zellen dereguliert erwiesen, muss noch weitergehend untersucht werden. Da HRS- und L&H-Zellen markante Unterschiede in immunhistoche-mischen Analysen zeigen, war ihre enge Verwandtschaft bezüglich ihres Genexpressi-onsprofils überraschend. Die Ähnlichkeiten dieser Tumorzellen schließen die konstitutive NF-κB-Aktivität und ERK-Signaltransduktion ein, was nahe legt, dass NLPHL und cHL ähnliche pathogenetische Mechanismen teilen. Die Genexpressionsprofile von HRS- und L&H-Zellen ähneln sich auch in Bezug auf die Runterregulation von B-Zellmarkern, ob-wohl dieses Ereignis in L&H-Zellen nicht so schwerwiegend wie in HRS-Zellen ist. L&H-Zellen zeigten bezüglich ihrer Genexpression sogar noch größere Ähnlichkeit zu TCRBL (und einer Untergruppe von DLBCL). Da die Unterscheidung von NLPHL und TCRBL je-doch klinisch wichtig ist, könnten die Gene, die zwischen L&H-Zellen und den Lymphom-zellen des TCRBL unterscheiden, wertvolle Marker für die Differentialdiagnose von NLPHL und TCRBL werden.Hodgkin lymphoma (HL), one of the most common malignant lymphomas, comprises two entities, classical HL (cHL) and nodular lymphocyte-predominant HL (NLPHL). The tumor cells - Hodgkin and Reed/Sternberg (HRS) cells in cHL and “lymphocytic and histiocytic” (L&H) cells in NLPHL - usually represent less than 1% of cells in the tumor, being dis-persed in a prominent inflammatory cellular background. Tumor cells of both entities are derived from germinal center (GC) B cells, but they are genetically, morphologically and phenotypically different. The pathogenesis of NLPHL and its relationship to other lym-phomas are largely unknown. This is partly due to the technical challenge of analyzing its rare neoplastic L&H cells and therefore, no systematic large-scale gene expression study of L&H cells has been performed so far. In the present study, a reliable method to lasermicrodissect primary L&H cells from fro-zen tissue sections, isolate RNA from the cells and analyse their global gene expression after a two-rounded in vitro transcription in comparison to normal and other malignant B cells was successfully established. This genome-wide expression analysis revealed impor-tant novel insights into the nature and pathogenesis of the L&H cells in NLPHL. Although L&H cells clearly resemble GC B cells in many phenotypic and genetic aspects, their gene expression profile seems to place them at the transition of GC B cells to memory B cells. Several pathogenetic mechanisms were identified in NLPHL, including strong constitutive activity of NF-κB and activation of the ERK signaling pathway. Activation of these path-ways has been implicated in the pathogenesis of several cancers. Their aberrant activa-tion in L&H cells was previously unknown and might be of pathogenic relevance and could lead to novel therapeutic strategies. Further pathogenetic mechanisms in NLPHL involve the suppression of apoptosis and the creation of an immunosuppressive environ-ment to escape from immune surveillance. The role of other genes which emerged to be specifically deregulated in L&H cells requires to be further investigated. Since HRS and L&H cells show marked differences at immunohistochemical analysis, their close related-ness in terms of gene expression profile appears surprising. Similarities among these tumor cells include constitutive NF-κB activity and ERK signaling, which suggest NLPHL and cHL may share similar pathogenetic mechanisms. The gene expression profile of HRS and L&H cells also resemble each another because of downregulation of B lineage-specific genes, although this event is not as severe in L&H cells as in HRS cells. L&H cells turned out to be even more similar to TCRBL (and a subset of DLBCL) in terms of gene expres-sion. As the distinction between NLPHL and TCRBL is, however, clinically important, the genes discriminating between L&H cells and TCRBL identified here may become valuable markers for the differential diagnosis of NLPHL and TCRBL