Lymphoid-spezifische Umlagerungs- und Mutationsmechanismen in chronischer myeloischer Leukämie

Die chronisch myeloische Leukämie (CML) ist eine Krankheit für die das Philadelphiachromosom charakterisiert ist. Diese myeloproliferative Krankheit verläuft in drei Phasen: der akuten Phase, der beschleunigten Phase und der fatal endenden Blastenkrise. In dieser Studie werden die sekundären Ereignisse der Entwicklung der CML in der Blastenkrise (CML-BC) behandelt. Mit Hilfe von RT- PCR und Durchflußzytometrie wurden 11 CML-BC Zelllinien und fünf primäre CML-BC Fälle untersucht. Die CML-BC Fälle bestanden aus B-Lymphozyten, T-Lymphozyten und myeloiden Subklonen. Anhand der RT-PCR-Analysen konnten Umlagerungen der VH Gensegmente in 9 von 11 Zelllinien und in allen primären Fällen nachgewiesen werden. Somatische Hypermutation (SHM), eine Eigenschaft von reifen B-Zellen, wurde in den VH Gensegmenten der CML-BC Zellen gefunden und in acht der 16 Fälle konnte eine intraklonale Diversität festgestellt werden. Weiter wurde eine Umlagerung des „κ-deleting element“ (KDE) in einer Zelllinie festgestellt, welches die B-lymphoide Eigenschaft dieser Zelllinie bestätigt. Zusätzlich wurden in T Zellen, T-lymphoiden Leukämien und Lymphomen Umlagerungen der TCR Vβ Gensegmente nachgewiesen. In B-lymphoiden Leukämien und Lymphomen konnten dagegen nur in einem von 21 Fällen Umlagerungen beobachtet werden. Im Gegesatz dazu wurden umgelagerte TCRβ Allele in sieben von 16 CML-BC Fällen amplifiziert. Überraschenderweise wurden Spuren von somatischer Hypermutation im TCR Vβ-Locus der CML-BC Zellen festgestellt, wobei TCR Vβ Gene in normalen T-Zellen nicht dem Prozess der SHM unterliegen. Die klonale Evolution von zwei CML-Linien konnte anhand dieser Mutationen verfolgt werden. Die Anwesenheit von RAG bzw. AID in normalen lymphoiden Zellen ist eine Voraussetzung für die V(D)J Genumlagerung bzw. die SHM. Die Expression von RAG und AID konnte in CML-BC Fällen nachgewiesen werden. Das passt zu den Ergebnisse bezüglich der Gensegmentumlagerungen und SHM von Ig VH - und TCR Vβ. Die Versuchsergebnisse deuten an, dass die Aktvitäten der lymphoid-spezifischen Genumlagerungs- und Mutationsmechanismen letztendlich zu einem Ausbruch der Blastenkrise in der Entwicklung der CML führen könnten.Chronic myeloid leukemia (CML), a hematological malignancy defined by the Philadelphia chromosome, develops as a tri-phasic myeloproliferative disorder, leading to fatal, frequently lymphoid, blast crisis. This study addresses the secondary events in the evolution of CML that initiate disease progression and, ultimately, blast crisis (CML-BC). Using RT-PCR and flow cytometry, 11 CML-BC-derived cell lines and five primary CML-BC cases were analyzed. Phenotypic analysis showed that CML-BC leukemias frequently comprise of subclones of B- lymphoid, T- lymphoid and myeloid lineages. Analyses by RT-PCR showed multiple immunoglobulin variable region (IGHV) gene rearrangements in 9 of 11 cell lines and in all five primary cases. Somatic hypermutation (SHM), a characteristic of mature B cells, was observed in the IGHV region genes of these CML-BC cells, with intraclonal diversity in eight of the 16 CML cases. Consistent with aberrant SHM in lymphoid CML-BC clones, these cells also exhibit aberrant expression of the mutator enzyme AID, which is required for SHM in normal germinal center B cells. Also rearrangement of the κ-deleting element (KDE) observed in one CML-BC cell line, is consistent with a B cell-origin of at least subclones in this case of CML-BC. In addition, rearranged T cell receptor β (TCRB) alleles were amplified from seven of 16 CML cases but only from one of 21 B lymphoid leukemia and lymphoma cases used as controls. V(D)J recombination in lymphoid CML-BC clones seems to be constitutively active at the IGHV and/or TCRB loci, because mRNA expression for the recombination activating gene (RAG) proteins could be detected in most of the CML-BC cases analyzed. Surprisingly, traces of somatic hypermutation were also observed in the TCRBV region gene rearrangements amplified from CML cells, whereas TCRBV genes amplified from normal T cells were devoid of somatic mutations. Also the clonal evolution of two cell lines could be traced by mutations within TCRBV region genes. Extensive and deregulated activity of lymphoid-specific gene- rearrangement and -mutation mechanisms carry the risk of secondary genetic aberrations, likely contributing to progression of chronic phase CML. These findings collectively indicate, that increased genomic instability owing to deregulated V(D)J recombination and SHM may ultimately give rise to a highly transformed malignant clone leading to blast crisis at the final stage of CML