Abstract

The t(12;21) chromosomal translocation and its molecular equivalent the TEL-AML1 fusion gene is with a frequency of 25% the most common genetic abnormality in childhood B-precursor acute lymphoblastic leukemia. The reported relapse rate varies between different treatment protocols and is, in the BMF studies, about 20%.  Thus, it is the largest molecularly characterized group of relapses in children with ALL.  

The TEL-AML1 gene fusion can be induced by apoptosis, thereby rescuing the affected cell from programmed cell death. The fusion gene can be found at birth in the majority of children with TEL-AML1 positive ALL indicating that this gene fusion is an early event in leukemogenesis which occurs already in utero. Since the frequency of TEL-AML1 positive cord blood samples from healthy newborns is 100 times the incidence of t(12;21) positive ALL additional molecular changes are assumed to be necessary for the clinical manifestation of leukemia. Despite increasing knowledge on the function of the two genes TEL and AML1, the function of the fusion gene as well as its contribution to the malignant transformation is largely unknown.

Aims: The aim of this study is to investigate the functional contribution of the TEL-AML1 fusion product to the leukemic cell phenotype as well as its impact on cell survival/apoptosis, cell cycle regulation and tumor suppressor genes.

Experimental procedures: We will employ the RNA interference technology, a new and highly specific approach, to block the expression of the TEL-AML1 gene fusion in the t(12;21) positive BCP ALL cell line REH. For this purpose sequence specific small interfering RNA will be delivered to REH cells by cationic liposome-mediated transfection. Using this model system we will analyze whether cells undergo apoptosis after blockage of the fusion transcript. The influence of the gene fusion on molecular mechanisms of apoptosis, on cell cycle regulation as well as on tumor suppressor genes will be investigated.

By this approach we will find out whether the TEL-AML1 gene fusion can be molecularly targeted and may thus provide the basis for a new form of therapy. Further, TEL-AML1 dependent genes will be identified and their function characterized. This will contribute to a better understanding of the biology of this subgroup of childhood leukemia.

Zusammenfassung

Die akute lymphoblastische Leukämie (ALL) ist die häufigste Krebserkrankung im Kindesalter. Mit derzeitigen Therapieansätzen werden über 75% der erkrankten Kinder geheilt. Eine große Untergruppe (25%) der ALL, die von unreifen B-Zellen abstammt, ist durch eine chromosomale Translokation t(12;21) charakterisiert. Diese Chromosomenveränderung ist üblicherweise mit einer guten Prognose assoziiert, dennoch  kommt es  bei ungefähr 20% der Patienten zu Rückfällen der Erkrankung. Die molekulare Charakterisierung dieser chromosomalen Translokation hat wichtige Erkenntnisse für den klinischen Verlauf der Erkrankung gebracht, wirft jedoch gleichzeitig eine Vielzahl neuer Fragen über deren Einfluss in der Entstehung der Leukämie auf. Es gibt erste Hinweise, dass diese Translokation durch Apoptose induziert wird und so die betroffene Zelle vor dem programmierten Zelltod rettet. Weiters wurde gezeigt, dass die TEL-AML1 Genfusion bei Kindern mit einer t(12;21) positiven Leukämie häufig bereits während der Entwicklung im Mutterleib entsteht. Sie ist somit ein frühes oder sogar das auslösende Ereignis in der Entstehung der Leukämie. TEL-AML1 positive Zellen vermehren sich und bilden so den präleukämischen Klon, welcher eine Verlangsamung des Zellzyklus aufweisen soll. Diese Annahme konnten wir in unseren bisherigen  Untersuchungen unterstützen. Erst durch weitere Mutationen entsteht dann die Leukämie. Wir haben auch erste Hinweise erbracht, dass aus dem präleukämischen Klon die Rückfallserkrankung entsteht.

Wir werden ein Modellsystem etablieren, in dem wir in einer t(12;21) positiven leukämischen Zellinie die Expression des TEL-AML1 Fusionsgens posttranskriptionell mittels RNA Interferenz blockieren. Durch diese Experimente wollen wir zeigen, dass TEL-AML1 zum Wachstum und der Vermehrung der leukämischen Zellen funktionell beiträgt. Um die molekularen Mechanismen, die durch TEL-AML1 beeinflusst werden, zu erfassen, werden wir die Auswirkungen einer   Blockade  dieses Fusionsgens auf die Apoptose und den Zellzyklus untersuchen. Wir erwarten, dass wir die von TEL-AML1 abhängigen Gene in diesen Systemen identifizieren und ihre Regulation charakterisieren können. Damit hoffen wir zu einem besseren Verständnis der Biologie dieser Leukämieform beitragen zu können. Weiters können diese Analysen als Grundlage für eine molekulare Therapieform dienen, die die größte einheitlich definierte Gruppe von Kindern mit rezidivierender Leukämie betrifft.