Final Report

Acute lymphoblastic leukemia (ALL) is the most frequent cancer in children. In about 25% of cases it is characterized by the chromosomal translocation t(12;21), which results in the fusion of TEL with AML1. Expression of the fusion protein leads to deregulation of downstream genes and pathways and together with secondary alterations to the clinical manifestation of leukemia. Even though this subgroup of leukemia is usually not associated with high-risk criteria, up to 20% of children suffer a recurrence of the disease. There exists increasing evidence that at least some relapses derive from a preleukemic, i.e. not fully malignant clone, instead of from highly malignant cells which are resistant to therapy. Thus, it is crucial to understand the function of the TEL/AML1 fusion protein and how it contributes to the leukemia phenotype. Since only little is known about the function of the fusion protein, we proposed to study its effect in model cell lines. We could show that the presence of TEL/AML1 is necessary for the survival of leukemic cells, since they undergo apoptosis upon knock-down of the fusion protein indicating that the fusion protein or the deregulated proteins may be specifically targeted in the future. In the second subproject causes for and effects of the overexpressed erythropoietin receptor (EPOR) were evaluated and we demonstrated its dependence on the fusion protein. Upon addition of EPO to the cell cultures TEL/AML1 positive leukemias exhibited an increased proliferation as well as enhanced survival after prednisone treatment in vitro. Further studies are, however, needed to assess the biological and also potentially clinical significance of our findings. We then went on to evaluate the effects of ectopically expressed TEL/AML1 on cellular processes. The fusion gene expressing cells did not only grow more slowly and had a reduced sensitivity to drug-induced apoptosis we also found a deregulation of the cell cycle resulting in accumulation of tetraploid cells in keeping with the presence of this particular phenotype that is almost exclusively associated with TEL/AML1 leukemias. Ongoing studies are currently exploring mechanisms by which TEL/AML1 abrogates the cell cycle checkpoint and allows the evolution of tetraploid cells.

Endbericht

Die akute lymphoblastische Leukämie ist die häufigste Krebserkrankung im Kindesalter. Ungefähr 20% der Fälle sind durch die chromosomale Translokationt(12;21) charakterisiert, die in der Fusion von TEL mit dem AML1 Gen resultiert. Das Fusionsprotein führt zu einer Deregulation von Genen und Signalwegen, die gemeinsam mit dem Auftreten sekundärer Veränderungen zur klinischen Manifestation einer Leukämie führen. Obwohl diese Untergrupppe der Leukämie nicht mit Hochrisikofaktoren assoziiert ist, treten in bis zu 20% der Fälle Rezidive auf. Hinweise in der Literatur lassen vermuten, dass zumindest einige dieser Rezidive von präleukämischen, noch nicht völlig malignen Zellen, die resistent auf die Behandlung sind, abstammen können. Dies steht im Gegensatz zu der generellen Annahme, dass Rezidive aus einem hochmalignen Zellklon entstehen. Es ist daher wichtig, die Funktion des Fusionsgens, also der die Leukämie auslösenden Veränderung, zu verstehen. Wir hatten uns zum Ziel gesetzt, die Funktion dieses Fusionsproteins in Modellsystemen zu studieren. Unsere Daten zeigen, dass die Anwesenheit von TEL/AML1 für das Überleben der betroffenen Zelle wichtig ist, da diese dem programmierten Zelltod anheimfallen wenn das Protein ausgeschalten ist. Das bedeutet, dass in der Zukunft das Fusionsgen bzw. die davon regulierten Gene spezifisch therapeutisch ausgeschaltet werden könnten, um die Leukämie zu vernichten. Ein weiteres Teilprojekt bestand darin, den Grund für die Überexpression des Erythropoetinrezeptors (EPOR) auf den leukämischen Zellen zu suchen. Unsere Daten zeigen, dass der EPOR von TEL/AML1 reguliert wird, und dass die Zugabe des Wachstumsfaktor Eryphropoetin zu den Zellkulturen nicht nur zu einer vermehrten Proliferation sondern auch zu einem geringeren Prednison-induzierten Zelltod führt. Weiterführende Studien müssen jedoch die biologische und mögliche klinische Relevanz untersuchen. Weiters haben wir - um die Funktion des TEL/AML1 zu untersuchen - dieses Fusionsprotein in Zellen eingebracht. Diese sind dadurch nicht nur langsamer gewachsen and waren resistenter gegen Medikamente, sie zeigten darüberhinaus einen Defekt der Zellzykluskontrolle, der mit dem Überwuchern von tetraploiden Zellen einhergeht. Tetraploidie kommt praktisch ausschließlich bei TEL/AML1 positiven Leukämien vor. Derzeit versuchen wir den Mechanismus, der TEL/AML1 mit der Zellzykluskontrolle verbindet, zu erforschen.