The role of STAT5 and KRAS in hematopoiesis and acute myeoloid leukemia Fatrai, Szabolcs

Transcriptie

1 The role of STAT5 and KRAS in hematopoiesis and acute myeoloid leukemia Fatrai, Szabolcs IMPORTANT NOTE: You are advised to consult the publisher's version (publisher's PDF) if you wish to cite from it. Please check the document version below. Document Version Publisher's PDF, also known as Version of record Publication date: 2010 Link to publication in University of Groningen/UMCG research database Citation for published version (APA): Fatrai, S. (2010). The role of STAT5 and KRAS in hematopoiesis and acute myeoloid leukemia Groningen: s.n. Copyright Other than for strictly personal use, it is not permitted to download or to forward/distribute the text or part of it without the consent of the author(s) and/or copyright holder(s), unless the work is under an open content license (like Creative Commons). Take-down policy If you believe that this document breaches copyright please contact us providing details, and we will remove access to the work immediately and investigate your claim. Downloaded from the University of Groningen/UMCG research database (Pure): For technical reasons the number of authors shown on this cover page is limited to 10 maximum. Download date:

2 Summary in Dutch (Nederlandse samenvatting) Chapter 7 Summary in Dutch (Nederlandse samenvatting) 203

3 Chapter 7 Nederlandse samenvatting Bloed is een gespecialiseerd weefsel dat zorgt voor toevoer van noodzakelijke voedingsstoffen en zuurstof, afvalproducten van cellen afvoert en bijdraagt aan het immuunsysteem tegen ziekteverwekkers. Het menselijk bloed bestaat uit bloedcellen en vloeibaar plasma. Bloedcellen kunnen worden onderverdeeld in rode bloedcellen die rood hemoglobine bevatten en zuurstof transporteren, en witte bloedcellen die betrokken zijn bij de bescherming van het lichaam tegen infecties en parasieten. Alle bloedcellen in ons lichaam komen voort uit bloedstamcellen die gelokaliseerd zijn in het beenmerg. Bloedstamcellen kunnen veranderen (differentiëren) in voorlopercellen die uiteindelijk de rijpe bloedcellen vormen, maar kunnen ook zichzelf vernieuwen waardoor er altijd een hoeveelheid bloedstamcellen aanwezig is in het beenmerg. Hierdoor blijft de bloedproductie tijdens ons leven gegarandeerd. De balans tussen zelfvernieuwing en differentiatie is sterk gereguleerd en vele bloedziekten, waaronder acute myeloide leukemie, kennen hun oorsprong in een verstoring van deze balans. De ontwikkeling van acute myeloide leukemie is een meerstaps proces waarin de cel verschillende veranderingen ondergaat. Het ligt voor de hand dat een aantal van deze veranderingen gezamenlijk bijdragen aan toegenomen zelfvernieuwing, afwijkingen in differentiatie en leiden tot de ontwikkeling van leukemische stamcellen. De laatste jaren is het duidelijk geworden dat kankercellen in acute myeloide leukemie niet allemaal dezelfde karakteristieken bezitten maar van elkaar verschillen en een hiërarchische structuur ten opzichte van elkaar 204

4 Summary in Dutch (Nederlandse samenvatting) hebben. Aan de top van de hiërarchie staan de leukemische stamcellen die kunnen zelfvernieuwen. Leukemische stamcellen vermeerderen zich niet alleen, maar vormen ook andere kwaadaardige cellen die hun mogelijkheid tot zelfvernieuwing verliezen. Deze cellen kunnen verder groeien en differentiëren, maar vormen geen normale functionele bloedcellen. De grote hoeveelheid van deze niet-functionele kankercellen verstoort de normale bloedvorming wat leidt tot bloedarmoede, bloedingen en een slecht functionerend immuunsysteem. Daarnaast kunnen leukemische stamcellen zich buiten het bloed in andere delen van het lichaam verspreiden, waaronder het centraal zenuwstelsel, de huid en het tandvlees wat leidt tot verdere complicaties. Chromosomale translocaties en moleculaire afwijkingen in stamcellen verstoren het normale proces van zelfvernieuwing en differentiatie wat kan leiden tot de ontwikkeling van bloedkanker. Er zijn een aantal belangrijke moleculen geïdentificeerd die niet correct functioneren in leukemische cellen. In dit proefschrift onderzochten we de rol van STAT5 en KRAS in zelfvernieuwing en differentiatie van bloedstamcellen en hun potentiële rol in de ontwikkeling van leukemie. STAT5 is een transcriptiefactor die de expressie reguleert van een aantal genen in de cel. STAT5 is aanwezig in veel bloedcellen en speelt een essentiële rol bij de normale bloedvorming (hematopoïese). Meer dan 65% van de patiënten met acute myeloide leukemie heeft een constitutief geactiveerd STAT5, wat bijdraagt aan de ontwikkeling van acute myeloide leukemie. Een van de eiwitten die verstoord tot expressie komt onder invloed van constitutieve activatie van STAT5 is het membraaneiwit MUCIN1. In hoofdstuk 2 onderzochten we de rol van MUCIN1 in de 205

5 Chapter 7 normale bloedvorming en acute myeloide leukemie. In materiaal van acute myeloide leukemie patiënten vonden we dat MUCIN1 verhoogd tot expressie komt in 70% van de gevallen, wat suggereert dat dit bijdraagt aan de ontwikkeling van de ziekte. Door middel van stabiele overexpressie van MUCIN1 in gezonde bloedcellen hebben we aangetoond dat MUCIN overexpressie leidt tot een verhoogd aantal celdelingen, een toegenomen aantal stam- en voorlopercellen, en een versterkte interactie tussen bloedcellen en beenmergcellen die de bloedvorming ondersteunen. In hoofdstuk 3 bestudeerden we of STAT5 activatie specifiek de langetermijn groei van stamcellen induceert, of ook de groei van voorlopercellen beïnvloedt. Deze experimenten lieten zien dat STAT5 activatie alleen de groei van stamcellen, maar niet die van voorlopercellen, stimuleert wat suggereert dat STAT5-geïnduceerde lange-termijn groei de basis vindt in de stamcellen en niet de voorlopercellen. Vervolgens hebben we genen geïdentificeerd die gereguleerd worden door STAT5 in de stamcelpopulatie. Een van deze genen was hypoxia-induced factor 2 (HIF2). Wanneer we de expressie van HIF2 artificieel verlagen in STAT5-geactiveerde cellen zagen we verminderde proliferatie, en een verlaagd aantal stam- en voorlopercellen. Deze data laten zien dat STAT5- gemedieerde lange-termijn effecten (gedeeltelijk) worden gereguleerd door HIF2, en dat STAT5 activatie de expressie van hypoxie-geïnduceerde genen veranderd door middel van HIF2 toename. Kankercellen kunnen wellicht met behulp van dit mechanisme hun ongedifferentieerde eigenschappen bewaren. 206

6 Summary in Dutch (Nederlandse samenvatting) In hoofdstuk 4 onderzochten we de potentiële rol van STAT5 in de ontwikkeling van erythrocyten (rode bloedcellen) en megakaryocyten (productie bloedplaatjes). Onze resultaten laten zien dat verlaging van STAT5 expressie resulteert in toegenomen aantalen megakaryocytaire voorlopercellen, terwijl erythroide voorlopercellen verminderd waren. Overexpressie van een constitutief actieve vorm van STAT5 - STAT5A(1*6)- laat echter een verminderde megakaryocytaire ontwikkeling zien en een robuuste inductie van erythroide differentiatie. Deze data laten zien dat STAT5 activatie erythroide differentiatie induceert terwijl de megakaryocytaire ontwikkeling verminderd is. Daarnaast blijkt dat naast de effecten op het stamcelcompartiment, zoals beschreven in hoofdstuk 3, STAT5 ook betrokken is bij differentiatie beslissingen van voorlopercellen. RAS mutaties komen frequent voor bij acute myeloide leukemie. Echter, hun functie in humane hematopoïetische stam- en voorlopercellen is niet goed begrepen. In hoofdstuk 5, onderzochten we de effecten van oncogeen KRAS op humane stam- en voorlopercellen en bestudeerden hoe KRAS bijdraagt aan leukemische transformatie. Onze resultaten demonstreren dat overexpressie van oncogeen KRAS in bloedcellen leidt tot een dramatische toename in celgroei die samengaat met toegenomen vroege cobblestone vorming, inductie van monocytaire differentiatie en een sterke reductie in stamcelfrequentie. Daarnaast laten onze experimenten zien dat oncogeen KRAS de ERK en p38mapk signaaltransductieroutes activeert. Differentiatie wordt voornamelijk door p38 gemedieerd, terwijl de ERK proliferatie stimuleert, in ieder geval gedeeltelijk gereguleerd door gesecreteerde factoren. Deze studies laten zien dat KRAS mutaties op 207

7 Chapter 7 zichzelf niet voldoende zijn om leukemie te veroorzaken maar dat additionele mutaties nodig zijn. Het werk beschreven in dit proefschrift draagt bij aan een toegenomen begrip van de rol van STAT5 en KRAS in de ontwikkeling van acute myeloide leukemie. Door middel van overexpressie van STAT5 en KRAS in primaire bloedcellen onderzochten we hun bijdrage aan leukemische transformatie. Verder discussieerden we over de mechanismen die zouden kunnen leiden tot leukemische transformatie. Identificatie van deze nieuwe mechanismen kan leiden tot een verbeterd begrip van de ontwikkeling van acute myeloide leukemie en verbetering van de behandeling. 208