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Medizinische Hochschule Hannover | Hämatologie, Hämostaseologie und Onkologie | Carl-Neuberg-Str.1 | 30625 Hannover | Tel.:(+49) 0511-532-0

Molekulare Hämatologie und Onkologie 2015

 

 

Molekulare Hämatologie

Molekulare Onkologie

Prof. Dr. phil. nat. Michaela Scherr

Prof. Dr. med. Matthias Eder

Info

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Forschungsschwerpunkte

   

Der Einsatz molekular definierter Therapeutika kann die Behandlung von Leukämien dramatisch verbessern. So haben im Falle der BCR-ABL positiven chronischen myeloischen Leukämie (CML) spezifische Tyrosinkinase-Inhibitoren (TKI) den Krankheitsverlauf und das Überleben der Patienten dramatisch verbessert. Im Gegensatz dazu sind die Ergebnisse einer TKI-Therapie in der BCR-ABL-positiven akuten lymphatischen Leukämie (ALL) deutlich unterlegen. Etwa 30% der erwachsenen Patienten mit ALL exprimieren BCR-ABL und definieren dadurch eine Höchstrisiko-Gruppe. Grundlage für den Erfolg der TKI-Therapie bei der CML war das Verständnis der molekularen Pathologie der Erkrankung, und das Verständnis krankheitsspezifischer molekularer Aberrationen bildet weiterhin die Grundlage für die Identifizierung neuer therapeutischer Zielstrukturen und die Entwicklung neuer Therapien.

 

Unser Labor erforscht molekulare Aberrationen in Leukämien mit dem Ziel, Therapieansätze zu verbessern oder neue zu entwickeln. Wir nutzen dazu Zellkultur- und Mausmodelle sowie viralen Gentransfer zur genetischen Manipulation hämatopoetischer Zellen. Dazu gehört die Überexpression von Genen und miRNAs ebenso wie die spezifische Inhibition der Genexpression durch RNA-Interferenz (RNAi). Daneben nutzen wir Methoden zur genom- und proteomweiten Analyse der Genexpression in Zusammenarbeit mit mehreren Arbeitsgruppen innerhalb und außerhalb der MHH. 

 

 

Identifizierung möglicher potentieller Zielstrukturen in Leukämiezellen

  

In bisherigen Arbeiten wurden gen-spezifische, synthetische siRNAs (transiente RNAi) sowie lentiviral-codierte shRNAs (stabile RNAi) in Zelllinien und primären hämatopoetischen Stamm- und Progenitorzellen von Normalpersonen und CML-Patienten zur funktionellen Genanalyse etabliert (Scherr et al., 2003a, 2003b, 2006). Wir konnten dabei STAT5 (Transkriptionsfaktor), SHP-2 (Protein-Tyrosinphosphatase) und Gab2 (Adaptorprotein) in CML-Zellen aufgrund einer Leukämie-spezifischen Inhibition des Zellwachstums als potentielle neue Zielstrukturen identifizieren (Scherr et al., 2005, 2006).

 

Anhand von Microarray-Analysen (miCHIPs) und miRNA-spezifischer qRT-PCR (miR-qRT-PCR) wurde das Expressionsmuster von miRNAs in Zelllinien und primären hämatopoetischen Stamm- und Progenitorzellen von CML-Patienten bestimmt (Venturini et al., 2007), wobei insbesondere das miR-17~92 Polycistron als differentiell reguliert gefunden wurde. Um die Funktion von miRNAs zu analysieren haben wir Expressionskassetten für die Überexpression und Inhibition individueller miRNAs (sog. AntagomiRs) in Zellkultursystemen etabliert (Scherr et al., 2007; Scherr et al., 2010).

 

Da miR-17~92 in primären CML Zellen verstärkt exprimiert wird, untersuchten wir in einem weiteren Projekt die Rolle des miR-17~92 Polycistrons in BCR-ABL positiver ALL.  Hierzu haben wir die miR-17~92 Expression in primären BCR-ABL-positiven und BCR-ABL-negativen lymphatischen ALL Zellen, sowie in primären normalen CD34+ Zellen mittels miR-qRT-PCR untersucht. Dabei zeigte sich überraschenderweise, (i) dass die miR~17-92-Expression in B-lineage ALL-Zellen, im Gegensatz zu BCR-ABL positiven myeloischen Zellen, vermindert ist (Scherr et al., 2014) und (ii) dass eine Überexpression von miR-17~92 in ALL-Zellen die Apoptose BCR-ABL-abhängig reguliert.

 

Zur Identifizierung miR-17~92-regulierter Zielgene führten wir in Kollaboration mit Prof. A. Pich (Abt. Toxikologie, MHH) SILAC/LC-MS-Experimente (Stable Isotope Labelling of Amino acids in Culture / Liquid Chromatography und Mass Spectroscopy) mit lymphatischen TonB Zellen, die stabil das miR~17-19b Polycistron exprimieren, durch. Dabei konnten wir mehrere Kandidatengene, die im Apoptose-Pathway eine Rolle spielen, inklusive Bcl2 identifizieren. Sowohl in murinen als auch in humanen Zellen konnten wir Bcl2 als direktes Target von miR-17~92 bestätigen. Weiterhin zeigte der knock-down von Bcl2, mittels Bcl2-spezifischer RNAi, eine BCR-ABL-abhängige Induktion der Apoptose. Weiterhin konnten wir zeigen, dass BCR-ABL positive ALL Zellen sensitiver auf pharmakologische BCL2 Inhibition mit ABT-737 ansprechen als BCR-ABL negative ALL Zellen.

  

Um die Effekte einer BCL2-Inhibition in klinisch relevanten Modellen zu untersuchen, wurden primäre BCR-ABL-positive ALL Zellen, lentiviral mit einem Vektor, der Luziferase exprimiert transduziert und in NSG- Mäusen transplantiert. Nach erfolgreichem Anwachsen der Leukämiezellen wurden die Mäuse mit dem BCL2-Inhibitor ABT-737  oder Kontrolle (DMSO) behandelt. Durch die Behandlung mit ABT-737 konnten wir eine hoch effiziente Reduktion der Luziferase-exprimierenden Leukämiezellen erzielen. Zusätzlich wird das Überleben der Mäuse durch ABT-737 Behandlung signifikant verlängert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Inhibierung von BCL2 eine mögliche Behandlungsstrategie für BCR-ABL-positive ALL in vivo ist.

 

In myeloischen Zellen konnten wir zeigen, dass die Überexpression von miR-125b die G-CSF induzierte Differenzierung in murinen 32D Zellen in vitro blockieren kann. In vivo führt die Transplantation von murinen miR-125b-überexprimierenden Knochenmarkszellen allerdings nach ca. 8 Wochen zu einem erhöhtem Wachstum myeloischer Zellen im Knochenmark. Mit Hilfe von bioinformatischen und experimentellen Analysen haben wir erstmals STAT3, c-Jun und JUND als miR-125b regulierte Zielgene in myeloischen Zellen identifizieren und BAK1 als Targetgen bestätigen können (Surdziel et al., 2011).

 

 

Mitglieder der Arbeitsgruppe

 

Wisenschaftliche Mitarbeiter

Technische Mitarbeiter

Hanna Kirchhoff

Karin Battmer (MTA)

Caroline Schoenherr

Iris Dallmann (MTA)

Katharina Wohlan

Aktuelle Grants

  • DFG: Michaela Scherr, Matthias Eder; Identifizierung von onkogenen- und miRNA-regulierten Programmen in myeloischen Zellen.
  • Jose Carreras Leukämie-Stiftung: Michaela Scherr, Matthias Eder; Identifizierung und funktionelle Analyse von miR-125b regulierten Zielgenen in myeloischen Zellen.
  • H.W.&J. Hector Stiftung zu Weinheim „Gezielte Induktion mitochondrialer Apoptose zu Therapieoptimierung der BCR-ABL-positiven akuten lympahtischen Leukämie (BCR-ABL+ALL)“
  • Excellenzcluster REBIRTH: Matthias Eder, Michaela Scherr; miRNA in myelopoiesis

Ausgewählte Literatur

Originalartikel

 

Scherr M, Battmer K, Blömer U, Schiedlmeier B, Ganser A, Grez M, Eder M. Lentiviral gene transfer into peripheral blood-derived CD34+ NOD/SCID-repopulating cells. Blood. 2002;99:709-712.

 

 

Scherr M, Battmer K, Winkler T, Heidenreich O, Ganser A, Eder M. Specific inhibition of bcr-abl gene expression by small interfering RNA. Blood. 2003;101:1560-1563.

 

 

Scherr M, Battmer K, Ganser A, Eder M 2003. Modulation of gene expression by entivirus mediated delivery of small interfering RNA. Cell Cycle. 2003;2:251-257.

 

 

Tiede A, Eder M, von Depka M, Battmer K, Luther S, Kiem H-P, Ganser A, Scherr M. Recombinant factor VIII expression in hematopoietic cells following lentiviral transduction. Gene Ther. 2003;10:1917-1925.

 

 

Scherr M, Battmer K, Schultheis B, Ganser A, Eder M. Stable RNA interference (RNAi) as an option for anti bcr-abl therapy. Gene Ther. 2005;1:12-21.

 

 

Scherr M, Chaturvedi A, Battmer K, Dallmann I, Schultheis B, Ganser A, Eder M. Enhanced sensitivity to inhibition of SHP2, STAT5, and Gab2 expression in chronic myeloid leukemia (CML). Blood. 2005;107:3279-3297.

 

 

Venturini L, Battmer K, Castoldi M, Schultheis B, Hochhaus A, Muckenthaler MU, Ganser A, Eder M*, Scherr M*. Expression of the miR-17-92 polycistron in chronic myeloid leukemia (CML) CD34+ cells. Blood. 2007;109:4399-4405.(*equal contribution)

 

 

Scherr M, Venturini L, Battmer K, Schaller-Schoenitz M, Schaefer D, Dallmann I, Ganser A, Eder M. Lentivirus-mediated antagomir expression for specific inhibition of miRNA function. Nucleic Acids Res. 2007; 35:e149.

 

 

Dogan Y, Ganser A, Scherr M*, Eder M*. Quantification of transforming capacity and cooperation of defined genetic alterations in myeloid malignancies. Exp Hematol. 2010; 38:11-19. (*equal contribution)

 

 

Haghikia A, Missol-Kolka E, Tsikas D, Venturini L, Brundiers S, Castoldi M, Muckenthaler MU, Eder M, Stapel B, Thum T, Haghikia A, Petrasch-Parwez E, Drexler H, Hilfiker-Kleiner D*, Scherr M*. Signal transducer and activator of transcription 3-mediated regulation of miR-199a-5p links cardiomyocyte and endothelial cell function in the heart: a key role for ubiquitin-conjugating enzymes. Eur Heart J. 2011;32:1287-1297. (*equal contribution)

 

 

Surdziel E, Cabanski M, Dallmann I, Lyszkiewicz M, Krueger A, Ganser A, Scherr M*, Eder M*. Enforced expression of miR-125b affects myelopoiesis by targeting multiple signaling pathways. Blood. 2011; 117:4338-4348. (*equal contribution)



Scherr M, Elder A, Battmer K, Barzan D, Bomken S, Ricke-Hoch M, Schröder A, Venturini L, Blair HJ, Vormoor J, Ottmann O, Ganser A, Pich A, Hilfiker-Kleiner D, Heidenreich O, Eder M. Differential expression of miR-17~92 identifies BCL2 as a therapeutic target in BCR-ABL-positive B-lineage acute lymphoblastic leukemia. Leukemia. 2014; 28:554-65.
 

Schaller-Schönitz M, Barzan D, Williamson AJ, Griffiths JR, Dallmann I, Battmer K, Ganser A, Whetton AD, Scherr M, Eder M. BCR-ABL affects STAT5A and STAT5B differentially.PLoS One. 2014; 9:e97243

 

Reviews

 

Scherr M, Eder M. Gene transfer into hematopoietic stem cells using lentiviral vectors. Curr Gene Ther. 2002;2:45-55.

 

 

Scherr M, Morgan MA, Eder M. Gene silencing mediated by small interfering RNAs in mammalian cells. Curr Med Chem. 2003;10:245-256.

 

 

Scherr M, Eder M. RNAi in functional genomics. Curr Opin Mol Ther. 2004;6:129-135.

 

 

Eder M, Scherr M. MicroRNA and lung cancer. N Engl J Med. 2005;352:2446-2448

 

 

Scherr M, Eder M. Modulation of gene expression by siRNA in hematopoietic cells. Curr Opin Drug Discov Devel. 2005;8:262-269.

 

 

Scherr M, Eder M. Gene silencing by small regulatory RNAs in mammalian cells. Cell Cycle. 2007;6:444-449.

 

 

Scherr M, Venturini L, Eder M. Knock-down of gene expression in hematopoietic cells. Methods Mol Biol. 2009;506:207-219.

 

 

Scherr M, Venturini L, Eder M. Lentiviral vector-mediated expression of pre-miRNAs and antagomiRs. Methods Mol Biol. 2010;614:175-185.

 

 

Surdziel E, Eder M, Scherr M. Lentivirus-mediated antagomir expression. Methods Mol Biol. 2010;667:237-248.

 

 


Anschrift
Hämatologie, Hämostaseologie,
Onkologie und Stammzelltransplantation
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