1. Översiktlig projektbeskrivning

Engelsk titel

Rce1 deficiency accelerates the development of Nf1-induced myeloproliferative disease in transgenic mice.

Sammanfattning av projektet

Mutationer i gener som kodar för s.k. RAS-proteiner är en mycket vanlig orsak till uppkomsten av olika cancersjukdomar som ex. leukemier. Den vanligaste cancerformen hos barn och ungdomar är akut leukemi. Den förekommer i två huvudtyper, akut lymfatisk leukemi (ALL) och akut myeloisk leukemi (AML, eg. juvenil myelomonocytisk leukemi, JMML). Den akuta leukemin är den primära orsaken till cancerrelaterad mortalitet hos barn. Den vanligaste formen är ALL som förekommer i c:a 70 % av de akuta leukemierna, där RAS-mutationer förekommer i c:a 15 % av de pediatriska ALL patienterna. Idag kan barn med ALL botas till mer än 80 %, dock återfår ung. 1/4 sjukdomen igen (relaps). Den mer ovanliga formen av barnleukemi (JMML) har inte genomgått samma dramatiska förbättring, idag överlever bara ung. hälften av barnen utan återfall. Patogenesen hos JMML orsakas av mutationer i de gener som kodar för RAS-proteiner, vilket kan leda till okontrollerad signalering och celltillväxt.
Neurofibromatos typ 1 (NF1) är ett ärftligt cancersyndrom, som är associerad med ökad risk för utveckling av cancer. NF1 är den tumörsuppressor gen som negativt reglerar RAS signalering. NF1 är inaktiverad vid tumörsjukdomen neurofibromatos och vid juvenil myelomonocytisk leukemi (JMML) . Avsaknaden av NF1 resulterar i hyperaktivering av RAS-proteinet.
RAS-proteiner är muterade vid många cancerformer och är därför väldigt attraktiva som måltavlor för anticancerterapi. RAS-proteinerna genomgår tre enzymatiska modifikationer som leder till att de aktiveras och att de förankras i cellmembranet, nämligen posttranslationell prenylering, klyvning, och metylering. En strategi att hämma RAS-signalering är därvid att hämma något av de fyra enzymer (GGTase, FTase, Rce-1, Icmt) som påverkar membranbindningen hos RAS. I denna studie fokuserar jag specifikt på att hämma enzymet Rce-1 som modifierar RAS-proteiner, och använder som strategi NF1-inducerad leukemi som modellsystem för att studera effekten in vivo

Typ av projekt

Forskningsprojekt

MeSH-termer för att beskriva ämnesområdet

Inlagda MeSH-termer

Mice, Transgenic

Laboratory mice that have been produced from a genetically manipulated EGG or EMBRYO, MAMMALIAN.

Myeloproliferative Disorders

Conditions which cause proliferation of hemopoietically active tissue or of tissue which has embryonic hemopoietic potential. They all involve dysregulation of multipotent MYELOID PROGENITOR CELLS, most often caused by a mutation in the JAK2 PROTEIN TYROSINE KINASE.

Leukemia

A progressive, malignant disease of the blood-forming organs, characterized by distorted proliferation and development of leukocytes and their precursors in the blood and bone marrow. Leukemias were originally termed acute or chronic based on life expectancy but now are classified according to cellular maturity. Acute leukemias consist of predominately immature cells; chronic leukemias are composed of more mature cells. (From The Merck Manual, 2006)

Neoplasms

New abnormal growth of tissue. Malignant neoplasms show a greater degree of anaplasia and have the properties of invasion and metastasis, compared to benign neoplasms.

Hematologic Diseases

Disorders of the blood and blood forming tissues.

Hemic and Lymphatic Diseases

Hematologic diseases and diseases of the lymphatic system collectively. Hemic diseases include disorders involving the formed elements (e.g., ERYTHROCYTE AGGREGATION, INTRAVASCULAR) and chemical components (e.g., BLOOD PROTEIN DISORDERS); lymphatic diseases include disorders relating to lymph, lymph nodes, and lymphocytes.

Bone Marrow Diseases

Projektets delaktighet i utbildning

Avhandling
D-uppsats / Magisterexamen
C-uppsats / Kandidatexamen
ST-läkarutbildning
Annan utbildning
Ej del i utbildning

3. Processen och projektets redovisning

Pågående aktiviteter

Planering och förberedelse före datainsamling
Datainsamling pågår
Analys av insamlade data pågår
Författande av skriftlig redovisning / publikation pågår
En eller flera publikationer från projektet är publicerade
Slutfört och inget mer görs inom ramen för detta projekt

Projektstart (när planeringen påbörjas och börjar dokumenteras skriftligt)

2008-01-01

Datum för påbörjande av datainsamling

2008-01-01

Datum då projektet är slutrapporterat

2010-12-31

Tillämpning av resultat - tidsaspekt (projektledarens bedömning)

Resultaten kommer sannolikt att tillämpas inom 5 år från projektslut.

Tillämpning av resultat - genomslag (projektledarens bedömning)

Internationellt (i flera länder)

Tillämpning av resultat - beskrivning

Bakgrund
Barn med NF1 är predisponerade för JMML, en mycket aggressiv leukemi.Avsaknaden av NF1 orsakar hyperaktivering av RASproteiner. Vår grupp har klonat Rce1 och genererat specifika knockout möss. In vitro studier (Mol CellBiol(2002)22:171-181) påvisade att celler från dessa möss, som saknar Rce1, redistribuerade RAS från plasmamembranet och hämmade proliferationen.Följaktligen testade vi hypotesen på RAS-inducerad cancer in vivo. Vi testade först om knockout av Rce1 kunde hämma utvecklingen av en K-RAS-inducerad leukemi (Blood(2007)109:763-768), varvid hypotesen omedelbart kullkastades,knockout av Rce1 accelererade kraftigt leukemin. Detta betyder att Rce1 i sig själv kan fungera som en tumörsuppressor-gen och att RCE1-enzymet inte är en måltavla för läkemedel vid leukemier. Denna dramatiska effekt av att knocka ut Rce1 måste vi naturligtvis studera i leukemier orsakade av andra mutationer än K-RAS. I den nuvarande studien har jag fokuserat på leukemi orsakad av inaktivering av Nf1-genen.
Syfte
Syftet är att definiera effekten av att hämma Rce1 på utvecklingen av Nf1 inducerad leukemi i möss. Vi producerar möss där vi knockat ut genen för Nf1 och Rce1. Den nya hypotesen är att om Rce1 är en tumörsuppressorgen så borde leukemi orsakad av Nf1 inaktivering accelerera. Preliminära resultat tyder på denna kraftiga accelereration.Vi kommer att kunna definiera Rce1 som en helt ny tumörsuppressor gen.I nästa steg kommer vi att titta på om mutationer i RCE1 förekommer i leukemier hos människor.
Frågeställning
Vi ska avgöra om hämning av Rce1 kommer att accelerera utvecklingen av en Nf1-inducerad leukemi hos möss – precis som inaktivering av Rce1 accelererade K-RAS-inducerad leukemi och reducerade överlevnaden i vår tidigare studie (Blood(2007)109:763-768). Frågeställningen är: Kommer knockout av Rce1 att accelerera utvecklingen av en Nf1-inducerad leukemi?

Kommentar från projektledaren

Förväntat resultat / Klinisk betydelse
De preliminära resultaten visar att inaktivering av Rce1 kraftigt accelererar utvecklingen av Nf1-inducerad leukemi. Både mjältstorlek och mängden relativt mogna leukocyter ökar signifikant,och reduktion av överlevnadsförmågan ses. Vi visar att Rce1 är en tumörsuppressor-gen som kan samarbeta med andra mutationer och accelerera leukemiers RAS-signalering. Slutsatsen från våra studier är först att hämma RCE1-enzymet vid human cancer med all sannolikhet skulle kunna vara farligt. Mekanismen bakom denna effekt är oklar. Den enklaste förklaringen är att det i benmärgsceller finns ett CAAX-protein som normalt hämmar produktionen av leukocyter och att inte fungerar i frånvaro av RCE1-medierad proteolys.Fortsatta studier kommer att avgöra om mutationer i RCE1-genen kan detekteras på leukemi-material från människor.Preliminära resultat från den pågående studien presenterades vid EHA XIII konferens i juni-2008, och vi beräknar att manuskriptet kan skickas in för publicering i augusti 2009.

4. Detaljerad projektbeskrivning

Bakgrundsbeskrivning

Bakgrund
Barn med NF1 är predisponerade för JMML, en mycket aggressiv leukemi.Avsaknaden av NF1 orsakar hyperaktivering av RASproteiner. Vår grupp har klonat Rce1 och genererat specifika knockout möss. In vitro studier (Mol CellBiol(2002)22:171-181) påvisade att celler från dessa möss, som saknar Rce1, redistribuerade RAS från plasmamembranet och hämmade proliferationen.Följaktligen testade vi hypotesen på RAS-inducerad cancer in vivo. Vi testade först om knockout av Rce1 kunde hämma utvecklingen av en K-RAS-inducerad leukemi (Blood(2007)109:763-768), varvid hypotesen omedelbart kullkastades,knockout av Rce1 accelererade kraftigt leukemin. Detta betyder att Rce1 i sig själv kan fungera som en tumörsuppressor-gen och att RCE1-enzymet inte är en måltavla för läkemedel vid leukemier. Denna dramatiska effekt av att knocka ut Rce1 måste vi naturligtvis studera i leukemier orsakade av andra mutationer än K-RAS. I den nuvarande studien har jag fokuserat på leukemi orsakad av inaktivering av Nf1-genen.

Syfte

Syfte
Syftet är att definiera effekten av att hämma Rce1 på utvecklingen av Nf1 inducerad leukemi i möss. Vi producerar möss där vi knockat ut genen för Nf1 och Rce1. Den nya hypotesen är att om Rce1 är en tumörsuppressorgen så borde leukemi orsakad av Nf1 inaktivering accelerera. Preliminära resultat tyder på denna kraftiga accelereration.Vi kommer att kunna definiera Rce1 som en helt ny tumörsuppressor gen.I nästa steg kommer vi att titta på om mutationer i RCE1 förekommer i leukemier hos människor.

Frågeställning / Hypoteser

Frågeställning
Vi ska avgöra om hämning av Rce1 kommer att accelerera utvecklingen av en Nf1-inducerad leukemi hos möss – precis som inaktivering av Rce1 accelererade K-RAS-inducerad leukemi och reducerade överlevnaden i vår tidigare studie (Blood(2007)109:763-768). Frågeställningen är: Kommer knockout av Rce1 att accelerera utvecklingen av en Nf1-inducerad leukemi?
--------------------------------------------------------------------------------

Teoretisk referensram

Barn med NF1 är predisponerade för JMML, en mycket aggressiv leukemi.Avsaknaden av NF1 orsakar hyperaktivering av RASproteiner. Vår grupp har klonat Rce1 och genererat specifika knockout möss. In vitro studier (Mol CellBiol(2002)22:171-181) påvisade att celler från dessa möss, som saknar Rce1, redistribuerade RAS från plasmamembranet och hämmade proliferationen.Följaktligen testade vi hypotesen på RAS-inducerad cancer in vivo. Vi testade först om knockout av Rce1 kunde hämma utvecklingen av en K-RAS-inducerad leukemi (Blood(2007)109:763-768), varvid hypotesen omedelbart kullkastades,knockout av Rce1 accelererade kraftigt leukemin. Detta betyder att Rce1 i sig själv kan fungera som en tumörsuppressor-gen och att RCE1-enzymet inte är en måltavla för läkemedel vid leukemier. Denna dramatiska effekt av att knocka ut Rce1 måste vi naturligtvis studera i leukemier orsakade av andra mutationer än K-RAS. I den nuvarande studien har jag fokuserat på leukemi orsakad av inaktivering av Nf1-genen.

Metod: Gruppindelning

Metod: Gruppindelning
Vi har kontrollmöss och experimentella möss. Kontrollmössens genotyp är Rce1+/+ eller fl/+ och Nf1fl/fl Mx1-Cre. De experimentella mössens genotyp är Rce1fl/fl Nf1fl/fl Mx1-Cre. Vi kommer att inducera leukemi i mössen genom att injicera pI-pC: pI-pC stimulerar interferon-frisättning som aktiverar uttryck av CRE-rekombinas och klipper ut Nf1 och Rce1 generna. Grupper om 6 möss per genotyp och tidpunkt har injicerats med pI-pC.Studien beräknas vara klar för publicering i augusti 2009

Metod: Databearbetning

Metod: Databearbetning
Vid den statistiska bearbetningen kommer data presenteras som medelvärde + SEM. Skillnader i ex. organvikter, koncentrationer och procent av vita blodkroppar, FACS-analyser, förmågan hos hematopoetiska celler att bilda kolonier, densitometri av proteinband på Western blots m.m., kommer att bestämmas med Student’s t test eller one-way ANOVA med Tukey’s post-hoc test; överlevnadskurvor utvärderas med log-rank test.

Resultat

Förväntat resultat / Klinisk betydelse
De preliminära resultaten visar att inaktivering av Rce1 kraftigt accelererar utvecklingen av Nf1-inducerad leukemi. Både mjältstorlek och mängden relativt mogna leukocyter ökar signifikant,och reduktion av överlevnadsförmågan ses. Vi visar att Rce1 är en tumörsuppressor-gen som kan samarbeta med andra mutationer och accelerera leukemiers RAS-signalering. Slutsatsen från våra studier är först att hämma RCE1-enzymet vid human cancer med all sannolikhet skulle kunna vara farligt. Mekanismen bakom denna effekt är oklar. Den enklaste förklaringen är att det i benmärgsceller finns ett CAAX-protein som normalt hämmar produktionen av leukocyter och att inte fungerar i frånvaro av RCE1-medierad proteolys.Fortsatta studier kommer att avgöra om mutationer i RCE1-genen kan detekteras på leukemi-material från människor.Preliminära resultat från den pågående studien presenterades vid EHA XIII konferens i juni-2008, och vi beräknar att manuskriptet kan skickas in för publicering i augusti 2009.

Diskussion

Mutationer i gener som kodar för s.k. RAS-proteiner är en mycket vanlig orsak till uppkomsten av olika cancersjukdomar som ex. leukemier. Den vanligaste cancerformen hos barn och ungdomar är akut leukemi. Den förekommer i två huvudtyper, akut lymfatisk leukemi (ALL) och akut myeloisk leukemi (AML, eg. juvenil myelomonocytisk leukemi, JMML). Den akuta leukemin är den primära orsaken till cancerrelaterad mortalitet hos barn. Den vanligaste formen är ALL som förekommer i c:a 70 % av de akuta leukemierna, där RAS-mutationer förekommer i c:a 15 % av de pediatriska ALL patienterna. Idag kan barn med ALL botas till mer än 80 %, dock återfår ung. 1/4 sjukdomen igen (relaps). Den mer ovanliga formen av barnleukemi (JMML) har inte genomgått samma dramatiska förbättring, idag överlever bara ung. hälften av barnen utan återfall. Patogenesen hos JMML orsakas av mutationer i de gener som kodar för RAS-proteiner, vilket kan leda till okontrollerad signalering och celltillväxt.
Neurofibromatos typ 1 (NF1) är ett ärftligt cancersyndrom, som är associerad med ökad risk för utveckling av cancer. NF1 är den tumörsuppressor gen som negativt reglerar RAS signalering. NF1 är inaktiverad vid tumörsjukdomen neurofibromatos och vid juvenil myelomonocytisk leukemi (JMML) . Avsaknaden av NF1 resulterar i hyperaktivering av RAS-proteinet.
RAS-proteiner är muterade vid många cancerformer och är därför väldigt attraktiva som måltavlor för anticancerterapi. RAS-proteinerna genomgår tre enzymatiska modifikationer som leder till att de aktiveras och att de förankras i cellmembranet, nämligen posttranslationell prenylering, klyvning, och metylering. En strategi att hämma RAS-signalering är därvid att hämma något av de fyra enzymer (GGTase, FTase, Rce-1, Icmt) som påverkar membranbindningen hos RAS. I denna studie fokuserar jag specifikt på att hämma enzymet Rce-1 som modifierar RAS-proteiner, och använder som strategi NF1-inducerad leukemi som modellsystem för att studera effekten in vivo

Slutsats

Inaktivering av Rce-1 accelererar leukemi av myeloproliferativ karaktär hos transgena Nf1-möss.

Referenser

Barn med NF1 är predisponerade för JMML, en mycket aggressiv leukemi.Avsaknaden av NF1 orsakar hyperaktivering av RASproteiner. Vår grupp har klonat Rce1 och genererat specifika knockout möss. In vitro studier (Mol CellBiol(2002)22:171-181) påvisade att celler från dessa möss, som saknar Rce1, redistribuerade RAS från plasmamembranet och hämmade proliferationen.Följaktligen testade vi hypotesen på RAS-inducerad cancer in vivo. Vi testade först om knockout av Rce1 kunde hämma utvecklingen av en K-RAS-inducerad leukemi (Blood(2007)109:763-768), varvid hypotesen omedelbart kullkastades,knockout av Rce1 accelererade kraftigt leukemin. Detta betyder att Rce1 i sig själv kan fungera som en tumörsuppressor-gen och att RCE1-enzymet inte är en måltavla för läkemedel vid leukemier. Denna dramatiska effekt av att knocka ut Rce1 måste vi naturligtvis studera i leukemier orsakade av andra mutationer än K-RAS. I den nuvarande studien har jag fokuserat på leukemi orsakad av inaktivering av Nf1-genen.