Mai 2012 | Karoline Gleixner

MedUni Wien RESEARCHER OF THE MONTH, Mai 2012

Die Jury „Researcher of the Month” verleiht die Auszeichnung für diesen Monat Frau Dr.in Karoline Gleixner aus Anlass der 2011 in dem Top-Journal Blood (IF 10.558) erschienenen Publikation KIT-D816V-independent oncogenic signaling in neoplastic cells in systemic mastocytosis: role of Lyn and Btk-activation and disruption by dasatinib and bosutinib [1]. Die Arbeit entstand an der Klinik für Innere Medizin I, Abteilung für Hämatologie und Hämostaseologie, in Zusammenarbeit mit folgenden Kooperationspartnern: Klinisches Institut für Labormedizin und Institut für Immunologie (beide an der Medizinische Universität Wien); Center for Molecular Medicine of the Austrian Academy of Sciences;  Department for Companion Animals and Horses, Clinic of Internal Medicine and Infectious Diseases, Veterinärmedizinische Universität Wien; Stanford University School of Medicine, Stanford Cancer Center, Stanford, CA; Institute of Pathology Ansbach, Deutschland; III. Medizinische Klinik, Hämatologie und Internistische Onkologie, Universität Heidelberg, Mannheim, Deutschland; Ludwig Boltzmann Cluster Oncology, Wien.

Identifikation und pharmakologische Blockierung von relevanten Signalnetzwerken in den neoplastischen Mastzellen der Aggressiven Mastozytose
Die systemische Mastozytose (SM) ist eine seltene hämatologische Erkrankung, die durch eine gesteigerte Akkumulation von neoplastischen Mastzellen in einem oder mehreren inneren Organen charakterisiert ist. Die häufigste Form ist die indolente systemischen Mastozytose (ISM). Diese Patienten leiden häufig an Mediator-assoziierten Symptomen bis hin zur Anaphylaxie, es kommt jedoch zu keiner malignen Organ-Infiltration. Im Gegensatz dazu präsentieren sich die aggressive SM (ASM) und die Mastzellleukämie (MZL) als rasch progrediente Erkrankungen mit maligner Organ-Infiltration, welche durch eine gesteigerte Proliferation der neoplastischen Mastzellen verursacht wird. Diese Erkrankungen gehen mit einer schlechten Prognose einher, zumal das Ansprechen auf konventionelle zytostatische Therapien zumeist suboptimal und nur vorrübergehend ist. Die Arbeiten der genannten Forschergruppen konzentrieren sich daher auf die Identifikation neuer therapeutischer Targets und zielgerichteter Therapien [2,3,4]. In einem Großteil der Patienten mit SM weisen die neoplastischen Mastzellen die D816V Mutation in der Rezeptorkinase KIT auf. Diese Mutation führt zu einer permanenten Phosphorylierung und somit Aktivierung der Tyrosinkinase KIT, welche mit einem gesteigerten Überleben und einer gesteigerten Akkumulation der neoplastischen Mastzellen in Verbindung gebracht wird. Daher scheinen zielgerichtete Therapien mit Tyrosinkinase-Inhibitoren (TKI), welche KIT-D816V erkennen und ausschalten, eine mögliche Option für die Therapie der ASM und MZL zu sein. Ein Wirkstoff, welcher KIT-D816V blockiert und daher in klinischen Studien an Patienten mit ASM oder MZL zum Einsatz kommt, ist Midostaurin (PKC412) [5]. Rezente Publikationen weisen jedoch darauf hin, dass KIT-D816V nicht der alleinige molekulare Auslöser der ASM ist. Zum einem ist KIT-D816V auch in der Mehrzahl der Patienten mit ISM, welche in der Regel über Jahre hinweg stabil verläuft, nachweisbar. Zum anderen führt im Zelllinienmodell KIT-D816V alleine zwar zur Mastzelldifferenzierung und Akkumulation, nicht aber zur aggressiven Proliferation. Auch im Mausmodell führte KIT-D816V zur indolenten Mastzellakkumulation, jedoch nicht zu einer ASM oder MZL [6]. Ferner konnten mit Midostaurin in ASM- und MZL-Patienten nur partielle, nicht aber langanhaltende komplette Remissionen erzielt werden. Welche zusätzlichen Faktoren zur Entwicklung einer aggressiven Form der SM beitragen, ist bislang unbekannt.

Die aktuelle Publikation beschreibt die Rolle der Src-kinase Lyn und der Tec-kinase Btk in neoplastischen Mastzellen [1]. Ausgangspunkt der Arbeit war die Beobachtung, dass Lyn und Btk in neoplastischen Mastzellen im Knochenmark von Patienten mit ASM oder MZL zumeist aktiviert sind. Anhand der Mastzell-Leukämie-Linie HMC-1 und anhand eines murinen Zelllinienmodels mit induzierbarem KIT-D816V konnte gezeigt werden, daß diese Aktivierung nicht  KIT-D816V-abhängig ist. Somit wurde die Hypothese aufgestellt, dass es sich hier um einen neuen, KIT-D816V-unabhängigen onkogenen Signalweg in neoplastischen Mastzellen handelt. In einem nächsten Schritt wurde die Rolle von Lyn und Btk für das Wachstum und Überleben von neoplastischen Mastzellen untersucht. Anhand spezifischer small interfering RNAs (siRNAs) konnte nachgewiesen werden, dass ein Knockdown der beiden Kinasen in HMC-1-Zellen zu einer Proliferationshemmung und zu vermehrter Apoptose führt, was den Schluss nahelegt, dass Lyn und Btk eine wichtige Rolle für das Überleben der neoplastischen Mastzellen spielen und somit interessante therapeutische Targets sind. In weitere Folge wurden Versuche mit Dasatinib und Bosutinib, zwei Multikinase-Inhibitoren, welche im Gegensatz zu Midostaurin Lyn und Btk blockieren, durchgeführt [1,7,8]. Beide Wirkstoffe führten zu Wachstumshemmung und Apoptose in den neoplastischen Mastzellen. Interessanterweise konnten diese Effekte durch Midostaurin potenziert werden. Überdies konnte gezeigt werden, dass Lyn siRNA und Btk siRNA gemeinsam mit Midostaurin synergistisch das Wachstum der neoplastischen Mastzellen hemmen. Diese Resultate legen nahe, dass Midostaurin und Dasatinib oder Bosutinib über unterschiedliche Signalwege und Mechanismen auf neoplastische Mastzellen wirken, was die unerwarteten synergistischen Effekte dieser Medikamente erklärt. Eine simultane Inhibierung von KIT-D816V und Lyn/Btk scheint somit eine potentielle therapeutische Strategie in der Behandlung der ASM und MZL zu sein [1].

Wissenschaftliches Umfeld
Frau Dr.in Karoline V. Gleixner arbeitet seit 2004 an der Klinik für Innere Medizin I, Abt. für Hämatologie und Hämostaseologie, in der Arbeitsgruppe von Univ.Prof. Dr. P. Valent. Ihr Forschungsschwerpunkt ist die chronische myeloische Leukämie und die systemische Mastozytose. Frau Dr.in Gleixner beschäftigt sich vorwiegend mit der Erforschung neuer therapeutischer Targets und der Wirksamkeit von neuen zielgerichteten Wirkstoffen und Wirkstoff-Kombinationen bei diesen Erkrankungen. Die entsprechenden Daten wurden unter anderem in den Fachzeitschriften „BLOOD“, „Haematologica“ und „Cancer Research“ publiziert. Im Zuge ihrer wissenschaftlichen Arbeit entstanden unter anderem Kooperationen mit dem Center of Molecular Medicine (CeMM) und mit der Veterinärmedizinischen Universität Wien. International arbeitet Frau Dr.in Gleixner im Rahmen des European Competence Network on Mastocytosis (ECNM) mit Experten aus verschiedenen Europäischen und US-amerikanischen Zentren zusammen. Im Rahmen der rezenten Publikation kooperierte sie mit Forschern der Universität Heidelberg sowie der Stanford University School of Medicine.

Persönliches
Karoline Gleixner wurde 1982 in Wien geboren, absolvierte Ihre Schulausbildung im Lycée français de Vienne, wo sie 2000 die französische und österreichische Matura mit „sehr gut“ bestand. Leistungsstipendium der MUW 2005, die Promotion zur Doktorin der gesamten Heilkunde erfolgte 2006 mit der Dissertation „Targeting of KIT D816V in neoplastic mast cells in systemic mastocytosis“. Seit 2004 arbeitet Frau Dr.in Gleixner an der Abteilung für Hämatologie, seit 2007 ist sie als Assistenzärztin klinisch tätig. Im Jahre 2006 wurde ihr der Wilhelm-Türk-Preis der Österreichischen Gesellschaft für Hämatologie und Onkologie (OeGHO) verliehen, und im Jahre 2010 erhielt sie den Wolfgang Denk-Preis der OeGHO.

Ausgewählte Literatur

1. Gleixner KV, Mayerhofer M, Cerny-Reiterer S, Hörmann G, Rix U, Bennett KL, Hadzijusufovic E, Meyer RA, Pickl WF, Gotlib J, Horny HP, Reiter A, Mitterbauer-Hohendanner G, Superti-Furga G, Valent P. KIT-D816V-independent oncogenic signaling in neoplastic cells in systemic mastocytosis: role of Lyn and Btk-activation and disruption by dasatinib and bosutinib. Blood, 2011;118(7):1885-98.
2. Kondo R, Gleixner KV, Mayerhofer M, Vales A,  Gruze A, Samorapoompichit P, Greish K, Krauth MT, Aichberger KJ, 
3. Pickl WF, Esterbauer H, Sillaber C, Maeda H, Valent P: Identification of heat shock protein 32 (Hsp32) as a novel KIT D816V-inducible survival factor and therapeutic target in neoplastic mast cells. Blood, 2007;110(2):661-669. (Equally contributed).
4. Aichberger KJ, Gleixner KV, Mirkina I, Cerny-Reiterer S, Peter B, Ferenc V, Kneidinger M, Baumgartner C, Mayerhofer M, Gruze A, Pickl WF, Sillaber C, Valent P. Identification of proapoptotic Bim as a tumor suppressor in neoplastic mast cells: role of KIT D816V and effects of various targeted drugs. Blood, 2009;114(26):5342-5351.
5. Aichberger KJ, Mayerhofer M, Gleixner KV, Krauth MT, Gruze A, 
6. Pickl WF, Wacheck V, Selzer E,  Müllauer L, Agis H, Sillaber C,  Peter Valent P: Identification of mcl-1 as a novel target in neoplastic mast cells in systemic mastocytosis: inhibition of mast cell survival by mcl-1 antisense oligonucleotides and synergism with PKC412. Blood, 2007;109(7):3031-3041.
7. Gleixner KV, Mayerhofer M, Aichberger KJ, Derdak S,Sonneck K, Böhm A, Gruze  A, Samorapoompichit P, Manley PW, Fabbro D, 
8. Pickl WF, Sillaber C, Valent P. PKC412 inhibits in vitro growth of neoplastic human mast cells expressing the D816V-mutated variant of KIT: comparison with AMN107, imatinib, and cladribine (2CdA), and evaluation of cooperative drug effects. Blood 2006;107(2): 752-759.
9. Mayerhofer M, Gleixner KV, Florian S, Aichberger KJ, Bilban M, Esterbauer H, Krauth MT, Sperr WR, Longley JB, Moriggl R, Zappulla J, Liblau R, Sexl V, Sillaber C, Valent P. Indolent systemic mastocytosis: a mast cell neoplasm without mast cell proliferation induced by specific effects of a single protooncogene, KIT D816V. Journal of Immunology, 2008;180(8):5466-5476.
10. Gleixner KV, Mayerhofer M, Sonneck K, Gruze A, Samorapoompichit P, Baumgartner C, Lee F, Manley PW, Aichberger KJ, Fabbro D, Pickl WF, Sillaber C, Valent P: Synergistic growth-inhibitory effects of dasatinib and PKC412 neoplastic mast cells expressing KIT-D816V. Haematologica, 2007;92(11):1451-1459.
11. Gleixner KV, Rebuzzi L, Mayerhofer M,  Gruze A, Hadzijusufovic E, Sonneck K, Vales A, Samorapoompichit P, Pickl WF, Sillaber C, Willmann M, Valent P: Synergistic antiproliferative effects of KIT tyrosine kinase inhibitors on neoplastic canine mast cells. Experimental Hematology, 2007;35(10):1510-1521.

Kontakt
Dr.in Karoline Gleixner
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Hämatologie und Hämostaseologie
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