Abstract¡G TAL1 gene was originally discovered as a result of its activation by chromosome rearrangements in T cell acute lymphoblastic leukaemia(T-ALL). Further studies have shown that TAL1 expression is aberrantly activated by several mechanisms including chromosome translocations, interstitial deletion and transactivation without detectable chromosomal alteration. TAL1 gene encodes a bHLH transcription factor, that is essential for the development of all haematopoietic lineages and its expression is maintained during differentiation along erythroid, mast and megakaryocytic cell lineages, but not in normal peripheral T-lymphocytes. The bHLH motif of these protein is responsible for DNA binding and dimerization with other bHLH proteins involved in transcription regulation. TAL1 protein is able to form heterodimers with the ubiquitously expressed E2A gene products, E47 and E12, and the heterodimers bind to E-box motif with the general sequence CANNTG. But the target genes for TAL1 oncoprotein have not yet been identified. We have previously isolated TAL1/E12 heterodimer bound genomic fragments by chromatin immunoprecipitation from K562 cells, and selected 6 fragments with one to four E-box CANNTG sequences. In order to determine if these fragments could be the regulatory elements of potential target genes of TAL1 oncoprotein, we inserted these 6 DNA fragments individually into pGL3 to generate recombinant reporter plasmids. The transfection experiments indicated that K34 and K94 DNA fragments behaved as a transcriptional transactivating sequence, and TAL1 and E12 proteins are required for efficient transcriptional activity. We also showed that transfection of these two recombinant constructs into K562 cells generated positive transcriptional activity, in a level similar to that in TAL1 and E12 co-transfected COS1 cells. These results established that both K34 and K94 DNA fragments are likely to contain a promoter of potential TAL1 target genes.

HOX11 is a developmental regulator that plays a crucial role in the normal development of the spleen and is also aberrantly activated by the t(10;14)(q24;q11) and variant t(7;10)(q35;q24) translocations in a subset of T-cell acute lymphoblastic leukaemias (TALLs). The recent finding that HOX11 is deregulated in up to 40% of childhood TALLs when abnormalities not detected by cytogenetics are included, suggests that the over-expression of HOX11 and subsequent deregulation of downstream target genes are critical events in the progression of this tumour type. To date, three candidate HOX11 target genes have been reported, two of which are Aldehyde Dehydrogenase 1a1 (ALDH1A1) and Four and a Half LIM domain Protein 1 (FHL1). This investigation focused on two aspects of HOX11 function, namely its roles as a transcriptional regulator and as a nuclear oncoprotein capable of inducing neoplastic transformation. More specifically, we sought to further understand the role of HOX11 in tumorigenesis by 1) Confirming target gene status of ALDH1A1 and FHL1 by assessing whether their proximal promoter regions are transcriptionally regulated by HOX11, 2) Investigating the regulatory elements/transcriptional complexes involved in the response of ALDH1A1 to HOX11 in both a T-cell and an erythroid cell line in order to gain an insight into the mechanism(s) responsible for mediating a HOX11 activity and 3) Assessing the ability of ALDH1A1 and FHL1 to perturb normal patterns of haematopoiesis, on the basis that the transforming capabilities of HOX11 are thought to derive from its ability to affect haematopoietic cell differentiation. To confirm ALDH1A1 and FHL1 as target genes, they were both characterised in terms of the ability of their proximal promoters to be transcriptionally regulated by HOX11 using luciferase reporter assays. Significant repression of the proximal promoters of ALDH1A1 and FHL1 by HOX11 was observed in PER-117 T-cells which provided further evidence for their status as target genes. In the case of ALDH1A1, a CCAAT box (-74/-70bp) was identified as the primary cis-regulatory element involved in ALDH1A1 transcription and repression by HOX11 appeared to occur, either directly or indirectly, via interactions at the CCAAT box. Electromobility shift assays (EMSAs) revealed the disruption of a specific complex at this site by HOX11, which also altered the formation of complexes at a non-canonical TATA box (a GATA box at -34/-29bp). Significantly, HOX11 was shown to have the potential to interact with TFIIB, a member of the basal transcriptional complex. This, together with the presence of a TFIIB responsive element immediately 5’ of the GATA box, suggested that HOX11 may repress transcription by interfering with members of a preinitiation complex on the ALDH1A1 promoter. The transcriptional repression by HOX11 demonstrated in T-cells was dependent on DNA binding helix 3 of the homeodomain, suggesting that repression may require DNA binding. Alternatively, this region may be required for stable protein-protein interactions. In support of this, the in vitro association of HOX11 with TFIIB was disrupted upon deletion of helix 3, and the HOX11∆H3 mutant switched from a transcriptional repressor to a potent activator of transcription. Together, this data supports a model whereby HOX11 represses transcription by interfering with activation complexes at the CCAAT box and at the GATA box possibly via protein-protein interactions involving the homeodomain helix 3, whereas deletion of the region disables repressor-specific interactions, resulting in potent activation by HOX11. Luciferase reporter gene assays investigating the response of nested deletions of the ALDH1A1 promoter to HOX11 in the HEL900 erythroleukaemic cell line, also identified the CCAAT box (-74/-70bp) as the primary cis-regulatory element involved in ALDH1A1 transcription. However, in stark contrast to the its effect in T-cells, HOX11 was shown to activate transcription in the HEL cell line, both from the empty pGL3Basic luciferase reporter vector and from the ALDH1A1 promoter, in a manner independent of the homeodomain DNA binding helix 3. HOX11 thus appears to be a dichotomous regulator, capable of both transcriptional activation and repression depending on the circumstances. The mechanisms underlying these two functions are also appear to be distinct, with repression but not activation requiring the presence of homeodomain helix 3. ALDH1A1 encodes an enzyme involved in the irreversible conversion of retinaldehyde to the biologically active metabolite, retinoic acid (RA) and appears to be physiologically regulated by Hox11 in the developing spleen. Since RA is a potent modulator of cellular differentiation, proliferation and apoptosis, the dysregulation of RA synthesis is likely to have severe consequences for the cell and may constitute a mechanism whereby overexpression of HOX11 predisposes T-cells to malignant transformation. FHL1 also appears to have potential relevance to tumorigenesis, given that it encodes protein isoforms with suspected roles in transcriptional regulation. As a starting point to investigate a possible link between these HOX11 target genes and leukaemogenesis, the effect of overexpressing ALDH1A1 and FHL1 on murine haematopoiesis was assessed following reconstitution of lethally irradiated mice with retrovirally-transduced primary murine bone marrow cells. The enforced expression of ALDH1A1 in bone marrow was associated with a marked increase in myelopoiesis and a decrease in B and T-lymphopoiesis. By contrast, overexpression of FHL1 was not associated with perturbations in myelopoiesis or lymphopoiesis, although a slight increase in erythropoiesis was observed in the bone marrow. While further work is required to clarify the possible oncogenic roles of both of these HOX11 target genes, these findings have served to identify ALDH1A1 in particular, as a gene which could potentially be involved in HOX11-mediated tumorigenesis.

New approaches are needed for the treatment of patients with T-cell acute lymphoblastic leukemia (T-ALL) who fail to achieve remission with chemotherapy. Analysis of the effects of pan-PIM protein kinase inhibitors on human T-ALL cell lines demonstrated that the sensitive cell lines expressed higher PIM1 protein kinase levels, whereas T-ALL cell lines with NOTCH mutations tended to have lower levels of PIM1 kinase and were insensitive to these inhibitors. NOTCH-mutant cells selected for resistance to gamma secretase inhibitors developed elevated PIM1 kinase levels and increased sensitivity to PIM inhibitors. Gene profiling using a publically available T-ALL dataset demonstrated overexpression of PIM1 in the majority of early T-cell precursor (ETP)-ALLs and a small subset of non-ETP ALL. While the PIM inhibitors blocked growth, they also stimulated ERK and STAT5 phosphorylation, demonstrating that activation of additional signaling pathways occurs with PIM inhibitor treatment. To block these pathways, Ponatinib, a broadly active tyrosine kinase inhibitor (TKI) used to treat chronic myelogenous leukemia, was added to this PIM-inhibitor regimen. The combination of Ponatinib with a PIM inhibitor resulted in synergistic T-ALL growth inhibition and marked apoptotic cell death. Treatment of mice engrafted with human T-ALL with these two agents significantly decreased the tumor burden and improved the survival of treated mice. This dual therapy has the potential to be developed as a novel approach to treat T-ALL with high PIM expression.

Acute lymphoblastic leukemia (ALL) is the most common childhood malignancy. Most ALL cases originate from immature B-cells (BCP-ALL) and are characterized by reoccurring structural genetic aberrations. These aberrations hold information of the pathogenesis of ALL and are used for risk stratification in treatment. Despite increased knowledge of genetic aberrations in pediatric T-cell ALL (T-ALL), no reliable molecular genetic markers exist for identifying patients with higher risk of relapse. The lack of molecular prognostic markers is also evident in patients with relapsed ALL. During the last decades, aberrant epigenetic mechanisms including DNA methylation have emerged as important components in cancer development. Telomere maintenance is another important factor in malignant transformation and is crucial for long-term cell survival. Like DNA methylation, telomere length maintenance has also been implicated to reflect outcomes for patients with leukemia. In this thesis, the prognostic relevance of DNA methylation and telomere length was investigated in pediatric ALL at diagnosis and relapse. The telomere length (TL) was significantly shorter in diagnostic ALL samples compared to normal bone marrow samples collected at cessation of therapy, reflecting the proliferation associated telomere length shortening. Prognostic relevance of TL was shown in low-risk BCP-ALL patients where longer telomeres at diagnosis were associated with higher risk of relapse. Genome-wide methylation characterization by arrays in diagnostic T-ALL samples identified two distinct methylation subgroups denoted CIMP+ (CpG Island Methylator Phenotype high) and CIMP- (low). CIMP- T-ALL patients had significantly worse outcome compared to CIMP+ cases. These results were confirmed in a Nordic cohort treated according to the current NOPHO-ALL2008 protocol.  By combining minimal residual disease (MRD) status at treatment day 29 and CIMP status at diagnosis we could further separate T-ALL patients into risk groups. Likewise, the CIMP profile could separate relapsed BCP-ALL patients into risk groups, where the CIMP- cases had a significantly worse outcome compared to CIMP+ cases.  From these data we conclude that DNA methylation subgrouping is a promising prognostic marker in T-ALL, as well as in relapsed BCP-ALL two groups where reliable prognostic markers are currently missing. By elucidating the biology behind the different CIMP profiles, the pathogenesis of ALL will be further understood and may contribute to new treatment strategies.

La leucémie aiguë lymphoblastique (LAL-T) est une hémopathie maligne qui représente 10 à 15% des LAL pédiatriques et 25% des LAL de l’adulte. Bien que la prise en charge et le pronostic (rémission dans 80-85% des cas) des LAL se soient améliorés au cours des 10 dernières années en partie dû à une meilleure stratification thérapeutique de ces entités malignes, le tableau clinique et le devenir des patients atteints de LAL-T restent péjoratif avec environ 30% de rechute dans les 2 années qui suivent le diagnostic. Au cours de ces dernières années, des sous-types spécifiques de LAL-T associés à une valeur pronostique ont été décrits et des thérapies ciblées devraient pouvoir être proposées à l’avenir. Dans ce contexte, mon travail de thèse a permis de définir et de mieux comprendre les différents niveaux de dérégulation de MYC dans les LAL-T à travers l’analyse moléculaire et biochimique de MYC et de ses principaux régulateurs sur une large cohorte protocolaire de LAL-T pédiatriques et adultes. Tout d’abord, nous montrons que l'expression de MYC est très variable et que des niveaux d'expression élevés sont observés dans de nombreux cas en absence de mutations NOTCH1/FBXW7. De plus, nos travaux mettent en évidence que la dérégulation post-traductionnelle de MYC, via l'axe PI3K/AKT à travers l'inactivation de PTEN, constitue une voie majeure d'activation de MYC dans les LAL-T. Ainsi, l'ensemble de ces résultats confirment la pertinence d’envisager des stratégies thérapeutiques ciblant MYC pour le traitement des LAL-T. Mon projet de thèse a également consisté en la génération d’un modèle murin original permettant de suivre les clones tumoraux surexprimant Myc depuis les étapes de développement (pré-)tumoral les plus précoces jusqu’aux étapes finales de progression maligne. / T-cell Acute Lymphoblastic Leukemia (T-ALL) are malignant proliferations of thymocytes, which represent 10-15% of pediatric and 25% of adult ALL. Despite indisputable therapeutic progress, T-ALLs remain of poor prognosis. Patients often present with a high tumor load accompanied by a rapid disease progression, and about 30% of cases relapse within the first 2 years following diagnosis. It is now clear that significant improvements in therapy will require a more accurate knowledge of the oncogenes involved, as well as their oncogenic role within complex functional networks. In this context, my PhD project was focused on the understanding of the regulation of MYC in T-ALL. We demonstrate that MYC expression is highly variable and that high MYC expression levels can be generated independently of NOTCH1 pathway. Furthermore, we show that posttranscriptional deregulation of MYC constitutes a major alternative pathway of MYC activation in T-ALL, operating partly via the PI3K/AKT axis through down regulation of PTEN. Altogether, our results lend further support to the significance of therapeutic targeting of MYC in T-ALL pathogenesis. The second part of my project was to generate an original transgenic mouse model designed to “track” inducible MYC+ clones from the earliest steps of (pre-)malignant development to the onset of leukemia.

Defective chromatin remodeling proteins are associated with both germline and acquired human disease. PHF6 is encoded by an X-linked gene that is predominantly expressed in the brain and thymus. Structurally, PHF6 contains nuclear and nucleolar localization sequences as well as two ZaP domains, which bind dsDNA. Germline mutations in PHF6 are the cause of BFLS, an XLID, while somatic PHF6 mutations have been identified in T-ALL, AML, and CML. Indeed, screening of a pediatric cohort of nine T-ALL patients revealed a novel H329Q mutation. In a further clinical analysis, T-ALL onset occurred in a 9-year old male BFLS patient with an R342X mutation, suggesting that BFLS might be a cancer predisposition syndrome. To better understand its protein function, recombinant PHF6 was co-immunoprecipitated for a mass spectrometry based proteomic screen. Notably, PHF6 co-purified with multiple constituents of the NuRD complex, an important transcriptional regulator during embryogenesis and lineage commitment with particularly well characterized responsibilities during lymphogenesis. PHF6-NuRD localization was restricted to the nucleoplasm, however PHF6 also co-purified with several ribosomal and splicing proteins. When examined further, PHF6 was found to be recruited to the nucleolus by an RNA-mediated interaction and co-localized within the subnucleolar FC and DFC compartments. ChIP-qPCR revealed that PHF6 binds to transcribed regions of rDNA, resulting in the repression of rRNA. These data thus present a model of PHF6 acting as a tumour suppressor by mediating both nucleoplasmic and nucleolar transcriptional events.

Die T-Zell akute lymphoblastische Leukämie (T-ALL) ist eine aggressive Krebserkrankung mit hoher Rezidivwahrscheinlichkeit und insgesamt schlechter Prognose, die häufig durch ein fehlreguliertes, meist konstitutiv aktives Notch1 gekennzeichnet ist. Ungeachtet der wichtigen Rolle von Notch1 in der T-Zell-Entwicklung sind die genauen Mechanismen, mit denen ein fehlreguliertes Notch1-Signal zur Karzinogenese führt, bislang unverstanden. Diese Fragen können mithilfe eines Rattenmodells (NICA-Ratten), das durch die transgene Expression von konstitutiv aktivem Notch1IC in Thymozyten charakterisiert ist, untersucht werden. Diese Tiere entwickeln mit hoher Inzidenz thymische Lymphome, welche sich durch unerwartete phänotypische Eigenschaften und eine rasche leukämische Aussaat auszeichnen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Rattenmodell der T-ALL verwendet, beim dem es durch adoptiven Transfer von Lymphomzellen aus NICA-Ratten in syngene Wirte kurzfristig zu neuem und aggressivem Tumorwachstum ähnlich der humanen Variante kommt. Histologische und durchflusszytometrische Analysen offenbarten die initiale Infiltration in Lymphknoten und Knochenmark, bevor im Zuge der anschließenden leukämischen Phase nicht-lymphatische Organe kleinherdig durchsetzt wurden. Die aus den Wirten extrahierten Lymphomzelllinien zeigten einen heterogenen Phänotyp und eine ausgeprägte Neigung zur Spontanapoptose ex vivo. Die Abwesenheit zytotoxischer T-Zellen im Wirt hatte keinen Einfluss auf die Lymphometablierung und -progression, was möglicherweise auf die geringe Expression von MHC-I Molekülen zurückzuführen ist. Im weiteren Verlauf der Arbeit wurden neue Therapieansätze in der Behandlung der Notch1-abhängigen T-ALL getestet. Da der routinemäßige Einsatz von Glukokortikoiden (GC) durch das Auftreten schwerer Nebenwirkungen und Resistenzen gekennzeichnet ist, wurde als Ansatz zur ihrer Optimierung liposomal verpacktes Prednisolon mit freiem Dexamethason in der Therapie von T-ALL in vivo im Tiermodell verglichen. Die alternative Darreichungsfom war durch ein auffallendes Wirkdefizit im lymphatischen System und ein schlechteres Gesamtüberleben gekennzeichnet. Als potentielle Ursache der rasch einsetzenden GC-Resistenz im Zuge der repetitiven Dex-Behandlung konnte eine Herunterregulierung des GC-Rezeptors nachgewiesen werden. Weiterhin wurde die Frage adressiert, inwieweit eine medikamentöse Hemmung von NF-κB durch die Verwendung des Proteasomen-Inhibitors Bortezomib eine therapeutische Wirkung auf die T-ALL im Rattenmodell entfalten würde. Hierzu wurde Bortezomib im direkten Vergleich mit Dexamethason in vivo evaluiert. Die Monotherapie mit Bortezomib zeigte eine dem Dexamethason vergleichbare Wirkung in den Lymphknoten, andererseits korrelierte ein signifikantes Wirkdefizit in Milz, Knochenmark und Blut mit einem insgesamt schlechteren Gesamtansprechen. Ferner legten die gewonnenen Daten nahe, dass Bortezomib eine GC-Resistenz der T-ALL mit konstitutiv aktivem Notch1 in vivo nicht zu überwinden vermag. Zusammengefasst wurden im Rahmen dieser Arbeit neue Erkenntnisse zur Pathogenese der Notch1-abhängigen T-ALL gewonnen und darüber hinaus limitierte Therapieeffizienzen neuartiger Behandlungsansätze mit liposomalem Prednisolon und dem Proteasominhibitor Bortezomib im Vergleich zu freiem Dex in vivo aufgedeckt. Im Hinblick auf die Erfassung der Pathomechanismen sowie auf die Entwicklung neuer Therapieansätze bietet die Möglichkeit des adoptiven Lymphomtransfers und der Generierung von neuem aggressivem Wachstum im Wirt mit hoher Analogie zur humanen Erkrankung ideale Voraussetzungen, um die Rolle von Notch1 in der der T-ALL zu untersuchen. Die Ergebnisse dieser Arbeit könnten somit zu einer Verbesserung von spezifischer Risikostratifizierung, Behandlungs-möglichkeit und Prognose der an T-ALL erkrankten Patienten beitragen.

Die T-Zell akute lymphoblastische Leukämie (T-ALL) ist eine aggressive Krebserkrankung mit hoher Rezidivwahrscheinlichkeit und insgesamt schlechter Prognose, die häufig durch ein fehlreguliertes, meist konstitutiv aktives Notch1 gekennzeichnet ist. Ungeachtet der wichtigen Rolle von Notch1 in der T-Zell-Entwicklung sind die genauen Mechanismen, mit denen ein fehlreguliertes Notch1-Signal zur Karzinogenese führt, bislang unverstanden. Diese Fragen können mithilfe eines Rattenmodells (NICA-Ratten), das durch die transgene Expression von konstitutiv aktivem Notch1IC in Thymozyten charakterisiert ist, untersucht werden. Diese Tiere entwickeln mit hoher Inzidenz thymische Lymphome, welche sich durch unerwartete phänotypische Eigenschaften und eine rasche leukämische Aussaat auszeichnen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Rattenmodell der T-ALL verwendet, beim dem es durch adoptiven Transfer von Lymphomzellen aus NICA-Ratten in syngene Wirte kurzfristig zu neuem und aggressivem Tumorwachstum ähnlich der humanen Variante kommt. Histologische und durchflusszytometrische Analysen offenbarten die initiale Infiltration in Lymphknoten und Knochenmark, bevor im Zuge der anschließenden leukämischen Phase nicht-lymphatische Organe kleinherdig durchsetzt wurden. Die aus den Wirten extrahierten Lymphomzelllinien zeigten einen heterogenen Phänotyp und eine ausgeprägte Neigung zur Spontanapoptose ex vivo. Die Abwesenheit zytotoxischer T-Zellen im Wirt hatte keinen Einfluss auf die Lymphometablierung und -progression, was möglicherweise auf die geringe Expression von MHC-I Molekülen zurückzuführen ist. Im weiteren Verlauf der Arbeit wurden neue Therapieansätze in der Behandlung der Notch1-abhängigen T-ALL getestet. Da der routinemäßige Einsatz von Glukokortikoiden (GC) durch das Auftreten schwerer Nebenwirkungen und Resistenzen gekennzeichnet ist, wurde als Ansatz zur ihrer Optimierung liposomal verpacktes Prednisolon mit freiem Dexamethason in der Therapie von T-ALL in vivo im Tiermodell verglichen. Die alternative Darreichungsfom war durch ein auffallendes Wirkdefizit im lymphatischen System und ein schlechteres Gesamtüberleben gekennzeichnet. Als potentielle Ursache der rasch einsetzenden GC-Resistenz im Zuge der repetitiven Dex-Behandlung konnte eine Herunterregulierung des GC-Rezeptors nachgewiesen werden. Weiterhin wurde die Frage adressiert, inwieweit eine medikamentöse Hemmung von NF-κB durch die Verwendung des Proteasomen-Inhibitors Bortezomib eine therapeutische Wirkung auf die T-ALL im Rattenmodell entfalten würde. Hierzu wurde Bortezomib im direkten Vergleich mit Dexamethason in vivo evaluiert. Die Monotherapie mit Bortezomib zeigte eine dem Dexamethason vergleichbare Wirkung in den Lymphknoten, andererseits korrelierte ein signifikantes Wirkdefizit in Milz, Knochenmark und Blut mit einem insgesamt schlechteren Gesamtansprechen. Ferner legten die gewonnenen Daten nahe, dass Bortezomib eine GC-Resistenz der T-ALL mit konstitutiv aktivem Notch1 in vivo nicht zu überwinden vermag. Zusammengefasst wurden im Rahmen dieser Arbeit neue Erkenntnisse zur Pathogenese der Notch1-abhängigen T-ALL gewonnen und darüber hinaus limitierte Therapieeffizienzen neuartiger Behandlungsansätze mit liposomalem Prednisolon und dem Proteasominhibitor Bortezomib im Vergleich zu freiem Dex in vivo aufgedeckt. Im Hinblick auf die Erfassung der Pathomechanismen sowie auf die Entwicklung neuer Therapieansätze bietet die Möglichkeit des adoptiven Lymphomtransfers und der Generierung von neuem aggressivem Wachstum im Wirt mit hoher Analogie zur humanen Erkrankung ideale Voraussetzungen, um die Rolle von Notch1 in der der T-ALL zu untersuchen. Die Ergebnisse dieser Arbeit könnten somit zu einer Verbesserung von spezifischer Risikostratifizierung, Behandlungs-möglichkeit und Prognose der an T-ALL erkrankten Patienten beitragen.

Die T-Zell akute lymphoblastische Leukämie (T-ALL) ist eine aggressive Krebserkrankung mit hoher Rezidivwahrscheinlichkeit und insgesamt schlechter Prognose, die häufig durch ein fehlreguliertes, meist konstitutiv aktives Notch1 gekennzeichnet ist. Ungeachtet der wichtigen Rolle von Notch1 in der T-Zell-Entwicklung sind die genauen Mechanismen, mit denen ein fehlreguliertes Notch1-Signal zur Karzinogenese führt, bislang unverstanden. Diese Fragen können mithilfe eines Rattenmodells (NICA-Ratten), das durch die transgene Expression von konstitutiv aktivem Notch1IC in Thymozyten charakterisiert ist, untersucht werden. Diese Tiere entwickeln mit hoher Inzidenz thymische Lymphome, welche sich durch unerwartete phänotypische Eigenschaften und eine rasche leukämische Aussaat auszeichnen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Rattenmodell der T-ALL verwendet, beim dem es durch adoptiven Transfer von Lymphomzellen aus NICA-Ratten in syngene Wirte kurzfristig zu neuem und aggressivem Tumorwachstum ähnlich der humanen Variante kommt. Histologische und durchflusszytometrische Analysen offenbarten die initiale Infiltration in Lymphknoten und Knochenmark, bevor im Zuge der anschließenden leukämischen Phase nicht-lymphatische Organe kleinherdig durchsetzt wurden. Die aus den Wirten extrahierten Lymphomzelllinien zeigten einen heterogenen Phänotyp und eine ausgeprägte Neigung zur Spontanapoptose ex vivo. Die Abwesenheit zytotoxischer T-Zellen im Wirt hatte keinen Einfluss auf die Lymphometablierung und -progression, was möglicherweise auf die geringe Expression von MHC-I Molekülen zurückzuführen ist. Im weiteren Verlauf der Arbeit wurden neue Therapieansätze in der Behandlung der Notch1-abhängigen T-ALL getestet. Da der routinemäßige Einsatz von Glukokortikoiden (GC) durch das Auftreten schwerer Nebenwirkungen und Resistenzen gekennzeichnet ist, wurde als Ansatz zur ihrer Optimierung liposomal verpacktes Prednisolon mit freiem Dexamethason in der Therapie von T-ALL in vivo im Tiermodell verglichen. Die alternative Darreichungsfom war durch ein auffallendes Wirkdefizit im lymphatischen System und ein schlechteres Gesamtüberleben gekennzeichnet. Als potentielle Ursache der rasch einsetzenden GC-Resistenz im Zuge der repetitiven Dex-Behandlung konnte eine Herunterregulierung des GC-Rezeptors nachgewiesen werden. Weiterhin wurde die Frage adressiert, inwieweit eine medikamentöse Hemmung von NF-κB durch die Verwendung des Proteasomen-Inhibitors Bortezomib eine therapeutische Wirkung auf die T-ALL im Rattenmodell entfalten würde. Hierzu wurde Bortezomib im direkten Vergleich mit Dexamethason in vivo evaluiert. Die Monotherapie mit Bortezomib zeigte eine dem Dexamethason vergleichbare Wirkung in den Lymphknoten, andererseits korrelierte ein signifikantes Wirkdefizit in Milz, Knochenmark und Blut mit einem insgesamt schlechteren Gesamtansprechen. Ferner legten die gewonnenen Daten nahe, dass Bortezomib eine GC-Resistenz der T-ALL mit konstitutiv aktivem Notch1 in vivo nicht zu überwinden vermag. Zusammengefasst wurden im Rahmen dieser Arbeit neue Erkenntnisse zur Pathogenese der Notch1-abhängigen T-ALL gewonnen und darüber hinaus limitierte Therapieeffizienzen neuartiger Behandlungsansätze mit liposomalem Prednisolon und dem Proteasominhibitor Bortezomib im Vergleich zu freiem Dex in vivo aufgedeckt. Im Hinblick auf die Erfassung der Pathomechanismen sowie auf die Entwicklung neuer Therapieansätze bietet die Möglichkeit des adoptiven Lymphomtransfers und der Generierung von neuem aggressivem Wachstum im Wirt mit hoher Analogie zur humanen Erkrankung ideale Voraussetzungen, um die Rolle von Notch1 in der der T-ALL zu untersuchen. Die Ergebnisse dieser Arbeit könnten somit zu einer Verbesserung von spezifischer Risikostratifizierung, Behandlungs-möglichkeit und Prognose der an T-ALL erkrankten Patienten beitragen.

Die T-Zell akute lymphoblastische Leukämie (T-ALL) ist eine aggressive Krebserkrankung mit hoher Rezidivwahrscheinlichkeit und insgesamt schlechter Prognose, die häufig durch ein fehlreguliertes, meist konstitutiv aktives Notch1 gekennzeichnet ist. Ungeachtet der wichtigen Rolle von Notch1 in der T-Zell-Entwicklung sind die genauen Mechanismen, mit denen ein fehlreguliertes Notch1-Signal zur Karzinogenese führt, bislang unverstanden. Diese Fragen können mithilfe eines Rattenmodells (NICA-Ratten), das durch die transgene Expression von konstitutiv aktivem Notch1IC in Thymozyten charakterisiert ist, untersucht werden. Diese Tiere entwickeln mit hoher Inzidenz thymische Lymphome, welche sich durch unerwartete phänotypische Eigenschaften und eine rasche leukämische Aussaat auszeichnen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Rattenmodell der T-ALL verwendet, beim dem es durch adoptiven Transfer von Lymphomzellen aus NICA-Ratten in syngene Wirte kurzfristig zu neuem und aggressivem Tumorwachstum ähnlich der humanen Variante kommt. Histologische und durchflusszytometrische Analysen offenbarten die initiale Infiltration in Lymphknoten und Knochenmark, bevor im Zuge der anschließenden leukämischen Phase nicht-lymphatische Organe kleinherdig durchsetzt wurden. Die aus den Wirten extrahierten Lymphomzelllinien zeigten einen heterogenen Phänotyp und eine ausgeprägte Neigung zur Spontanapoptose ex vivo. Die Abwesenheit zytotoxischer T-Zellen im Wirt hatte keinen Einfluss auf die Lymphometablierung und -progression, was möglicherweise auf die geringe Expression von MHC-I Molekülen zurückzuführen ist. Im weiteren Verlauf der Arbeit wurden neue Therapieansätze in der Behandlung der Notch1-abhängigen T-ALL getestet. Da der routinemäßige Einsatz von Glukokortikoiden (GC) durch das Auftreten schwerer Nebenwirkungen und Resistenzen gekennzeichnet ist, wurde als Ansatz zur ihrer Optimierung liposomal verpacktes Prednisolon mit freiem Dexamethason in der Therapie von T-ALL in vivo im Tiermodell verglichen. Die alternative Darreichungsfom war durch ein auffallendes Wirkdefizit im lymphatischen System und ein schlechteres Gesamtüberleben gekennzeichnet. Als potentielle Ursache der rasch einsetzenden GC-Resistenz im Zuge der repetitiven Dex-Behandlung konnte eine Herunterregulierung des GC-Rezeptors nachgewiesen werden. Weiterhin wurde die Frage adressiert, inwieweit eine medikamentöse Hemmung von NF-κB durch die Verwendung des Proteasomen-Inhibitors Bortezomib eine therapeutische Wirkung auf die T-ALL im Rattenmodell entfalten würde. Hierzu wurde Bortezomib im direkten Vergleich mit Dexamethason in vivo evaluiert. Die Monotherapie mit Bortezomib zeigte eine dem Dexamethason vergleichbare Wirkung in den Lymphknoten, andererseits korrelierte ein signifikantes Wirkdefizit in Milz, Knochenmark und Blut mit einem insgesamt schlechteren Gesamtansprechen. Ferner legten die gewonnenen Daten nahe, dass Bortezomib eine GC-Resistenz der T-ALL mit konstitutiv aktivem Notch1 in vivo nicht zu überwinden vermag. Zusammengefasst wurden im Rahmen dieser Arbeit neue Erkenntnisse zur Pathogenese der Notch1-abhängigen T-ALL gewonnen und darüber hinaus limitierte Therapieeffizienzen neuartiger Behandlungsansätze mit liposomalem Prednisolon und dem Proteasominhibitor Bortezomib im Vergleich zu freiem Dex in vivo aufgedeckt. Im Hinblick auf die Erfassung der Pathomechanismen sowie auf die Entwicklung neuer Therapieansätze bietet die Möglichkeit des adoptiven Lymphomtransfers und der Generierung von neuem aggressivem Wachstum im Wirt mit hoher Analogie zur humanen Erkrankung ideale Voraussetzungen, um die Rolle von Notch1 in der der T-ALL zu untersuchen. Die Ergebnisse dieser Arbeit könnten somit zu einer Verbesserung von spezifischer Risikostratifizierung, Behandlungs-möglichkeit und Prognose der an T-ALL erkrankten Patienten beitragen.