Universität zu Köln

New aspects into pathophysiology and molecular diagnostics of myeloproliferative neoplasms

Siebolts, Udo (2011) New aspects into pathophysiology and molecular diagnostics of myeloproliferative neoplasms. PhD thesis, Universität zu Köln.

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    Abstract

    The Philadelphia chromosome negative myeloproliferative neoplasms (MPN) comprise diverse entities of hematopoetic stem cell disorders with hematopoetic stem cell transplantation as the only curative therapeutic option. A collective finding of some subgroups is the activating point mutation of JAK2 p.V617F, important for diagnosis and detection of minimal residual disease (MRD) but a rather late event in the course of MPN. In this study, we first focused on characteristics of the neoplastic peripheral blood CD34- positive stem cell fraction. Thus, we could reveal a characteristic aberrant morphology and phenotype, and performing cDNA- array analysis most notably an imbalance of DNA- dependent protein kinase subunits which may contribute to the accumulation of chromosomal aberrations, accumulation of hematopoetic cell, and prolongation of CD34- positive peripheral blood stem cells life span (Wickenhauser, Perez, et al. 2003; Siebolts, Breuhahn, et al. 2009). Moreover, there is evidence of a distinct, non-neoplastic, CD34- positive peripheral blood stem cell population which may offer perspectives in treatment of the diseases (Siebolts, Ates, et al. 2005). The CD34- positive stem cell fraction, as the underlying source of the malignancy, is of course of particular importance, not only for understanding of the pathophysiological process but also for understanding of relapse and regenerative incidents. Performing fluorescence in situ hybridization on bone marrow biopsies, we found an almost complete chimerism following stem cell transplantation concerning the differentiated hematopoesis, whereas CD34- positive cells remained of recipient origin to a higher proportion (Thiele, Varus, et al. 2007; Siebolts, Thiele, et al. 2008). Since hematopoetic stem cell transplantation, especially after invention of reduced intensity conditioning (RIC) is a feasible curative option for an increasing number of MPN patients, reliable detection of the specific JAK2 p.V617F mutation as a sign of minimal residual disease (MRD) becomes more and more important. Therefore, we created in combination of a robust QPCR with a wild- type blocking PCR, a powerful tool for reliable detection of MRD in these patients (Siebolts, Lange, et al. 2010). Future prospects of MPN research will also focus on the newly-discovered field of non-coding RNA. Therefore, we tested the possibility to perform further retrospective analysis on easily accessible paraffin embedded formalin fixed tissue, and could show for the first time that extraction of sufficient amount of miRNA, with subsequent expression analysis is possible even after decalcification and also after decades (Siebolts, Varnholt, et al. 2009).

    Item Type: Thesis (PhD thesis)
    Translated abstract:
    AbstractLanguage
    Die Transplantation hematopoetischer Stammzellen gilt zurzeit als die einzige kurative Therapie der Philadelphia Chromosom negativen myeloproliferativen Neoplasien und die Kontrolle der minimalen Resterkrankung ist somit von besonderem Interesse. Die in viele Fällen nachweisbare aktivierende Punktmutation JAK2 p.V617F stellt wahrscheinlich nur ein Epiphänomen der Erkrankungen dar, ist aber für die Diagnostik und Nachweis einer minimalen Resterkrankung von besonderer Bedeutung. Die vorliegende Arbeit zeigte in ersten Untersuchungen einen charakteristischen aberranten Phänotyp der neoplastischen CD34- positiven Stammzellen des peripheren Blutes, zusammen mit einer Unausgewogenheit der verschiedenen Untereinheiten der DNA- abhängigen Proteinkinase. Dies könnte ursächlich zu verschiedenen bekannten Veränderungen im Rahmen der Erkrankung beitragen wie z.B. Anreicherung von genetischen Störungen, Vermehrung der peripheren Blutzellen sowie die Verlängerung der Lebenspanne CD34- positiver hämatopoetischer Stammzellen (Wickenhauser, Perez, et al. 2003; Siebolts, Breuhahn, et al. 2009). Zudem ergeben sich Hinweise auf eine persistierende nicht neoplastische CD34- positive hämatopoetische Stammzellpopulation im peripheren Blut, die zukünftig im Sinne einer Reservepopulation therapeutische Optionen bieten könnte (Siebolts, Ates, et al. 2005). Weitere Untersuchungen mittels Fluoreszenz in situ Hybridisierung an Knochenmarkbiopsien zeigten, dass nach Stammzelltransplantation ein nahezu vollständiger Spenderchimärismus, vor allem der ausdifferenzierten hämatopoetischen Zellen bei Patienten mit unkompliziertem Verlauf schon früh erreicht wird, jedoch eine signifikante CD34- positive hämatopoetische Stammzellpopulation als mögliches Reservoir für zukünftige Rezidive verbleibt. (Thiele, Varus, et al. 2007; Siebolts, Thiele, et al. 2008). Im Rahmen der Stammzelltransplantation JAK2 p.V617F positiver myeloproliferativer Neoplasien ist eine personalisierte Kontrolle der minimalen Resterkrankung auf molekularer Ebene durch Anwendung moderner, hochsensitiver Methoden möglich geworden. In weiteren Studien im Rahmen dieser Arbeit gelang uns die Entwicklung einer robusten und hochsensitiven allelspezifischen quantitativen PCR durch die innovative Reduktion des überwiegenden Anteils kompetitiver Wildtyp DNA (Siebolts, Lange, et al. 2010). Das neu entdeckte Gebiet der nicht kodierenden RNA eröffnet neue Ansätze zur Diagnostik und Therapie möglicherweise auch der myeloproliferativen Neoplasien. Vor diesem Hintergrund konnten wir zeigen, dass die Möglichkeit besteht, aus archiviertem, formalinfixierten, teils dekalzifizierten und paraffineingebetteten Material auch nach Jahrzehnten ausreichend Material für vergleichende Expressionsanalysen zu gewinnen (Siebolts, Varnholt, et al. 2009).German
    Creators:
    CreatorsEmail
    Siebolts, Udoudo@siebolts.de
    Corporate Contributors: ZMMK
    URN: urn:nbn:de:hbz:38-46001
    Subjects: Natural sciences and mathematics
    Medical sciences Medicine
    Uncontrolled Keywords:
    KeywordsLanguage
    myeloproliferativ neoplasmEnglish
    JAK2UNSPECIFIED
    molecular diagnosticsUNSPECIFIED
    Faculty: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
    Divisions: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät > Keine Angabe
    Language: English
    Date: 21 December 2011
    Date Type: Publication
    Date of oral exam: 21 December 2011
    Full Text Status: Public
    Date Deposited: 16 Jul 2012 14:20:38
    Referee
    NameAcademic Title
    Schultze, JoachimProf. Dr.
    Brüning, JensProf. Dr.
    URI: http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/4600

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