Universität zu Köln

Al-Sawaf, Othman (2025). Transcriptomic Characterization of Chronic Lymphocytic Leukemia. Thesis Abstract, Universität zu Köln.

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Abstract

Die chronische lymphatische Leukämie (CLL) ist die häufigste Leukämie bei Erwachsenen in Deutschland und zeichnet sich durch die Anhäufung monoklonaler, reifer B-Zellen mit spezifischen genetischen Veränderungen aus. Trotz wesentlicher Therapiefortschritte bleibt die CLL unheilbar. Diese Dissertation untersucht das molekulare Profil der CLL, insbesondere wie Genexpressionsprofile mit dem Therapieansprechen und dem Grad der minimalen Resterkrankung (MRD) korrelieren. Ziel ist es, wesentliche genetische und transkriptomische Marker im Zusammenhang mit MRD zu identifizieren und so die Grundlage für präzisionsmedizinische Behandlungsstrategien zu legen. Die CLL ist pathophysiologisch definiert durch die klonale Expansion von B-Zellen mit einer charakteristischen Reihe genetischer Marker, wie Deletionen in 13q14, 17p und 11q, Mutationen in TP53, ATM und NOTCH1 sowie somatischer Hypermutationen in der variablen Region der schweren Kette des Immunglobulins (IGHV). Diese Merkmale beeinflussen den Krankheitsverlauf, wobei der unmutierte IGHV-Status oft einen aggressiveren Verlauf anzeigt. Verschiedene dysregulierte Signalwege spielen bei der CLL eine Rolle, insbesondere der B-Zell- Rezeptorweg, reguliert durch die Kinasen BTK und PI3K, sowie apoptotische Signalwege, die den anti-apoptotischen Regulator BCL2 einschließen. Zielgerichtete Therapien nutzen diese Signalwege um die Erkrankung günstig zu beeinflussen, wie beispielweise der BCL2-Inhibitor Venetoclax oder die BTK-Inhibitoren Ibrutinib, Acalabrutinib und Zanubrutinib. Diese Dissertation verfolgt drei Hauptziele: (1) Die Identifizierung von Patienten, die nach einer zeitlich begrenzten Erstlinientherapie MRDNegativität erreichen, (2) die Analyse der Genexpressionsprofile der CLL bei therapienaiven sowie behandelten Patienten und (3) der Vergleich der Expressionsprofile bei Patienten mit Rezidiv gegenüber Patienten in anhaltender Remission. Analysiert wurde eine Kohorte von 432 Patienten, die im Rahmen der CLL14- Studie Venetoclax-Obinutuzumab (Ven-Obi) oder Chlorambucil-Obinutuzumab (Clb- Obi) erhielten. Die Genexpression wurde mittels RNA-Sequenzierung analysiert, während MRD mit einem sensitiven Immunosequencing-Assay erfasst wurde, welcher CLL-Zellen bis zu einer Häufigkeit von einer Zelle pro Million erkennt. Die Genexpressionsanalysen zeigten signifikante Unterschiede zwischen Patienten mit MRD-Negativität (MRD<10-4) und solchen mit nachweisbarer MRD. Verschiedene Gene, darunter der apoptotische Regulator BCL2L11 (BIM) und das Multidrug-Resistenz-Gen ABCB1, waren signifikant mit dem MRD-Outcome assoziiert. Insbesondere war eine hohe BCL2L11-Expression mit tiefem MRD-Ansprechen verbunden, was darauf hindeutet, dass eine hohe Expression pro-apoptotischer Regulatoren die Erkrankung besonders empfindlich für Venetoclax macht. Im Gegensatz dazu wiesen MRD-positive Patienten eine höhere ABCB1-Expression auf, was ein potenzieller Marker für Arzneimittelresistenz sein könnte. Zudem zeigte die Gen-Set-Anreicherungsanalyse (GSEA), dass Patienten mit MRD-Ansprechen eine Hochregulation von apoptotischen Signalwegen, insbesondere der p53-Signalwege, aufwiesen, während Patienten mit geringem MRD-Ansprechen eine erhöhte Expression in inflammatorischen Signalwegen, einschließlich TNFα und NFκB, zeigten. Beim Rezidiv wurden weitere transkriptomische Verschiebungen festgestellt, gekennzeichnet durch eine Hochregulation onkogener Signalwege wie MYC und G2M-Checkpoint-Regulation. Auch hier waren inflammatorische Singalwege besonders hochreguliert und eine erhöhte Expression von CXCR5, IRF1 und EZH2 wurde beobachtet, die die Krankheitsprogression durch Förderung des Zellüberlebens und der „immune evasion“ vorantreiben könnten. Diese Befunde waren in beiden Behandlungsgruppen zu finden und unterstreichen, dass entzündliche Signale und Proliferationswege eine zentrale Rolle bei Krankheitsprogressen spielen. Eine Genset-Variationsanalyse (GSVA) bestätigte diese Beobachtungen, wobei entzündliche Signalwege wie IL2/STAT5 und IFNγ-Reaktion beim Rezidiv besonders angereichert waren. Die Dissertation liefert neue Erkenntnisse über die transkriptomischen Treiber des Therapieansprechens bei CLL und hebt die mögliche Rolle von BCL2L11 sowie entzündliche Gensets hervor. Durch die Auswertung von Genexpressionsprofilen, die mit dem MRD-Status korrelieren, ebnet diese Arbeit den Weg für mögliche zielgerichtete Therapien der CLL, die MRD-negative Remissionen verlängern und Rezidive verhindern könnten.