Generierung eines Mausmodells für Mastozytose durch kontrollierte Ausprägung eines mutierten, konstitutiv aktiven Kit-Rezeptors

Gerbaulet, Alexander (2009). Generierung eines Mausmodells für Mastozytose durch kontrollierte Ausprägung eines mutierten, konstitutiv aktiven Kit-Rezeptors. PhD thesis, Universität zu Köln. Open Access

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Abstract

Mastozytose ist eine seltene Erkrankung, die durch abnormale Zahlen von Mastzellen in Haut und innerern Organen gekennzeichnet ist. Die Erkrankung, die durch eine starke Variation bezüglich ihrer klinischen Manifestationen charakterisiert ist, konnte mit (meist) somatischen Mutationen des Kit-Genes assoziert werden, die zur konstitutiven, Ligand-unabhängigen Aktivierung der Rezeptortyrosinkinase Kit führen. Der Kit-Signalweg kontrolliert Differenzierung, Proliferation und Überleben von hämatopoetischen Vorläuferzellen und Mastzellen. Die klinische Ausprägung der Erkrankung scheint wesentlich durch das Differenzierungsstadium der vom ursprünglichen Mutationsereignis getroffenen Zelle abzuhängen. Ziel der Arbeit war die Generierung eines Tiermodells für Mastozytose, bei dem die Ausprägung eines mutierten Kit-Rezeptors zeitlich und räumlich kontrollierbar ist. In ein "bacterial artificial chromosome", das die gesamte Sequenz des Kit-Gens und weite flankierende Bereiche enthielt, wurde die aktivierende Punktmutation KitD814V, das murine Homolog der am häufigsten in Mastozytosepatienten beobachteten Mutation KitD816V, eingebracht. Eine konditionale Expression des transgenen KitD814Vflox-Allels wurde durch Cre/loxP-mediierte Exzision eines im ersten Intron platzierten Stopp-Elementes ermöglicht. Das Konstrukt wurde durch Pronukleusinjektion in das murine Genom eingeführt. Die Expression des mutierten Kit in adulten Tieren, unter anderem in hämatopoetischen Vorläuferzellen, führte zu rascher, progressiver Mastzellinfiltration der Haut und war häufig von einer B-Zellneoplasie und fokaler Colitis begleitet. Beschränkung der KitD814V Expression auf reife Mastzellen resultierte in vergleichbarer Mastzellhyperplasie und Colitis, die sich jedoch deutlich langsamer entwickelten. Die embryonale Expression des konstitutiv aktiven Kit-Transgens führte zu einer massiv gesteigerten Erythropoese und perinataler Lethalität. Die wenigen überlebenden Tiere entwickelten ebenfalls eine starke Mastzellhyperplasie und Darmentzündung. Die Ergebnisse zeigen, dass KitD814V-Effekte stark vom Entwicklungszeitpunkt und Differenzierungsstadium der Zelle abhängen, in welcher die Mutation auftritt.

Item Type:

Thesis (PhD thesis)

Translated title:

Title	Language
Generation of a mouse model for mastocytosis, controlled expression of a mutated, constitutive active kit receptor	English

Translated abstract:

Abstract

Language

Mastocytosis is a rare disease characterized by abnormal mast cell numbers in skin and internal organs. The disease, which shows a broad heterogeneity of clinical manifestations, has been associated with (in most cases) somatic mutations of the Kit gene, resulting in constiutive, ligand-independent activation of the receptor tyrosine kinase Kit. Signaling through the Kit receptor controls differentiation, proliferation and survival of hematopoietic precursor cells and mast cells. The clinical course and severity of the disease seems to critically depend on the state of differentiation of the cell which was originally hit by the gain of function mutation. Aim of this work was to generate a mouse model for mastocytosis allowing for temporal and spatial control of the expression of the mutant kit. A transgene was constructed on the basis of a "bacterial artificial chromosome" containing the entire kit gene along with abundant flanking sequence. The activating point mutation KitD814V, the murine homologue of the most common activating mutation in human patients, KitD816V, was introduced into the transgenic Kit. Conditional expression of the mutant Kit was possible by Cre/loxP-mediated excision of a stop-element inserted into the first Kit intron. The construct was introduced into the murine genome by pronucleus injection. Expression of the transgenic KitD814Vflox in hematopoietic precursors of adult animals caused severe mast cell infiltration of the skin with 100 % penetrance at young age and was frequently associated with additional hematopoietic B lineage-derived neoplasms and focal colitis. Restriction of transgene expression to mature mast cells resulted in a similar disease developing, however, with significantly slower kinetics. Embryonic expression led to exaggerated erythropoiesis in newborns with a high rate of perinatal lethality. The mice surviving into adulthood developed mast cell hyperplasia in skin and internal organs as well as colitis. These results demonstrate that the effects of constitutive Kit signaling critically depend on the developmental stage and the state of differentiation of the cell hit by the gain of function mutation.

English

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